円と楕円と接線

図のように 小円、楕円そして楕円と大円が
楕円の一つの軸の各々の端を接点として
接しているとする。
さらに 小円、楕円、大円が
共通接線をもったとする。
小円の半径を r
大円の半径を s
楕円のもう一つの軸の長さを 2t とおくとき

 t2 = rs

であることを示せ。  
続き

 r = a sin θ, s = b sin θ,
 α = (a+a sin θ+b-b sin θ)/2, β = (b-b sin θ-(a+a sin θ))/2 のとき
y2/(rs) + (x-α)22 = 1 と
直線 y = (tan θ)x が接していることを示す。

方程式 x2/(ab cos2θ) + (x-α)22 - 1 の判別式を D とおくと
D/4 = α24 - (1/(ab cos2θ)+1/β2)(α22-1)
  = - α2/(ab cos2θ β2 ) + 1/(ab cos2θ) + 1/β2
  = (- α2 + β2 + ab cos2θ) /(ab cos2θ β2 )
  = 0
     (α - β = a(1+ sin θ), α + β = b(1 - sin θ) なので)

よって、主張は示された。

1つ戻る  戻る