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4. 初等幾何学の作図例題

4.9 高田の五点円


 1989年、当時高校生であった高田英行君が発見した定理として命名された問題です「安藤清、佐藤敏明共著、「初等幾何学」新数学入門シリーズ4、一松 信編集、森北出版、1994.」。点が込み入っていますので、用器画的に正確な作図をするのは難しいところです。この場合にも、円に内接する任意の五点を、乱数を使って決めるプログラムで描かせました。
 ミケルの五点円と似たところがあります。データとして与える初期値の五点は、円上にあるとして作図をはじめます。任意の五点A,B,C,D,Eは、円の中心角を乱数比で分解して決めました。今度は、五本の対角線の交点F,G,H,I,Jを求めます。この点と対辺の二点とを通る五つの円を描き、その円の交点U,V,W,X,Yを求めます。この五点が一つの円上に載ると言うものです。
10 rem 高田の5点円
20 rem --- 円に内接する任意の五角形の生成から始める
30 CLG
40 DEF2PT P: DEF2CR C : DEF2ED E: DEF2LN L
50 DIM ANG[5],PR[5]
60 ANG[1]=RND(0)
70 FOR I=2 TO 5: ANG[I]=1+2*RND(0)+ANG[I-1] : NEXT
80 ANG0=360/(ANG[5]+1)
90 FOR I=1 TO 5: ANG[I]=ANG0*ANG[I] : NEXT
100 R=200: C=R*C
110 FOR I=1 TO 5
120 LET P=R*COS(ANG[I]), R*SIN(ANG[I]): PR[I]=P
130 NEXT
140 E12=PR[1]@PR[2] : E13=PR[1]@PR[3]
150 E14=PR[1]@PR[4] : E15=PR[1]@PR[5]
160 E23=PR[2]@PR[3] : E24=PR[2]@PR[4]
170 E25=PR[2]@PR[5] : E34=PR[3]@PR[4]
180 E35=PR[3]@PR[5] : E45=PR[4]@PR[5]
190 P12=E13&E25 : P23=E24&E13 : P34=E35&E24
200 P45=E14&E35 : P51=E14&E25
210 GROFF: L1=LBSEC(PR[1],PR[2]) 
211 L2=LBSEC(PR[1],P12)
220 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PR[1]) : LET C1=P0,R0
221 GRON: C1=C1
230 GROFF: L1=LBSEC(PR[2],PR[3]) 
231 L2=LBSEC(PR[2],P23)
240 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PR[2]) : LET C2=P0,R0 
241 GRON: C2=C2
250 GROFF: L1=LBSEC(PR[3],PR[4]) 
251 L2=LBSEC(PR[3],P34)
260 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PR[3]) : LET C3=P0,R0 
261 GRON: C3=C3
270 GROFF: L1=LBSEC(PR[4],PR[5]) 
271 L2=LBSEC(PR[4],P45)
280 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PR[4]) : LET C4=P0,R0 
281 GRON: C4=C4
290 GROFF: L1=LBSEC(PR[5],PR[1]) 
291 L2=LBSEC(PR[5],P51)
300 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PR[5]) : LET C5=P0,R0 
301 GRON: C5=C5
310 PU=C1&C2 : PV=C2&C3 : PW=C3&C4 : PX=C4&C5 
311 PY=C5&C1
320 GROFF: L1=LBSEC(PU,PV) : L2=LBSEC(PU,PX)
330 P0=L1&L2: R0=DIS(P0,PU) : LET CT=P0,R0 
331 GRON: CT=CT
340 LET X,Y=PR[1]: DPTEXT X,Y,"A"
350 LET X,Y=PR[2]: DPTEXT X,Y,"B"
360 LET X,Y=PR[3]: DPTEXT X,Y,"C"
370 LET X,Y=PR[4]: DPTEXT X,Y,"D"
380 LET X,Y=PR[5]: DPTEXT X,Y,"E"
390 LET X,Y=P12: DPTEXT X,Y,"F"
400 LET X,Y=P23: DPTEXT X,Y,"G"
410 LET X,Y=P34: DPTEXT X,Y,"H"
420 LET X,Y=P45: DPTEXT X,Y,"I"
430 LET X,Y=P51: DPTEXT X,Y,"J"
440 LET X,Y=PU: DPTEXT X,Y,"U"
450 LET X,Y=PV: DPTEXT X,Y,"V"
460 LET X,Y=PW: DPTEXT X,Y,"W"
470 LET X,Y=PX: DPTEXT X,Y,"X"
480 LET X,Y=PY: DPTEXT X,Y,"Y"
490 DPTEXT -300, 200, "高田の五点円"

図4.8 高田の五点円

GBASICのプログラム
2008.4 橋梁&都市PROJECT

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