主题:阿波罗尼奥斯问题-Prob. of Apollonius -- 理性网民
问题:给定三个圆A、B、C,找出与它们同时相切的圆(如图)。
解:不失普遍性,假设圆A半径最小。过B圆圆心做同心圆B′,其半径与圆B差值为圆A半径。同样过C圆圆心做同心圆C′,其半径与圆C差值为圆A半径。过点A做圆D与圆B′、C′相切(PCC问题)。过D圆圆心做同心圆,其半径与圆D差值为圆A半径,即为所求。
证明:由于两圆相切时,切点一定位于两圆圆心连线上。故当圆A、B、C的半径同时增加或减少相同的长度,与它们同时相切的圆的圆心位置不变。这样,我们可以令圆A的半径减小到零,退化为一个点,将CCC问题转化为PCC问题求解。
分析:在上面的求解中,圆B、C可以增大或者减小,故一共有四种组合。每一种组合对应于一个PCC问题。由于每一种组合实际限制了所求圆与给定圆的相切方式(内切或者外切),相对应的PCC问题最多只有两个可行解。这样CCC问题最多有八个解。
评论:PPC、PCC和CCC问题(以及PPP问题)组成了阿波罗尼奥斯问题的第二个系列。在这个系列中,同样可以看到反演中心和圆的缩放是求解的中心技巧。
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