A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Az Apolloniusról elnevezett föladat általános alakjában így hangzik: Szerkesztendő olyan kör, mely három adott kört érint. Apollonius évvel élt K. e. Ő az érintési föladatokat kúpszeletek segítségével oldotta meg. Viéte francia mathematikus -ban "Apollonius Gallus" című művében önállóan tárgyalta e föladatot. Viéte óta több kitűnő mathematikus foglalkozott e föladattal. Így többek között: Descartes, Newton, Lambert, Carnot, Gauss, Binet, Gergonne, Plücker, Poncelet, dr. Hunyadi Jenő stb. A szerkesztéseknél minden lépten-nyomon egy-egy ily föladatra akadunk. Sok feladat végelemzésben ilyenre vezethető vissza. Minthogy tankönyveink ezeket nem tárgyalják, a következőkben adjuk kimerítő tárgyalásukat. A föladatnak általában nyolc megoldása lehet. Ez esetek föltüntetése végett oly köröket tekintünk csak, melyek egymást ne messék, ne érintsék és közülök egyik se feküdjék a másikban; mert e speciális esetekben a megoldások száma alábbszáll. Az adott köröknek eme említett kölcsönös helyzeténél a keresett kör érintheti a három kört úgy, hogy
. mind a hármat kizárja (kizárólag),
. mind hármat körülfogja (bezárólag),
. kettőt kizár, egyet körülfog,
. egyet kizár, kettőt körülfog.
A . és . mindegyike három megoldást tartalmaz, eszerint nyolc megoldás lehetséges. Ha az egyenest végtelen nagy, a pontot pedig végtelen kis sugárú körnek tekintjük, akkor ez a föladat tíz esetet foglal magában, melyek, ha a pontot -vel, az egyenest -vel és a kört -val jelöljük a következők:
Ám, az első és hetedik esettel nem kell külön foglalkoznunk, mert azonosak evvel a két föladattal; egy háromszög köré, illetőleg oly kört szerkeszteni, mely egy háromszög oldalait érinti; az utóbbinak négy megoldása van. A fennmaradó nyolc eset két csoportba osztható aszerint, amint az adatok között legalább egy pont fordul elő vagy egy sem. Lássuk az eseteket sorra. . Adva van két pont és egy egyenes. Keressük azt a kört, mely a pontokon átmenve az egyenest érinti. Jelölje és az adott pontokat és e az adott egyenest. A keresett körnek húrja és annak érintője. Legyen ezeknek közös pontja és egyenesen az érintési pont. A ponton áthaladó átszelő és érintő között a következő összefüggés érvényes: , azaz mértani középarányosa és szeleteknek.
E középarányos szerkesztése végett fölé félkört és -ben -re merőlegest rajzolunk; ezek közös pontjának távolsága -től a kívánt mértani középarányos. Ezt a közt -től -re mérjük , illetőleg -ig. A keresett körök középpontjainak egyik mértani helye köznek szimmetrálisa, a másik pedig -ben, illetőleg -ben -re állított merőleges. . Adva van két pont és egy kör. Keressük azt a kört, mely a pontokon átmegy és a kört érinti. Legyenek az adott pontok és és a kör középpontja . Vezessünk és pontokon át tetszőleges, az adottat és pontokban metsző kört és jelöljük és közös pontját -vel.
Legyen az adott körön az érintési pont; ekkor egyfelől: másfelől: Ez utóbbi egyenlet értelmében az adott körhöz -ből érintőket rajzolunk, melyek az első egyenlet szerint a keresett körnek is érintői, miáltal az és érintési pontokat kapjuk A körök középpontjai egyrészt köznek szimmetrálisán, másrészt az és egyeneseken feküsznek. . Adva van egy pont és két egyenes. Keressük ama kör középpontját, mely a ponton átmegy és az egyeneseket érinti. Legyenek a megadott elemek és . A keresett kör középpontjának egyik mértani helye az () szög szimmetrálisa; ezért ez a kör -nak szimmetriás pontpárján is át fog haladni.
Ezzel e föladatot visszavezettük az esetre, melynél fogva oly kört kerestünk, mely és pontokon átmegy és az vagy egyenest érinti. . Adva van egy pont, egy egyenes és egy kör. Keressük ama kör középpontját, mely a ponton áthaladva az egyenest és a kört érinti. Legyen az adott pont, az egyenes és a kör középpontja. Tekintsük a föladatot megoldottnak és jelölje a keresett kör középpontját
Emeljünk -ból és -ből merőlegeseket -re; ezeknek talppontjai és . Az és párhuzamos sugarak végső pontjainak összekötő egyenese az adott és a keresett kör belső hasonlósági pontján halad át. A és derékszögű háromszögek hasonlóságából következik, hogy: vagy: A és átszelőkön támadt szeletekre nézve érvényes hogy: e két egyenlet összehasonlítása adja, hogy azaz: pontok ponttal együtt egy kör kerületén feküsznek, mely kör és pontok által meg van határozva, tehát középpontja megszerkeszthető. E körön egyenes az pontot megállapítja. Így ezt a föladatot is visszavezettük az . esetre, mely szerint oly kör szerkesztendő, mely és pontokon átmenve egyenest érinti. E köröknek középpontjai egyfelől az köz szimmetrálisában, másfelől az és érintési pontokon át -re állított merőlegesekben feküsznek. Ha végül e középpontokat összekötjük -val, nyerjük az adott körön az és érintési pontokat. A föladatnak még két megoldása van. Ugyanis: előállítjuk ama segédkört, mely most és pontokon megy át és jelöljük középpontját -vel; ezt a kört egyenes messe pontban. Végül ama körök középpontjait keressük, melyek és pontokon mennek át és -t érintik. Ezek a körök az adottat körülfogva érintik. . Adva van egy pont és két kör, szerkesszük meg azt a kört, mely e ponton átmegy és a köröket érinti. Jelölje az adott pontot, és a körök középpontjait. Legyen a keresett kör középpontja és az érintési pontok. E pontok összekötő egyenese az adott köröket pontokban és a centrálisukat pontban metszi.
| | ebből következik, hogy és hogy az adott körök külső hasonlósági pontja. Ennélfogva: másfelől: e szerint: Ez az utolsó egyenlet azt mondja, hogy az és pontok egyugyanazon körön feküsznek, mely kört az és pontok már megállapítják; középpontja és rajta a pont is ismeretessé válik az egyenes segítségével. A föladat ezek után a . esetre vezetett, mely szerint az a kör keresendő, mely átmegy az és pontokon és az adott körök valamelyikét érinti. Az ott megállapított szerkesztés folytán oly segédkör szükséges, mely az és pontokon áthaladva pl. középpontú kört messe. Ez a kör a jelen esetben a már fölhasznált középpontú kör lehet. Az ennek segítségével nyert pontból körhöz rajzolt érintők az és érintési pontokra vezetnek. A keresett körök és középpontjainak egyik mértani helye az köz szimmetrálisa, a másik az és , illetőleg és egyenesek. (Az egyik kör az adottakat kizárólag, a másik bezárólag érinti.) Ha ugyanezt a szerkesztést az adott körök belső hasonlósági pontjának figyelembevételével ismételjük, még két, a föltételeket kielégítő, kört nyerünk, melyek az adottak egyikét kizárólag, másikát körülfogva érintik. A föladatnak ezek szerint négy megoldása van.
|