問題

O を中心とする大円の中に
P を中心としその円と
A で接している小円と
Q を中心としその円と
B で接している小円がある。
円 O, P, B の各々の半径を
1, a, b
とするとき

AB の長さを a, b で表せ

 
解答

OA = OB = 1, PA = a, QB = b, PQ = a+b
である。θ = ∠AOB とおくと

 (a+b)2 = (1-a)2 + (1-b)2 - 2(1-a)(1-b) cos θ

なので

cos θ = (1-a-b-ab)/((1-a)(1-b))

従って

 AB2 = 1 + 1 - 2 cos θ
    = 4ab/((1-a)(1-b))

これより AB が求まる。