作図④ 円と直線の関係・接線
円と直線が触れあう関係を整理し、円の接線(せっせん) の作図を学びます。接線は中3でくわしく扱いますが、中1のうちにまず基本性質と作図方法に触れておきましょう。
円と直線の位置関係
円と直線の位置関係は3通り。
- 2点で交わる:直線と円が2つの共有点をもつ。直線は 弦(げん) を切り取る
- 接する:直線と円がただ1点で交わる。この直線を 接線、その共有点を 接点 という
- 交わらない:共有点なし
判定は、円の中心から直線への距離 d と、円の半径 r で決まります。
d < r → 2点で交わる
d = r → 接する
d > r → 交わらない
接線の重要な性質
円 O の接線について、次の性質が成り立ちます。
接線は、接点を通る半径と垂直。すなわち、接点 T において 接線 ⊥ OT。
📘 例題①
円 O の半径が 5 cm、円の中心 O と直線 ℓ の距離が次のとき、円と直線の位置関係を答えなさい。
(1) d = 3 cm (2) d = 5 cm (3) d = 7 cm
解答:
(1) d < r なので 2点で交わる
(2) d = r なので 接する(共有点1つ)
(3) d > r なので 交わらない
円 O の半径が 5 cm、円の中心 O と直線 ℓ の距離が次のとき、円と直線の位置関係を答えなさい。
(1) d = 3 cm (2) d = 5 cm (3) d = 7 cm
解答:
(1) d < r なので 2点で交わる
(2) d = r なので 接する(共有点1つ)
(3) d > r なので 交わらない
接線の作図(円の上の点 T を接点とする接線)
円 O 上の点 T を通り、円に接する直線(接線)を作図する手順:
① 半径 OT をひく
② T を通り OT に垂直な直線をひく(垂線の作図) → これが接線
接線は接点を通る半径と垂直、という性質を使って作図します。
📘 例題②
円 O 上の点 P を接点とする接線を作図しなさい。
解答:
① 半径 OP をひく。
② P を通って OP に垂直な直線を作図する(直線 OP 上の点 P を通る垂線の作図)。
③ できた直線が円 O の接線。
円 O 上の点 P を接点とする接線を作図しなさい。
解答:
① 半径 OP をひく。
② P を通って OP に垂直な直線を作図する(直線 OP 上の点 P を通る垂線の作図)。
③ できた直線が円 O の接線。
💡 ポイント
- 円と直線の位置:交わる(d<r)・接する(d=r)・離れる(d>r)
- 接線は接点を通る半径と垂直
- 接線の作図:半径 OT を引いて、T を通る垂線をかく
- 接点:円と接線の唯一の共有点
練習問題
- 円 O の半径が 6 cm、円の中心 O から直線 ℓ までの距離が 6 cm のとき、円と直線の位置関係を答えなさい。
- 円 O 上の点 A を接点とする接線を作図する手順を答えなさい。
- 接線と接点を通る半径のなす角は何度ですか。
解答・解説
- 解答:接する
解説:d = r = 6 なので円と直線は1点で接する。 - 解答:半径 OA をひき、A を通って OA に垂直な直線を作図する(直線上の点 A を通る垂線の作図)
解説:接線は接点を通る半径と垂直。 - 解答:90°
解説:接線 ⊥ 半径(接点を通る半径)。