Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Geometria analityczna

Położenie prostej względem okręguPodstawa

Prosta może ominąć okrąg, dotknąć go w jednym miejscu albo przeciąć w dwóch punktach — jak droga biegnąca obok ronda. O wszystkim decyduje porównanie odległości środka okręgu od prostej z promieniem.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Prosta może mieć z okręgiem dwa, jeden albo zero punktów wspólnych. Rozstrzyga o tym porównanie prostopadłej odległości środka od prostej z promieniem.

Pojęcia, od których zaczynamy

Najpierw odczytaj środek i promień okręgu. Potem oblicz odległość środka od całej prostej, nie od przypadkowo wybranego jej punktu. Odcinek mierzący tę odległość musi być prostopadły do prostej. Dopiero uzyskaną długość \(d\) porównujemy z \(r\).

Jeśli prosta biegnie bliżej środka niż promień, przecina okrąg w dwóch punktach i jest sieczną. Przy odległości równej promieniowi dotyka brzegu w jednym punkcie: jest styczną. Jeżeli biegnie dalej niż promień, nie dociera do okręgu.

Zasady i wzory

Położenie prostej względem okręgu rozstrzyga porównanie odległości środka od prostej z promieniem: otrzymujemy sieczną, styczną albo prostą rozłączną.

  • \(d\lt r\): dwa punkty wspólne.
  • \(d=r\): jeden punkt wspólny.
  • \(d\gt r\): brak punktów wspólnych.
\[d\lt r: 2,\qquad d=r: 1,\qquad d\gt r: 0\]

d oznacza odległość środka okręgu od prostej.

Jak czytać rysunek?

Sieczna, styczna i prosta zewnętrznaProsta przez wnętrze daje dwa przecięcia, styczna jedno, zewnętrzna zero.Sieczna, styczna i prosta zewnętrznaSd < rd = rd > r

Trzy poziome proste na rysunku ilustrują wszystkie przypadki. Dolna przechodzi przez wnętrze koła, środkowa dotyka jego brzegu, a górna jest poza nim. Liczymy punkty wspólne z okręgiem, czyli z linią brzegową. Sieczna nie ma z okręgiem nieskończenie wielu punktów, chociaż jej fragment leży wewnątrz koła.

Przykład krok po kroku

Okrąg ma środek \(S=(0,0)\), promień 5, a prosta ma równanie \(x=3\).

  1. Oblicz odległość środka od pionowej prostej.\(d=|0-3|=3\)
  2. Porównaj z promieniem.\(3\lt 5\)
  3. Podaj wniosek.Prosta jest sieczną i ma z okręgiem dwa punkty wspólne.

Typowy błąd

Nie porównujemy promienia z wyrazem wolnym bez obliczenia odległości.

Skoro w równaniu jest 3, prosta jest styczna.Styczność wymaga \(d=r\).
Ponieważ \(d=3\lt 5=r\), prosta jest sieczną.

Dodatkowy przykład i kontrola

Można też podstawić równanie prostej do równania okręgu. Dla \(x^2+y^2=25\) i \(x=3\) mamy \(9+y^2=25\), więc \(y^2=16\). Otrzymujemy punkty \((3,4)\) oraz \((3,-4)\). Porównanie odległości mówiło tylko, ile punktów istnieje; podstawienie daje ich współrzędne.

Gdy podstawienie prowadzi do równania kwadratowego, dodatni wyróżnik oznacza dwa przecięcia, zerowy styczność, ujemny brak przecięć rzeczywistych. Jeśli pytanie dotyczy tylko położenia, metoda odległości bywa krótsza. Jeśli dotyczy współrzędnych, trzeba rozwiązać układ.

Najczęstsze pytania

Kiedy prosta jest styczna do okręgu?
Gdy jej prostopadła odległość od środka okręgu jest równa promieniowi. Wtedy istnieje jeden punkt wspólny.
Jak znaleźć współrzędne przecięć prostej z okręgiem?
Rozwiąż układ ich równań, np. podstawiając równanie prostej do równania okręgu. Samo porównanie odległości określa tylko liczbę przecięć.

Poćwicz

ABCD

Odległość środka okręgu od prostej wynosi \(7\), a promień \(5\). Ile jest punktów wspólnych?

ABCD

Okrąg ma środek \(S=(0,0)\) i promień 5. Jak położona jest prosta \(y=3\)?

ABCD

Uzupełnij zdanie: „Okrąg ma środek \((0,0)\) i promień 5. Prosta \(x=3\) ma z nim … punkty wspólne.”.

ABCD

Okrąg ma środek \((0,0)\) i promień \(5\). Jak położona jest względem niego prosta \(y=5\)?

ABCD

Które zdanie poprawnie naprawia błąd: „Jeżeli \(d\lt r\), prosta nie ma punktów wspólnych z okręgiem.”?

ABCD

Dla jakiej dodatniej wartości \(k\) prosta \(x=k\) jest styczna do okręgu \(x^2+y^2=49\)?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)