2025/07/20

アポロニウスの問題の一つ「 2つの点を通り、1つの直線に接する円(LPP)」の解までの作図手順

 2つの点を通り、1つの直線に接する円は、一般には下図のように二つの解がある

 2つの点を通り、1つの直線に接する円の作図(29手順)
条件:2 点A , B、直線 l が与えられている(赤表示)
解の数:一般解は 2つ
作図手順:
第一段階点A , Bを通る円と直線ABを描く(4手順)
①点Aを中心に任意の半径の円Aを描く
点Bを中心にと同じ半径の円Bを描く
円Aと円Bの二つの交点の一つをDとする(0)
Dを中心に、半径DA(=DB)の円を描く
直線ABを引き、直線 l との交点を点E(青点)とする
第二段階:点Eを中心とした円を描く(7手順)
①点Eから円Dに接線を一つだけ引く(6)
(「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)
②その接点を点Tとする(0)
③点Eを中心に半径ETの円(円E)を描く
④円Eと直線 l の二つの交点を点 F, G(青点)とする(0)
作図経過を全て書き込むと分かりづらくなるので、重要な要素のみ残す。

最終段階:点Eを中心とした円を描く(7手順)
点A, B, Fを通る円C1(青円)を描く(PPPの作図ページを参照)
②点A, B, Gを通る円C2(青円)を描く(PPPの作図ページを参照)
作図経過を書き込むと分かりづらくなるので、結果図のみ示す。
解説(方べきの定理を利用)
円Dにおいて、方べきの定理から、EAEB=(ET)^2。
一方、同じ円E上の 3点であるので、半径ETEFEG
よってEAEB=(ET)^2=(EF)^2=(EG)^2。
一方、円C1 , 円C2が直線 l に接する円だと仮定すると、方べきの定理から、EAEB=(EF)^2=(EG)^2になるはず。
実際そうなっているので、仮定どおり、円C1 , 円C2は直線 l に接する円である。

 その他の解
直線ABと線 l が平行な場合に解の数は一つになる。
また、2点A , Bが直線 l を挟んで反対側にある場合には、直線 l に接する円は直線 l のどちらかの一方にしか作れないので、要求を満たす円は描けない。

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