<例題>図のように、円内に中小円3個を容れる。外円半径18寸、中円半径9寸であるとき、
小円直径を問う。
<解答>小円の半径を r、点は図にあるものとする。
条件より、 |OP|=18−9=9
|OM+MP|=9
|−MO+MP|=9
−|MO|+|MP|=9
|MP|=|MO|+9・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
条件より、(OQ)S=(OM)S+(MQ)S ∵ 3平方の定理より、
(OM)S=(OQ)S−(MQ)S
=(18−r)2−(r)2
=324−36r
|OM|=(324−36r)1/2=6(9−r)1/2 ・・・・・・・・(2)
条件より、(PQ)S=(PM)S+(MQ)S ∵ 3平方の定理より、
(PM)S=(PQ)S−(MQ)S
=(r+9)2−(r)2
=18r+81・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
|MP|=(18r+81)1/2=3(2r+9)1/2
(1)、(2)、(3) を代入、
3(2r+9)1/2=6(9−r)1/2+9
(2r+9)1/2=2(9−r)1/2+3
2r+9=4(9−r)+12(9−r)1/2+9
2r=4(9−r)+12(9−r)1/2
r=2(9−r)+6(9−r)1/2
3r−18=6(9−r)1/2
r−6=2(9−r)1/2
r2−12r+36=4(9−r)
r2−12r+36=36−4r
r2=8r
r=8 ∵ r≠0
(答) 8寸
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