■シュタイナーの円鎖(その11)
【1】同心円への帰着と閉包条件
最初の2円の直径端と中心がそれぞれ
[−1,0,1],[α,(α+β)/2),β] (α+β>0)
にあると仮定しても一般性は失われない.
このとき,
w=(z+a)/(az+1)
は半径1の円板をそれ自身に移し,[−1,0,1]はそれぞれ[−1,a,1]に移される.(円板の中心が円板の中心に移されるわけではない).
[α,β]が[−r,r]に移されるためには,
(α+a)/(aα+1)=−(β+a)/(aβ+1)
より,aに関する2次方程式
a^2+2a(1+αβ)/(α+β)+1=0 (−1<a<0)
に帰着される.
a={−(1+αβ)±{(1−α^2)(1−β^2)}^1/2}/(α+β)
r=|(α+a)/(aα+1)|=|(β+a)/(aβ+1)|
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【2】偏心パラメータの決定
しかし,できあがった図に初期の偏心パラメータα,βの値は反映されていない.
r=(1−sin(π/n))/(1+sin(π/n))
が第一義的に決定され,
a={−(1+αβ)+{(1−α^2)(1−β^2)}^1/2}/(α+β)
が第二義的に決定されると,最終的に
r=|(α+a)/(aα+1)|=|(β+a)/(aβ+1)|
からα,βが決まるからである.
したがって,シュタイナーの定理に対応するオイラー・フース型定理
d^2=r^2−r(s+1/s)+1
が所与の場合は
(α+β)/2=d,(β−α)/2=r
α=d−r,β=d+r
を
a^2+2a(1+αβ)/(α+β)+1=0 (−1<a<0)
に代入して,
a^2+2a(1+d^2−r^2)/(2d)+1=0 (−1<a<0)
a=−(1+d^2−r^2)/(2d)+{((1+d^2−r^2)/(2d))^2−1}^1/2
が決定される.
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