2025/07/21

アポロニウスの問題の一つ「 1つの円に接し、2つの点を通る円(CPP)」の解までの作図手順

1つの円に接し、2つの点を通る円は、一般には下図のように二つの解がある

 1つの円に接し、2つの点を通る円の作図(38手順)
条件:2 点A , B、円C(中心点Cは未知としてみる)が与えられている(赤表示)
解の数:一般解は 2つ
作図手順:
第一段階2点A , Bを通り、円Cと2点で交わるような円を描く(6手順)
①ABの垂直二等分線 l を描く(4)
(「基本作図パターン集」ページの「2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する」を参照のこと)
②直線 l 上の任意の点C1を中心として、半径をAC1(=BC1)とする(円Cと別の2点で交わるような)円C1を描く
円Cと円C1との交点を点D ,E とする(0)
直線DEを引き、直線ABとの交点をP(青点)とする
第二段階:点Pから円Cに接線を引く(16手順)
所与の円Cの中心点を描く(9)
(「基本作図パターン集」ページの「与えられた円から、その円の中心点を求める」を参照のこと)
②点Pから円Cに接線を2本引く(7)
(「基本作図パターン集」ページの「円外の点から円に接線を引く」を参照のこと)
③その接点をそれぞれT1, T2(青点)とする(0)
最終段階:目的とする円を二つ描く(16手順)
点A, B, T1 を通る円C3(青円)を描く(8)(PPPの作図ページを参照)
②点A, B, T2 を通る円C4(青円)を描く(8)(PPPの作図ページを参照)
円C3と円C4が目的とする円である。
解説(方べきの定理を利用)
円C1において、方べきの定理から、PAPBPDPE
円Cにおいて、方べきの定理から、PDPEPT1^2=PT2^2。
よってPAPBPT1^2=PT2^2。
よって方べきの定理の逆で、円C3と円C4は点A, B を通りT1かT2に接する円である。

 その他の解
点Aと点Bを結んだ直線が円Cの接線になる場合に解の数は一つになる。

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