2円の共通接線の方程式(B)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 2円の共通接線の方程式(A) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
2 円 $x^2+y^2=1$,$(x-3)^2+y^2=4$ の共通接線の方程式をすべて求めよ.
中心間の距離は $3$ で,半径の和 $1+2=3$ に等しいから,2 円は点 $(1,\ 0)$ で外接している.よって共通接線は 3 本ある.
(i) 接点 $(1,\ 0)$ における共通接線:中心を結ぶ直線($x$ 軸)に垂直で $x=1$
(ii) 残りの 2 本:$y=mx+n$ とおくと,2 つの中心からの距離がそれぞれ半径に等しいから
\[ \frac{|n|}{\sqrt{m^2+1}}=1,\qquad \frac{|3m+n|}{\sqrt{m^2+1}}=2 \]
2 円は接線の同じ側にあるから $n$ と $3m+n$ は同符号で,$3m+n=2n$ より $n=3m$.第 1 式に代入して
\[ 9m^2=m^2+1 \quad\text{より}\quad m=\pm\frac{1}{2\sqrt{2}}=\pm\frac{\sqrt{2}}{4} \]
よって $y=\pm\dfrac{\sqrt{2}}{4}(x+3)$
以上より $x=1,\ y=\dfrac{\sqrt{2}}{4}(x+3),\ y=-\dfrac{\sqrt{2}}{4}(x+3)$(下図)
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