Как найти линию центров окружностей

Быстрый способ, как найти центр окружности

В данном обзоре автор поделится с нами довольно простым способом, как быстро найти центр окружности.

Для этого нам потребуется всего два предмета: угольник и карандаш. Первым делом необходимо провести прямую линию в любом месте окружности.

Советуем также прочитать: как изготовить своими руками антенну для усиления 4G сигнала на даче или в частном доме.

После того, как начертили линию, измеряем длину, и делим это расстояние ровно пополам.

В данном случае длина линии составляет 210 мм. Разделив ее пополам, получаем 105 мм — ставим в этом месте отметку.

С помощью угольника проводим вторую линию, которая должна быть перпендикулярна первой (то есть проходить под углом 90 градусов).

Основные этапы работ

На следующем этапе проделываем те же операции с другой стороны окружности (только не параллельно, а немного в стороне).

Чертим линию, измеряем ее длину (в данном случае — 218 мм), делим пополам (109 мм) и откладываем в этом месте точку. После этого проводим перпендикулярную линию, как и в предыдущем случае.

Пересечение двух линий, которые мы чертили под углом 90 градусов, и будет являться центром круга.

Подробно об этом способе можно посмотреть на видео ниже. Статья подготовлена на основе видео с YouTube канала « ПОГРАНЕЦ 13 ».

Круг. Окружность (центр, радиус, диаметр)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Данный урок посвящён изучению окружности и круга. Также учитель научит отличать замкнутые и незамкнутые линии. Вы познакомитесь с основными свойствами окружности: центром, радиусом и диаметром. Выучите их определения. Научитесь определять радиус, если известен диаметр, и наоборот.

Всё про окружность и круг

Окружность – это геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от некоторой заданной точки (центра окружности). Расстояние между любой точкой окружности и ее центром называется радиусом окружности (радиус обозначают буквой R).
Значит, окружность — это линия на плоскости, каждая точка которой расположена на одинаковом расстоянии от центра окружности.

Кругом называется часть плоскости, ограниченная окружностью и включающая ее центр.

Отрезок, соединяющий две точки окружности, называется хордой. Хорда, проходящая через центр окружности, представляет собой диаметр. Диаметр окружности равен ее удвоенному радиусу: D = 2R.

Точка пересечения двух хорд делит каждую хорду на отрезки, произведение которых одинаково: a1a2 = b1b2

Касательная к окружности всегда перпендикулярна радиусу, проведенному в точку касания.

Отрезки касательных к окружности, проведенные из одной точки, равны: AB = AC, центр окружности лежит на биссектрисе угла BAC.

Квадрат касательной равен произведению секущей на ее внешнюю часть

Центральный угол – это угол, вершина которого совпадает с центром окружности.

Дугой называется часть окружности, заключенная между двумя точками.

Мерой дуги (в градусах или радианах) является центральный угол, опирающийся на данную дугу.

Вписанный угол это угол, вершина которого лежит на окружности, а cтороны угла пересекают ее.

Вписанный угол равен половине центрального, если оба угла опираются на одну и ту же дугу окружности.
Внутренние углы, опирающиеся на одну и ту же дугу, равны.

Сектором круга называется геометрическая фигура, ограниченная двумя радиусами и дугой, на которую опираются данные радиусы.

Периметр сектора: P = s + 2R.

Площадь сектора: S = Rs/2 = ПR 2 а/360°.

Сегментом круга называется геометрическая фигура, ограниченная хордой и стягиваемой ею дугой.

[spoiler title=”источники:”]

http://interneturok.ru/lesson/matematika/3-klass/tema-umnozhenie-i-delenie/krug-okruzhnost-tsentr-radius-diametr

http://www.stranamam.ru/post/8974384/

[/spoiler]

Радикальная ось — прямая, проходящая через точки пересечения двух окружностей.
Линия центров окружностей — прямая, проходящая через центры двух окружностей.

Теорема 1.

Доказательство:

1) Рассмотрим (triangle BMN) и (triangle AMN): они равны по трем сторонам ((BM=AM=R_1, BN=AN=R_2) — радиусы первой и второй окружностей соответственно). Таким образом, (angle BNM=angle ANM), следовательно, (MN) — биссектриса в равнобедренном (triangle ANB), следовательно, (MNperp AB).

2) Отметим произвольную точку (O) на радикальной оси и проведем касательные (OK_1, OK_3) к первой окружности и (OK_2, OK_4) ко второй окружности. Т.к. квадрат отрезка касательной равен произведению секущей на ее внешнюю часть, то (OK_1^2=OK_2^2=OK_3^2=OK_4^2=OBcdot OA).

Теорема 2.

Доказательство:

1) Т.к. (BA) и (BK_1) — две касательные, проведенные к первой окружности из одной точки, то отрезки касательных равны: (BA=BK_1). Аналогично, (BA=BK_2). Таким образом, (BA=BK_1=BK_2).

2) Значит, (BA) — медиана в (triangle K_1AK_2), равная половине стороны, к которой она проведена. Значит, (angle A=90^circ).

Теорема 3.

Доказательство:

1) Проведем через точку (A) общую касательную этих окружностей (OQ). (angle OAC_2=angle QAC_1=alpha) как вертикальные. Т.к. угол между касательной и хордой, проведенной через точку касания, равен половине дуги, заключенной между ними, то (angle
OAC_2=frac12buildrelsmileover{AC_2}), (angle
QAC_1=frac12buildrelsmileover{AC_1}). Следовательно, (buildrelsmileover{AC_1}=buildrelsmileover{AC_2}=2alpha). Таким образом, (angle AB_1C_1=angle AB_2C_2=alpha). Значит, по двум углам (triangle AB_1C_1sim triangle AB_2C_2).

2) Т.к. (angle AB_1C_1=angle AB_2C_2), то прямые (B_1C_1parallel
B_2C_2) по накрест лежащим углам при секущей (B_1B_2).

Теорема Птолемея

Во вписанном четырехугольнике произведение диагоналей равно сумме произведений противоположных сторон: [ACcdot BD=ABcdot CD+BCcdot AD]

Доказательство

Т.к. (angle ACB=angle ADB) (опираются на одну и ту же дугу), то по двум углам (triangle OBCsim triangle ABD). Значит: [dfrac{OC}{AD}=dfrac{BC}{BD} Rightarrow ADcdot BC=OCcdot BDphantom{00000000000} (1)]

Т.к. (angle BAC=angle BDC) (опираются на одну и ту же дугу), (angle ABO=angle CBD) (состоят из равных по построению (оранжевых) углов и общего угла (angle DBO)), то по двум углам (triangle
ABOsim triangle BDC). Значит: [dfrac{AO}{DC}=dfrac{AB}{BD} Rightarrow ABcdot CD=AOcdot BD phantom{00000000000} (2)]

Сложим равенства ((1)) и ((2)): (ADcdot BC+ABcdot CD=OCcdot
BD+AOcdot BD=ACcdot BD), чтд.

Формула Эйлера:

Пусть (R) — радиус описанной около треугольника (ABC) окружности, (r) — радиус вписанной окружности. Тогда расстояние (d) между центрами этих окружностей вычисляется по формуле: [{large{d^2=R^2-2Rr}}]

Доказательство:

а) Предположим, что (dne 0). Пусть (O, Q) — центры описанной и вписанной окружности соответственно. Проведем диаметр описанной окружности (PS) через точку (Q). Проведем также биссектрисы углов (angle A, angle B) — (AA_1, BB_1) соответственно (заметим, что они пересекутся в точке (Q), т.к. центр вписанной окружности лежит на пересечении биссектрис). Хорды (PS) и (BB_1) пересекаются, следовательно, отрезки этих хорд равны: (PQcdot QS=BQcdot QB_1).

Т.к. (OP=OS=R, OQ=d), то последнее равенство можно переписать в виде ((R-d)(R+d)=BQcdot QB_1 (*)).

Заметим, что т.к. (AA_1, BB_1) — биссектрисы, то (buildrelsmileover{AB_1}=buildrelsmileover{B_1C}=x,
buildrelsmileover{CA_1}=buildrelsmileover{A_1B}=y). Т.к. угол между хордами равен полусумме дуг, заключенных между ними, то:
(angle AQB_1=frac12(x+y)).

С другой стороны, (angle
B_1AA_1=frac12big(buildrelsmileover{B_1C}+buildrelsmileover{CA_1}big)=frac12(x+y))

Таким образом, (angle AQB_1=angle B_1AA_1). Следовательно, (triangle QB_1A) — равнобедренный и (B_1Q=B_1A). Значит, равенство ((*)) можно переписать как:
(R^2-d^2=BQcdot AB_1 (**)).

Проведем еще один диаметр описанной окружности (B_1B_2). Тогда (triangle B_1AB_2) — прямоугольный ((angle A) опирается на диаметр). Пусть также вписанная окружность касается стороны (AB) в точке (K). Тогда (triangle BKQ) — прямоугольный.
Заметим также, что (angle KBQ=angle AB_2B_1) (т.к. они опираются на одну и ту же дугу).
Значит, (triangle B_1AB_2sim triangle BKQ) по двум углам, следовательно:

(dfrac{KQ}{AB_1}=dfrac{BQ}{B_1B_2} Rightarrow
dfrac{r}{AB_1}=dfrac{BQ}{2R} Rightarrow BQcdot AB_1=2Rr).

Подставим это в ((**)) и получим:

(R^2-d^2=2Rr Rightarrow d^2=R^2-2Rr).

б) Если (d=0), т.е. центры вписанной и описанной окружностей совпадают, то (AK=BK=sqrt{R^2-r^2} Rightarrow AB=2sqrt{R^2-r^2}). Аналогично (AC=BC=AB=sqrt{R^2-r^2}), т.е. треугольник равносторонний. Следовательно, (angle A=60^circ Rightarrow angle
KAO=30^circ Rightarrow r=frac12R Rightarrow R=2r) или (0=R^2-2Rr) (т.е. в этом случае формула также верна).

Теорема о бабочке:

Доказательство:

Проведем перпендикуляры (XX_1, YY_2perp
MN, XX_2, YY_1perp KP).
Следующие углы равны, т.к. опираются на одну и ту же дугу: (angle
PMO=angle NKO, angle MPO=angle KNO).
Следующие углы равны, т.к. вертикальные: (angle XOX_1=angle YOY_2,
angle XOX_2=angle YOY_1).

Следующие прямоугольные треугольники подобны:

1) (triangle XX_1Osim triangle YY_2O Rightarrow
dfrac{XO}{YO}=dfrac{XX_1}{YY_2})

2) (triangle XX_2Osim triangle YY_1O Rightarrow
dfrac{XO}{YO}=dfrac{XX_2}{YY_1})

3) (triangle MXX_1sim triangle KYY_1 Rightarrow
dfrac{XX_1}{YY_1}=dfrac{MX}{KY})

4) (triangle PXX_2sim triangle NYY_2 Rightarrow
dfrac{XX_2}{YY_2}=dfrac{PX}{NY})

Из 1) и 2) следует, что

(dfrac{XO^2}{YO^2}=dfrac{XX_1cdot XX_2}{YY_1cdot YY_2})

Из 3) и 4) следует, что

(dfrac{XX_1cdot XX_2}{YY_1cdot YY_2}=dfrac{MXcdot PX}{KYcdot
NY})

Совместив последние два равенства, получим:

(dfrac{XO^2}{YO^2}=dfrac{MXcdot PX}{KYcdot NY})

Заметим, что для пересекающихся хорд (AB) и (MP): (AXcdot
XB=MXcdot PX). Аналогично (AYcdot YB=KYcdot NY). Значит:

(dfrac{XO^2}{YO^2}==dfrac{AXcdot XB}{AYcdot YB})

Обозначим (OX=x, OY=y, OA=OB=t Rightarrow)

(dfrac{x^2}{y^2}=dfrac{(t-x)(t+x)}{(t+y)(t-y)}=dfrac{t^2-x^2}{t^2-y^2}
Rightarrow x^2t^2-x^2y^2=y^2t^2-x^2y^2 Rightarrow x^2=y^2
Rightarrow x=y).

ПРИМЕР. Даны
вершины треугольника:. Написать:

а)
уравнение медианы , б) высоты , в) найти угол между   и  (рис.
25).    

A          B              M      H      C Рис.25

а)  – середина ВС (см.  (2.4)). Напишем уравнение (3.4) прямой, проходящей через две точки: . Вектор  – направляющий вектор прямой  .

Перепишем
уравнение  медианы в общем виде: 

 – нормаль АМ.

б)  – нормаль . Уравнение прямой (3.1), проходящей через
точку  перпендикулярно вектору :

в) . По формуле (3.7)  

РАССТОЯНИЕ  ОТ  ТОЧКИ  ДО  ПРЯМОЙ  НА  ПЛОСКОСТИ

Пусть  в некоторой пдск   задана прямая  и
точка  Найдем расстояние от точки  до прямой

y M Р О                                   x Рис. 26

Пусть  – проекция точки  на  (рис. 26), тогда . Нормаль , где   – искомое расстояние, а  – скалярное произведение.

Следовательно,        .

Так
как  , то . Поэтому  

.

Отсюда
                                      .                                             (3.8)

(3.8) – формула для вычисления расстояния от точки до
прямой на плоскости.

ПРИМЕР. 
Найти длину высоты

Уравнение
 (3.4):   –
искомая длина высоты АН.

КРИВЫЕ  ВТОРОГО  ПОРЯДКА.

ОКРУЖНОСТЬ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ.
Кривые второго порядка – плоские линии, которые в пдск   задаются уравнениями второй степени
относительно двух переменных

ОПРЕДЕЛЕНИЕ.
Окружностью называется совокупность точек  плоскости, равноудаленных от
фиксированной точки, называемой ее центром.

Выведем
уравнение окружности. Зададим пдск . Пусть  – фиксированная точка (центр окружности),
а  – расстояние от точек окружности до ее
центра (радиус окружности). Если  – произвольная точка
окружности, то длина  равна . 
 

                                            (3.9)

Если точка   не лежит на
окружности, то  и ее координаты уравнению (3.9)
не удовлетворяют, поэтому, (3.9) – уравнение окружности с центром   радиуса .

Если 
, то уравнение окружности примет вид:

                                                      .                                             (3.10)

(3.10)
– каноническое уравнение окружности.

ПРИМЕР. Показать, что уравнение   задает
окружность (то есть найти  ее центр и радиус).

Приведем
 данное  уравнение  к  виду (3.9), выделив  полный квадрат по переменной  :

ПРИМЕР. Написать уравнение линии центров окружностей   и  .

Найдем центр второй окружности:       

Уравнение
прямой (3.4), проходящей через две точки:

.

Эллипс

ОПРЕДЕЛЕНИЕ.
Эллипс – совокупность точек плоскости, сумма расстояний от которых до
двух фиксированных точек этой плоскости, называемых фокусами, есть величина
постоянная и большая, чем расстояние между фокусами.

Чтобы
вывести уравнение эллипса, выберем пдск следующим образом: ось абсцисс
проведем через фокусы   и , а ось
ординат – посередине отрезка  перпендикулярно оси
абсцисс.  Обозначим расстояние между фокусами , тогда  
. Пусть  –
произвольная точка, лежащая на эллипсе, а   – сумма
расстояний от точек на эллипсе до   и  ,   

У     О                  Х Рис. 27

по определению эллипса.  (рис. 27). Запишем в виде уравнения свойство точек, принадлежащих эллипсу, сформулированное в определении:    (3.11)

(3.11)
– уравнение эллипса в выбранной системе координат. Преобразуем его к более
простому (каноническому) виду. Для этого умножим (3.11)  на сопряженное
выражение:

                      .                       
(3.12)

Сложим
(3.11) и (3.12) и результат возведем в квадрат:

                                                                      (3.13)

Так
как по определению , то есть ,
то обозначим  . Тогда из (3.13) получим:

                                                                                                             (3.14)

(3.14)
– каноническое уравнение эллипса.

Уважаемый посетитель!

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Ссылка на скачивание – внизу страницы.

Category:

• Общество
• Cancel

Как найти центр окружности без измерительных инструментов?

Как найти центр окружности без измерительных инструментов?

Действительно как? Вот у вас есть круг. И есть необходимость или желание узнать, где у него центр.
Самое простое – это вписать в круг квадрат или прямоугольник.
Затем провести диагонали соединяющие противоположные углы. Место пересечения этих линий и будет центром окружности, а каждая из этих линий будет являться её диаметром. Место пересечения диаметров окружности всегда будет является её центром.

Из этого так же следует, что гипотенуза вписанного в окружность прямоугольного треугольника так же всегда является ее диаметром. И здесь, чтобы найти центр окружности, достаточно найти ее середину. Ну, а середина находится легко: из вершины треугольника (прямого угла) к основанию (гипотенузе) проводится перпендикулярная линия. В прямоугольном треугольнике она делит основание ровно пополам. А так как гипотенуза – это диаметр окружности, то поделённая пополам, дает два радиуса и соответственно центр окружности.

Но центр можно найти не только с помощью прямоугольного треугольника. Можно вписать в окружность равносторонний или равнобедренный треугольник. С первым вообще все просто, как и с прямоугольником. У него все стороны равны и не составит труда вписать его в окружность. Здесь достаточно провести две медианы (они же высоты) из любых углов. Место их пересечения и будет центр окружности. Если их продолжить до линии окружности, то получим два пересекающихся диаметра.

Для нахождения центра круга при помощи равнобедренного треугольника необходимо произвести следующие действия. Вписать в окружность два любых равнобедренных треугольника. Форма треугольников и длина их бедер не имеют значения. После из вершин этих треугольников необходимо провести к основанию треугольника медиану/высоту. И продолжить ее до соприкосновения с окружностью. Место пересечения этих медиан/высот и будет центром круга. А они, как уже вы догадались, будут являться его диаметрами.

Как нетрудно увидеть, если чуть-чуть подумать, то можно вообще не чертить никаких фигур. Надо просто отложить внутри окружности две любых линии (хорды), не параллельных друг другу. Провести перпендикулярные линии через середины этих хорд к противоположной точке на окружности. И снова пересечение этих двух будет являться центром.

Так же центр окружности можно найти с помощью вписанной в круг трапеции. Используя трапеции несложно начертить прямоугольник или прямоугольный треугольник. А уже имея их – найти центр.

Но как начертить трапецию, треугольник или даже квадрат, не имея линейки с разметкой и транспортира? Как получить прямой угол? Ведь не все люди обладают точным глазомером и твердостью руки.
Для этого достаточно иметь под рукой веревку, полоску бумаги, да просто прямую палку. С помощью любого из этих подручных средств можно отложить на окружности линию (хорду). Далее, имея постоянную длинную отрезка, соединяя любые четыре точки на окружности, можно легко получить квадрат или равносторонний треугольник, соединив три точки. Ну а для верности, чтобы получить прямой угол можно применить лист бумаги, коробок спичек, симкарту, стол – любые предметы которые имеют прямой угол.
Осталось добавить, что выше перечисленные способы справедливы и в том случае, если окружность вписана в квадрат или равнобедренный треугольник, или проведены касательные к окружности.