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基本作図パターン集(垂線の引き方、接線の引き方など12種)」 からご覧ください。
本ページは、コンパスと定規で作図できる、頻出する基本作図パターンの手順を列挙したものである。10種類の問題別作図ページの解説内で、これらの基本作図パターンをよく利用するので、同じ作図手順を全部繰り返し書かずに冗長性を省きたいのだ。例えば「ある直線に対して、ある点から垂線を下ろす」という作図は 4手順必要だが、作図手順解説では「直線 l に対して、点Aから垂線を下ろす」の 1行で済ますということだ(もちろん作図手順を省略した旨は、必ず書き添えておくので、このページを見直して貰えばいい)。
なお、作図が細かくて見づらいものは、画像のリンクを新しい画面で表示すれば原寸大で見ることができるので、二つのページを交互に見るなどして確認して頂きたい。
・12の基本作図パターン
下記12個の作図課題の作図手順を一つずつ示していく。少なくとも前半の6つだけは、10種の問題別作図ページを見始める前に確認しておいて欲しい。なおページ内リンクは張ってないので見たいものがあれば、スクロールして見つけて欲しい。
2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する(4手順)
与えられた点から、与えられた直線へ垂線を引く(4手順)
与えられた点を通り、与えられた線と平行になる線を引く(4手順)
角の二等分線を描く(4手順)
与えられた円から、その円の中心点を求める(8手順)
円外の点から円に接線を引く(7手順)
円周上の任意の点で、円の接線を引く(6手順)
2 円の共通外接線を引く(11手順)
2 円の共通内接線を引く(11手順)
直線 l に距離 r だけ離れた平行な直線を描く(9手順)
半径 r1 の円と距離 r2 から、半径 r1 + r2 の円を描く(7手順)
半径 r1 の円と距離 r2 から、半径 r1 - r2 の円を描く(7手順)
・2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する(4手順)
条件:2点A , Bが与えられている(赤い点)
①点A , Bを元にして、定規で直線ABを描く
②点Aを中心にして、(線分ABの半分を超える長さの)任意の半径の円Aを描く
③点Bを中心にして、②と同じ半径の円Bを描く
④円Aと円Bの二つの交点同士を繋いだ直線 l を引く
以上4手順で、求める直線である線分 l(青線)が作図できた。
・与えられた点から与えられた直線へ垂線を引く(4手順)
条件:点A、直線 l が与えられている(赤表示)
①点Aを中心に任意の半径の円Aを描き、直線 l との交点をB , Dとする
②点B , Dを中心に等しい半径の円(円B , 円D)を描き、交点をE , Fとする(2)
③点EとFを直線で結び、直線 m とする
以上4手順で、求める直線 m(青線表示)が作図できた。
※②の行の最後の(2)は、円を二つ描いているので 2手順であることを示している
・与えられた点を通り、与えられた線と平行になる線を引く(4手順)
条件:点P、直線 l が与えられている(赤表示)
①点Pを中心に任意の半径の円Pを描き、直線 l との交点の一つをAとする
②点Aを中心に半径APの円Aを描き、直線 l との交点の一つをBとする
③点Aを中心に半径BPの円A’を描き、円Pとの交点の一つをDとする
④点PとDを直線(直線 m)で結ぶ
以上 4手順で、求める直線 m(青線表示)が作図できた。
※共に円Pの半径なのでDP=AP、一方同じ半径の円Aの半径も同じでAP=ABなので、DP=AB。またADは円A’の半径だが、その半径はそもそも③からBPであり、AD=BP。よって四角形ABDPを考えると対辺同士が同じ長さなので、平行四辺形だとわかる。よって、対辺同士の直線 l と直線 mは平行。
・角の二等分線を描く(4手順)
条件:点Oで交わる2線分AO , BOが与えられている(赤表示)
①Oを中心に任意の半径の円Oを描き、辺OA , OBとの交点をD , Eとする
②点D , Eを中心に任意の同じ半径の円(円D , 円E)を描き、交点の一つをFとする(2)
③点OとFを直線で結び、直線 l とする
以上 4手順で、求める直線 l(青線表示)が作図できた。
・与えられた円から、その円の中心点を求める(8手順)
基本的にここでは、円が与えられればその中心点もセットで既知とすることが多いが、念のため中心点が不明の場合にどう作図するか書いておこう。
条件:ある円Cが与えられている(赤円)
①2点で円Cに交わる任意の直線を引く(円と直線の交点をA , Bとする)
②点Bを通り、円と交わる別の直線を引く(円との交点をDとする)
③直線AB , BDに対して、それぞれの垂直二等分線 l , m を描く(3×2)
※③は上記の「2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する」参照のこと。そのうちそれぞれ既に直線AB , BDの作図は終えているので、3手順を2回行えばよい。
直線 l と m の交点が、求める円の中心点Cになる。
以上8手順で、求める円の中心点C(青表示)が作図できた。
・円外の点から円に接線を引く(6手順)
条件:円C(円Cの中心点Cも既知とする)と、円Cの外にある点A(赤表示)
①点Aと点Cを結び、直線ACを引く
②ACの垂直二等分線 l を描く(3)
※「2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する」参照のこと
③ACと直線 l との交点が線分ACの中点であり、これを点Mとする(0)
※カッコ内の数字が0なのは、作図操作は無く定義付けのみのため
④点Mを中心として、半径MA(直径AC)の円Mを描く
⑤円Cと円Mの二つの交点を点T1 , 点T2とする(0)
⑥点Aと点T1あるいは点Aと点T2を結んだ直線AT1 , 直線AT2が、点Aから円Cへの接線(青線)になる
以上、接線を1本引けば手順数は 6、2本引けば手順数は 7になる。
なぜこの点が接線になるかと言えば、「円周角の定理の一種」で既述した通り、直径ACの円M上における3点の関係の∠AT1C , ∠AT2Cは直角。一方「接線」とは、接点を通る半径に垂直であることなので。
・円周上の任意の点で、円の接線を引く(6手順)
条件:円C(円Cの中心点Cも既知とする)と円周上の点A(赤表示)
①点Aを中心として、任意の半径の円Aを描く
②直線ACを引き、円Aとの交点の一つを点Bとする
③点Bを中心として、円Aと同じ半径の円Bを描く
④円Aと円Bの交点の一つを点Dとする(0)
※カッコ内の数字が0なのは、作図操作は無く定義付けのみのため
⑤点Dを中心として、円Aと同じ半径の円Dを描く
⑥直線BDを引き、円Dとの交点をEとする
⑦点Aと点Eを結ぶ。その直線AEが求める接線Tになる
以上6手順で、円周上の点Aで円の接線(青線)が作図できた。
なぜこの点が接線になるかと言えば、直径をBEとした円Dの円周上の点Aなので、∠BAEは直角になっている。一方「接線」とは、接点を通る半径に垂直であることなので。
・2円の共通外接線を引く(11手順)
条件:円C1と円C2(両円の中心点C1 , C2、同半径 r1 , r2 も既知とする)(赤表示)
作図の方針:下図で小さい円の中心を通り、共通外接線に平行な直線 m が描ければ、それを距離( r1- r2 )の分だけ平行移動すればよいと考える
①線分C1C2の中点Mを取る(4)
※「2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する」と同じ
②Mを中心として、半径MC1(=MC2)の円C3を描く
③円C1と線C1C2の交点である点Aを中心として、半径 r2 の円C4を描く
④円C4と線C1C2との交点の一つをBとする(0)
⑤C1を中心として、Bを通る円を描き、円C3との交点の一つをDとする
※円C3は線C1C2を直径とする円なので、∠C1DC2は直角
⑥点Dと点C1を通る直線を引き、円C1との交点をEとする
⑦コンパスでC2とD間の距離C2Dを測る
⑧Eを中心として半径C2Dの円C5を描き、円C2との交点の一つをFとする
⑨点Eと点Fを結べば、それが円C1と円C2の共通外接線になる
以上11手順で、求める2円の共通外接線の一つ(青線)が作図できた。
・2円の共通内接線を引く(11手順)
条件:円C1と円C2(両円の中心点C1 , C2、同半径 r1 , r2 も既知とする)(赤表示)
作図の方針:上記「2円の共通外接線を引く」と似ているので、下図から考え方を読み取って欲しい。
①線分C1C2の中点Mを取る(4)
※「2点を結ぶ線分の垂直2等分線を作図する」と同じ
②Mを中心として、半径MC1(=MC2)の円C3を描く
③円C1と線C1C2の交点である点Aを中心として、半径 r2 の円C4を描く
④円C4と線C1C2との交点の一つをBとする(0)
⑤C1を中心として、Bを通る円を描き、円C3との交点の一つをDとする
※円C3は線C1C2を直径とする円なので、∠C1DC2は直角
⑥点Dと点C1を通る直線を引き、円C1との交点をEとする
⑦コンパスでC2とD間の距離C2Dを測る
⑧Eを中心として半径C2Dの円C5を描き、円C2との交点の一つをFとする
※つまり、共通外接線の作図と異なるのは、この交点Fを別の一つを選択するだけの違い
⑨点Eと点Fを結べば、それが円C1と円C2の共通内接線になる
以上11手順で、求める2円の共通内接線の一つ(青線)が作図できた。
・直線 l に距離 r だけ離れた平行な直線を描く(9手順)
条件:直線 l (赤線)、距離 r は既知とする
①与直線 l 上の任意の点Aを中心として、半径 r の円Aを描く
②円Aと直線 l との二つの交点B , Cを中心に同じ半径の二つの円を描く(2)
③その二つの円の交点を結ぶ線 mを描く
④直線 m と円Aの交点を点Pとする(0)
⑤②と同様の点Eを定める(0)
⑥点Eで①から④と同じことを行い、点Qを得る(4)
⑦点P , Qを線で結べば、それが直線 l との距離が r の平行線PQになる
以上9手順で、直線 l に距離 r だけ離れた平行な直線PQ(青線)が作図できた。
・半径 r1 の円と距離 r2から、半径 r1 + r2の円を描く(7手順)
条件:円C1と円C2(両円の中心点C1 , C2、同半径 r1 , r2 も既知とする)
上の「2円の共通内接線を引く」作図過程で出てくる⑤で描いた円が目的の円になるので、図解は略。
・半径 r1 の円と距離 r2から、半径 r1 - r2の円を描く(7手順)
条件:円C1と円C2(両円の中心点C1 , C2、同半径 r1 , r2 も既知とする)
上の「2円の共通外接線を引く」作図過程で出てくる⑤で描いた円が目的の円になるので、図解は略。
・関連ページへのリンク
10種の問題概観と前提とした定理基本作図パターン集(このページ自身)
PPP問題の解までの作図手順
LLL問題の解までの作図手順
LPP問題の解までの作図手順
LLP問題の解までの作図手順
CPP問題の解までの作図手順
CLP問題の解までの作図手順
CLL問題の解までの作図手順
CCP問題の解までの作図手順
CCL問題の解までの作図手順
CCC問題の解までの作図手順
参考文献
