日経サイエンス

日経サイエンスは米国の科学雑誌「SCIENTIFIC AMERICAN」の日本版です。

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SCIENTIFIC AMERICAN
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   算額の問題6の答え

 和算家は「ケージーの定理」を知っていて,それを利用している。ケージーの定理は以下の通り。
 1つの円に接する4個の円Ci(i = 1,2,3,4)に関して,接点間の距離tij(i , j = 1,2,3,4)には次の関係がある。

t12t34 + t14t23 = t13t24

 この問題では,aを正方形の辺の長さとし,r1,r2,r3,r4をそれぞれ右上,左上,左下,右下の黄色い円の半径とする。ケージーの定理を利用したいので,それぞれ2つの円の接線の長さを求める。O1とO2,O2とO3,O3とO4,O4とO1の4つの接線の長さは簡単に求められる。O1とO3については中心からの距離が必要になるが,これはピタゴラスの定理(三平方の定理)から求められる。ケージーの定理を使うことにより,次の関係を得る。

これを二次方程式にして解けば,次の最終結果を得る。


図版: Brian Christie

 

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