問:大円の直径を1としたとき小円の直径はいくらになるか。
※中円は大円、小円に接しています。中円、小円どうしは同じ大きさです。






答え: √5 - 2

計算方法:
この問題は図の青い補助線が引けたら解決でした\(゜□゜)/


小円の半径を a 、中円の半径を b として関係式を立ててみます。

ひとつめは、赤い縦線を見ればわかるように、中円直径 x 2 - 小円直径 = 大円直径、ですので

   4b - 2a = 1    ・・・・①

もうひとつは、直角三角形に三平方の定理、(OA)^2 + (OB)^2 = (AB)^2、を適用して、

   (1/2 - a) ^ 2 + (b - a)^2 = (a + b)^2    ・・・・②

あとはこの連立式を解くだけですね^^。

①を変形して

  b = (1 + 2a) / 4    ・・・・③

②を展開して整理して

    -4ab + a^2 - a + 1/4 = 0    ・・・・④

③を④に代入すると

  a^2 + 2a - 1/4 = 0    ・・・・⑤

2次方程式の解の公式を使えば、

  a = (-2 ± √5) / 2

a は半径であり、負ではありませんので、小円の直径

  答え:   2a = √5 - 2 ≒ 0.2360679

ふじさんろくおーむなく の小数部なので√5を暗記してると小数部7桁までわかります(ノ゚ο゚)ノ

三平方の定理と2次方程式の解と係数の関係を使う、類まれな良問だと思いました^^。


最初の正解者はサダルテミスさん、範囲が正解は惑さん、次の正解者はライプニッツさん、でした。おめでとうございます(^ε^)♪