円外の点から引いた2接線の接点を結んだ直

円 x2+y2=r2 に、円外の点P(a, b) から引いた2本の接線と円との接点をA,B とするとき、
ABを結ぶ直線の式は
 ax+by=r2
で表される。

証明

直線ABはOPと垂直なので、
 ax+by=c ・・・(1)
の形で表されます。
また、ABとOPの交点をMとすると、
 △OAP ∝ △OMA
より、
 OM:OA=OA:OP
これより
 OM=r2/OP=r2/√(a2+b2)

直線 (1) と原点との距離は
 |c|/√(a2+b2)
であり、これがOMにあたるので、
 |c|/√(a2+b2)=r2/√(a2+b2)
よって
 c=±r2

b>0 のとき
 (1) のy切片c/b>0 より c>0
b<0 のとき
 (1) のy切片c/b<0 より c>0
b=0 のとき
 a>r>0 のとき 
  (1) の式は x=c/a>0 より c>0
 a<−r<0 のとき 
  (1) の式は x=c/a<0 より c>0
よって、いずれの場合も、直線ABの式は
 ax+by=r2
で表されます。

算数・数学の部屋に戻る