■和算と算額(その11)

 (その10)に掲げた問題「外円内に甲乙乙丙丙の5円が丁円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

 (乙丁乙)

  (丙丙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丁円の直径の2倍のとき,丁円の直径を求めよ」については,r=3.68034なので,必要条件

  d^2=r^2+(120√5−330)r+225>0

  d=15−5r<0   (NG)

を満たしていない.

 「外円内に甲乙乙丙丙の5円が丁円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

 (乙丁乙)

  (丙丙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丁円の直径に等しいとき,丁円の直径を求めよ」については,NGであろうか?

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 n=5のとき,s+1/s=22−8√5.外円の直径は30寸(R=15)であるから,

  d^2=r^2−rR(s+1/s)+R^2=r^2−15(22−8√5)r+225

  d^2=r^2+(120√5−330)r+225

 また,題意より

  R−d−r=2r

  d=15−3r

  d^2=9(5−r)^2=9r^2−90r+225

 これより

  8r^2+(240−120√5)r=0

  r+(30−15√5)=0

  r=15√5−30=3.54102

  d^2=r^2+(120√5−330)r+225>0

  d=15−3r>0   (OK)

 実際に図が描けるかどうかは確認していないが,多分OKであろう.

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 「外円内に甲乙乙丙丙の5円が丁円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

 (乙丁乙)

  (丙丙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丁円の直径の半分のとき,丁円の直径を求めよ」についてはどうだろうか?

 n=5のとき,s+1/s=22−8√5.外円の直径は30寸(R=15)であるから,

  d^2=r^2−rR(s+1/s)+R^2=r^2−15(22−8√5)r+225

  d^2=r^2+(120√5−330)r+225

 また,題意より

  R−d−r=r

  d=15−2r

  d^2=(15−2r)^2=4r^2−60r+225

 これより

  3r^2+(270−120√5)r=0

  r+(90−40√5)=0

  r=40√5−90=−.557281<0   (NG)

  d^2=r^2+120√5r−105>0

  d=15−2r>0

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