■和算と算額(その14)

 (その13)では狭い側(ブラインドサイド)を取り上げたが,今回は広い側(オープンサイド)について調べてみる.

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【1】広い側

  d^2=r^2-rR(s+1/s)+R^2

  ここで,r≦sRという条件がつくが,これについては問題なし.

 また,d>0のときは,題意より

  R+d-r=2mr

  d=(2m+1)r-R

  d^2=(2m+1)^2r^2-2(2m+1)rR+R^2

  ここで,r≧R/(2m+1)という条件がつく.

d<0のときは

  R-d-r=2mr

  d=R-(2m+1)r

  d^2=(2m+1)^2r^2-2(2m+1)rR+R^2

  ここで,r≧R/(2m+1)という条件がつく.

 どちらの場合も

  4m(m+1)r^2-(4m+2-s-1/s)rR=0

  4m(m+1)r-(4m+2-s-1/s)R=0

  r=(4m+2-s-1/s)R/4m(m+1)

したがって,m≧(s+1/s-2)/4となるが,他の必要条件も満たしているであろうか?

 r=(4m+2-s-1/s)R/4m(m+1)≧R/(2m+1)

については

  (4m+2-s-1/s)(2m+1)≧4m(m+1)

  4m^2+2(2-s-1/s)m+2-s-1/s≧0

  m^2+(2-s-1/s)m/2+(2-s-1/s)/4≧0

  (m+(2-s-1/s)/4)^2≧-(2-s-1/s)/4+{(2-s-1/s)/4}^2

ここで,b=(s+1/s-2)/4とおくと

  (m-b)^2≧b+b^2

 以上をまとめると,

  m≧b+(b+b^2)^1/2,b=(s+1/s-2)/4

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【2】広い側(その2)

 もうひとつの不等式

  r=(4m+2-s-1/s)R/4m(m+1)≦sR

より

  4m+2-s-1/s≦4m(m+1)s

  4sm^2+(4s-4)m-2+s+1/s≦0

  m={-2(s-1)±{4(s-1)^2-4s(s+1/s-2)}^1/2}/4s

  m={-2(s-1)±{4(s-1)^2-4s(s+1/s-2)}^1/2}/4s

  m=-(s-1)/2s

となって,mの上限を規定することはできなかった.

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