二次曲線束にまつわる小話

四角形 ABCD のすべての頂点を通る二次曲線の集合を 二次曲線束と呼び, q(ABCD) で表します。
完全四角形 ABCD の対角点(ABとCDの交点, ACとBDの交点, ADとBCの交点)を R, S, T とします。
 定理 1  q(ABCD) に属す曲線の A, B, C, D における接線を 4辺とする完全四辺形の対角線は RS, ST, TR である。
完全四辺形 abcd の対角線とは ab と cd を通る直線, ac と bd を通る直線, ad と bc を通る直線です。 (下左図参照, RS, ST, TR は黄色い線)
 定理 2  q(ABCD) に属す二つの曲線が4本の共通接線を持つとき, それらを 4辺とする完全四辺形の対角線は RS, ST, TR である。 (下右図参照)
下図において 黒い点と赤い点は動かせます。

 定理 3  l を R, S, T を通らない直線とするとき, l を一辺とし, 対角線が RS, ST, TR となる完全四辺形が唯一つ存在する。
 定理 4  上の定理の l が四角形 ABCD の頂点の一つを通れば, 完全四辺形の四辺は A, B, C, D を通り, q(ABCD) に属し完全四辺形の四辺に接する曲線は一つだけである。
l が A, B, C, D のいずれをも通らなければ, q(ABCD) に属し完全四辺形の四辺に接する曲線は二つ以下である (複素射影平面で考えれば丁度二つである)