<例題>図のように一つの円の中に円 A、B、C、D があり、A、B、C の半径が 6寸、3
寸、4寸 のとき、D の半径はどれだけか。 、
<解答>外側の円の中心を O,点は図に示してあるものとする。
条件より、(AB)S=(AI+IH+HB)S
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(AI・IH)+2(AI・HB)++2(IH・HB)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(0)+2(AI・HB)+2(0)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S+2(AI・HB)
(6+3)2=(6)2+|IH|2+(3)2−2×6×3
|IH|2=(6+3)2−(6)2−(3)2+36=(72)2
|IH|=6×21/2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
条件より、(AO)S=(AI+IM+MO)S
=(AI)S+(IM)S+(MO)S
+2(AI・IM)+2(AI・MO)+2(IM・MO)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(0)+2(AI・MO)+2(0)
=(AI)S+(IM)S+(MO)S+2(AI・MO)
(r−6)2=(6)2+|IM|2+(r−8)2−2×6×(r−8)
|IM|2=(r−6)2−(6)2−(r−8)2+2×6×(r−8)
=16r−112
|IM|={16r−160}1/2・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
同様にして、|MH|={16r−112}1/2・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
条件より、|IH|=|IM+MH|=|IM|+|MH|
上の式に (1)、(2)、(3) を代入、
{16r−160}1/2+{16r−112}1/2
=6×21/2
{16r−112}1/2=6×21/2−{16r−160}1/2
16r−112=72−12×21/2{16r−160}1/2+16r−160
−24=−12×21/2寸{16r−160}1/2
2=21/2{16r−160}1/2
4=2(16r−160)
1=8r−80
81=8r
r=81/8
D 円の半径を x とし、点は図に示してあるものとする。。
(1) より、|PQ|=|IH|=6×21/2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
(2)、(3)と同様にして、
|QN|={4x(r−6)−4x2}1/2・・・・・・・・・・・・・・(5)
|NP|={4x(r−3)−4x2}1/2・・・・・・・・・・・・・・(6)
条件より、|QP|=|QN+NP|=|QN|+|NP|
上の式に (4)、(5)、(6) を代入、
{4x(r−6)−4x2}1/2+{4x(r−3)−4x2}1/2=6×21/2
{4x(r−3)−4x2}1/2=6×21/2−{4x(r−6)−4x2}1/2
{4x(r−3)−4x2}=72−12×21/2{4x(r−6)−4x2}1/2
+{4x(r−6)−4x2}
12x=72−12×21/2{4x(r−6)−4x2}1/2
x=6−21/2{4x(r−6)−4x2}1/2
x−6=−21/2{4x(r−6)−4x2}1/2
(x−6)2=[−21/2{4x(r−6)−4x2}1/2]2
x2−12x+36=8x(r−6)−8x2
=8xr−48x−8x2
=8x(81/8)−48x−8x2 ∵ r=81/8
0=−9x2+45x−36
=x2−5x+4
=(x−1)(x−4)
=(x−1) ∵ x<4
x=1 (答) 円 D の半径は 1寸
<例題>図のように一つの円の中に円 A、B、C、D があり、A、B、C、D の半径が a,
b,c、d のとき、(1/a+1/b)2=1/cd が成立することを示せ。
<解答>外側の円の中心を O,点は図に示してあるものとする。
条件より、(AB)S=(AI+IH+HB)S
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(AI・IH)+2(AI・HB)++2(IH・HB)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(0)+2(AI・HB)+2(0)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S+2(AI・HB)
(a+b)2=(a)2+|IH|2+(b)2−2×ab
|IH|2=(a+b)2−(a)2−(b)2+2ab
=4ab
|IH|=2(ab)1/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
条件より、(AO)S=(AI+IM+MO)S
=(AI)S+(IM)S+(MO)S
+2(AI・IM)+2(AI・MO)+2(IM・MO)
=(AI)S+(IH)S+(HB)S
+2(0)+2(AI・MO)+2(0)
=(AI)S+(IM)S+(MO)S+2(AI・MO)
(r−a)2=(a)2+|IM|2+(r−2c)2−2×a×(r−2c)
|IM|2=(r−a)2−(a)2−(r−2c)2+2×a×(r−2c)
=4rc−4ac−4c2
|IM|=2{rc−ac−c2}1/2・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
同様にして、|MH|=2{rc−bc−c2}1/2・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
条件より、|IM|+|MH|=|IM+MH|=|IH|
上の式に (1)、(2)、(3) を代入、
{rc−ac−c2}1/2+{rc−bc−c2}1/2=(ab)1/2
{rc−bc−c2}1/2=(ab)1/2−{rc−ac−c2}1/2
rc−bc−c2=ab−2(ab)1/2{rc−ac−c2}1/2
+rc−ac−c2
ac−bc−ab=−2(ab)1/2{rc−ac−c2}1/2
{(a−b)c−ab}2=4(ab){rc−ac−c2}・・・・・・・・・・(4)
条件より、|QN|+|NP|=|QN+NP|=|QP|
(4) と同様にして、 (c を d に置き換える)
{(a−b)d−ab}2=4(ab){rd−ad−d2}・・・・・・・・・・(5)
(4)×d−(3)×c、 (注意:r を消去)
{(a−b)c−ab}2d−{(a−b)d−ab}2c=4(ab)(−dc2+cd2)
(a−b)2c2d−2abcd(a−b)+(ab)2d
−(a−b)2d2c+2abcd(a−b)−(ab)2c
=−4abcd(c−d)
(a−b)2cd(c−d)+(ab)2(d−c)=−4abcd(c−d)
(a−b)2cd−(ab)2=−4abcd ∵ c≠d
(a−b)2cd+4abcd=(ab)2
(a−b)2+4ab=(ab)2/cd
(a+b)2=(ab)2/cd
(a+b)2/(ab)2=1/cd
(1/a+1/b)2=1/cd
一関市博物館の解答を眺めて、これは大変そうだなぁ・? こんな予想をした
が、それがそうでもありません。実際にやって見ると「同様にして・・・」この
手が使えて、寧ろこの方が早い。想定外は原発事故だけではありません。想定外
に容易になるのは大変に結構で、原発事故の処理もこうなれば・・・。これは和
算の解答、あるいは、一関市博物館の解答が大変に下手だったことを意味してい
ます。まぁ、下手をし、大変な遠回りとなって、それでも、答えに到達で来たの
は、相当な実力者であるに違いありません。当HPの製作者のように、体力の衰
えたベテランが悪知恵を使ってスルスルと切り抜ける? これより余程増しかも
ねぇ・・・???
|