円があたえられたとき
コンパスのみを使って
その中心を作図する
左がその作図の様子である。

作図の手順を示し
それが、それでよいことを示すのを
問題にします。
手順  解答 
Go Geometry にあった問題です

作図の手順

この円の中心を作図する 与えられた円上に点 A をとり
A を中心とし、もとの円と
B, C で交わる円を描く

二円 BA と CA の
もう一方の交点を D とする。

このサイトでは
B を中心とし C を通る円を
円 BC という
円 AB と円 DA の交点を
E, F とおく

二円 EA と FA の
もう一方の交点を G とする。
G ば求める中心である
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解答

与えられた円の中心を O とし
半径を 1 とする。
θ = ∠BAO とおくと
AB = 2 cos θ

AD = 2 AB cos θ = 4(cos θ)2

F から AH に下ろした垂線の足を
H とおく
FD = AD = 4(cos θ)2
FA = AB = 2 cos θ
である。
(DH - AH)×AD = DH2 - AH2
 = FD2 - FA2
 = (4(cos θ)2)2 - (2 cos θ)2
 = 4(cos θ)2(4(cos θ)2)-1)
 = AD×(AD - 1)
よって
DH - HA = AD - 1
AD = DH - HA
なので
AH = 1/2
G を円 EA と FA との
もう一つの交点とすると 図形の対称性より
元との円の中心 O や G は 半直線 AD の上にあり
H は AG の中点である
AH = 1/2 より AG = 1
よって G = O である。

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