■デカルトの円定理(その3)

(Q)与えられた円(半径R)の内部に互いに外接する3個の等円(半径r)があるとき,rを求めよ.

(A)この場合は

(1/r1+1/r2+1/r3+1/r)^2=2(1/r1^2+1/r2^2+1/r3^2+1/r^2)

において,r1=r2=r3=r,r=−Rとする. → r=(2√3−3)R

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(Q)与えられた3円(半径R)の外部に3円に接する円(半径r)があるとき,rを求めよ.

正三角形の重心を中心とする半径rの円があるので、ピタゴラスの定理を使っても解けますが、デカルトの円定理を使うと

(1/r1+1/r2+1/r3+1/r)^2=2(1/r1^2+1/r2^2+1/r3^2+1/r^2)

において,r1=r2=r3=R,

(3/R+1/r)^2=6/R^2+2/r^2

1/r^2-6/R・1/r+6/R^2-9/R^2=0

1/r^2-6/R・1/r-3/R^2=0

1/r=3/R+{9/R^2+3/R^2}^1/2

1/r=(3+2√3)/Rが得られる

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さらに変形させると

1/r^2+1/R^2+1/R^2+1/R^2-2/rR-2/rR-2/rR-2/R^2-2/R^2-2/R^2=0

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