■初等幾何の楽しみ(その125)

 (その123)に掲げた問題は「和算と算額」(その8)で取り上げたものである.今回のコラムでは「和算と算額」(その11)に掲げた問題を扱うが,偏心パラメータa

  a=−(1+d^2−r^2)/(2d)+{((1+d^2−r^2)/(2d))^2−1}^1/2

を求めて,実際に図が描けるかどうか確認しておきたい.

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[Q]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.

 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)

 偏心パラメータaを求めて実際に図を描く.

  a=−.310847

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