■和算にまなぶ(その20)
楕円:x^2/a^2+y^2/b^2=1 (a>b)において,
[1]点(a,0)で内接する円の半径r
[2]点(0,b)で外接する円の半径Rを求めよ.
[参]土倉保「算法助術」朝倉書店
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曲率円の問題であるが,曲率の公式を知らなくても求めることができる.
[2]の場合だけであるが,
楕円:b^2x^2+a^2y^2=a^2b^2
円:x^2+(y+R−b)^2=R^2
が接するためには,判別式=0とおいて,
b^2R^2−2a^2bR+xa^4=0→R=a^2/b
[1]r=b^2/aとなる.
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一般に,長軸上に中心をもつ内接円の中心と半径との関係は
楕円:b^2x^2+a^2y^2=a^2b^2
円:(x−c)^2+y^2=r^2
判別式=0より,
c^2=(a^2−b^2)(b^2−r^2)/b^2
となる.c=0のときr=bとなるが,これは曲率円ではない.
r=b^2/aのとき,
c^2=(a^2−b^2)(1−b^2/a^2)=(a^2−b^2)^2/a^2
c=(a^2−b^2)/a
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楕円:x^2/a^2+y^2/b^2=1
円:x^2+y^2=b^2
の間に,点(a,0)で曲率円が内接しているとき,
a=b+2b^2/aとなる.
が成り立つ.
a^2−ab−2b^2=0
x=a/bとおくと,
x^2−x−2=0→x=2
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