Пересечение прямой и окружности уравнение прямой

Пересечение окружности и прямой

Дана окружность (координатами своего центра и радиусом) и прямая (своим уравнением). Требуется найти точки их пересечения (одна, две, либо ни одной).

Решение

Вместо формального решения системы двух уравнений подойдём к задаче с геометрической стороны (причём, за счёт этого мы получим более точное решение с точки зрения численной устойчивости).

Предположим, не теряя общности, что центр окружности находится в начале координат (если это не так, то перенесём его туда, исправив соответствующе константу C в уравнении прямой). Т.е. имеем окружность с центром в (0,0) радиуса r и прямую с уравнением Ax + By + C = 0.

Сначала найдём ближайшую к центру точку прямой — точку с некоторыми координатами (x₀,y₀). Во-первых, эта точка должна находиться на таком расстоянии от начала координат:

Во-вторых, поскольку вектор (A,B) перпендикулярен прямой, то координаты этой точки должны быть пропорциональны координатам этого вектора. Учитывая, что расстояние от начала координат до искомой точки нам известно, нам нужно просто нормировать вектор (A,B) к этой длине, и мы получаем:

(здесь неочевидны только знаки ‘минус’, но эти формулы легко проверить подстановкой в уравнение прямой — должен получиться ноль)

Зная ближайшую к центру окружности точку, мы уже можем определить, сколько точек будет содержать ответ, и даже дать ответ, если этих точек 0 или 1.

Действительно, если расстояние от (x₀, y₀) до начала координат (а его мы уже выразили формулой — см. выше) больше радиуса, то ответ — ноль точек. Если это расстояние равно радиусу, то ответом будет одна точка — (x₀,y₀). А вот в оставшемся случае точек будет две, и их координаты нам предстоит найти.

Итак, мы знаем, что точка (x₀, y₀) лежит внутри круга. Искомые точки (ax,ay) и (bx,by), помимо того что должны принадлежать прямой, должны лежать на одном и том же расстоянии d от точки (x₀, y₀), причём это расстояние легко найти:

Заметим, что вектор (-B,A) коллинеарен прямой, а потому искомые точки (ax,ay) и (bx,by) можно получить, прибавив к точке (x₀,y₀) вектор (-B,A), нормированный к длине d (мы получим одну искомую точку), и вычтя этот же вектор (получим вторую искомую точку).

Окончательное решение такое:

Если бы мы решали эту задачу чисто алгебраически, то скорее всего получили бы решение в другом виде, которое даёт бОльшую погрешность. Поэтому «геометрический» метод, описанный здесь, помимо наглядности, ещё и более точен.

Реализация

Как и было указано в начале описания, предполагается, что окружность расположена в начале координат.

Поэтому входные параметры — это радиус окружности и коэффициенты A,B,C уравнения прямой.

Как определить пересечение прямой с окружностью

Пересечение окружности и прямой.Координаты.

Рассмотрим более подробно задачу пересечения окружности и прямой. В принципе само решение есть уже в общем виде Пересечение прямой и кривой второго порядка, но мы рассмотрим и выведем формулы точек пересечения этих двух геометрических объектов.

Уравнение прямой, как мы знаем из материала Расчет параметров прямой линии по заданным параметрам могут быть заданы в нескольких видах:

— с угловым коэффициентом

— в нормальном виде

Что бы решить нашу первоначальную задачу, использовать будем уравнение прямой с угловым коэффициентом которое имеет вид

Уравнение окружности тоже может быть выражена в различных видах

Например в общем виде оно имеет вид

Подставим в уравнение окружности, уравнение прямой

Мы получили стандартное квадратное уравнение, решив котрое мы получим два значения, которые и будут являтся абсциссами точек пересечения прямой и окружности.

Подставим эти координаты в уравнение прямой, мы получим две ординаты точек пересечения.

Таким образом решение найдено.

Для упрощения, для сверки результатов — калькулятор помогает Вам рассчитать эти точки. Интересная особенность состоит в том, что прямая может быть задана в любом виде, хоть виде двух точек.

А уравнение окружности может быть не только введено с помощью коэффицентов, но и в виде пары трех координат через которые, эта окружность будет проходить.

Пересечение окружности и прямой

Дана окружность (координатами своего центра и радиусом) и прямая (своим уравнением). Требуется найти точки их пересечения (одна, две, либо ни одной).

Решение

Вместо формального решения системы двух уравнений подойдём к задаче с геометрической стороны (причём, за счёт этого мы получим более точное решение с точки зрения численной устойчивости).

Предположим, не теряя общности, что центр окружности находится в начале координат (если это не так, то перенесём его туда, исправив соответствующе константу C в уравнении прямой). Т.е. имеем окружность с центром в (0,0) радиуса r и прямую с уравнением Ax + By + C = 0.

Сначала найдём ближайшую к центру точку прямой — точку с некоторыми координатами (x₀,y₀). Во-первых, эта точка должна находиться на таком расстоянии от начала координат:

Во-вторых, поскольку вектор (A,B) перпендикулярен прямой, то координаты этой точки должны быть пропорциональны координатам этого вектора. Учитывая, что расстояние от начала координат до искомой точки нам известно, нам нужно просто нормировать вектор (A,B) к этой длине, и мы получаем:

(здесь неочевидны только знаки ‘минус’, но эти формулы легко проверить подстановкой в уравнение прямой — должен получиться ноль)

Зная ближайшую к центру окружности точку, мы уже можем определить, сколько точек будет содержать ответ, и даже дать ответ, если этих точек 0 или 1.

Действительно, если расстояние от (x₀, y₀) до начала координат (а его мы уже выразили формулой — см. выше) больше радиуса, то ответ — ноль точек. Если это расстояние равно радиусу, то ответом будет одна точка — (x₀,y₀). А вот в оставшемся случае точек будет две, и их координаты нам предстоит найти.

Итак, мы знаем, что точка (x₀, y₀) лежит внутри круга. Искомые точки (ax,ay) и (bx,by), помимо того что должны принадлежать прямой, должны лежать на одном и том же расстоянии d от точки (x₀, y₀), причём это расстояние легко найти:

Заметим, что вектор (-B,A) коллинеарен прямой, а потому искомые точки (ax,ay) и (bx,by) можно получить, прибавив к точке (x₀,y₀) вектор (-B,A), нормированный к длине d (мы получим одну искомую точку), и вычтя этот же вектор (получим вторую искомую точку).

Окончательное решение такое:

Если бы мы решали эту задачу чисто алгебраически, то скорее всего получили бы решение в другом виде, которое даёт бОльшую погрешность. Поэтому «геометрический» метод, описанный здесь, помимо наглядности, ещё и более точен.

Реализация

Как и было указано в начале описания, предполагается, что окружность расположена в начале координат.

Поэтому входные параметры — это радиус окружности и коэффициенты A,B,C уравнения прямой.

Пересечение прямой с окружностью это

Пересечение окружности и прямой.Координаты.

Рассмотрим более подробно задачу пересечения окружности и прямой. В принципе само решение есть уже в общем виде Пересечение прямой и кривой второго порядка, но мы рассмотрим и выведем формулы точек пересечения этих двух геометрических объектов.

Уравнение прямой, как мы знаем из материала Расчет параметров прямой линии по заданным параметрам могут быть заданы в нескольких видах:

— с угловым коэффициентом

— в нормальном виде

Что бы решить нашу первоначальную задачу, использовать будем уравнение прямой с угловым коэффициентом которое имеет вид

Уравнение окружности тоже может быть выражена в различных видах

Например в общем виде оно имеет вид

Подставим в уравнение окружности, уравнение прямой

Мы получили стандартное квадратное уравнение, решив котрое мы получим два значения, которые и будут являтся абсциссами точек пересечения прямой и окружности.

Подставим эти координаты в уравнение прямой, мы получим две ординаты точек пересечения.

Таким образом решение найдено.

Для упрощения, для сверки результатов — калькулятор помогает Вам рассчитать эти точки. Интересная особенность состоит в том, что прямая может быть задана в любом виде, хоть виде двух точек.

А уравнение окружности может быть не только введено с помощью коэффицентов, но и в виде пары трех координат через которые, эта окружность будет проходить.

Пересечение окружности и прямой

Дана окружность (координатами своего центра и радиусом) и прямая (своим уравнением). Требуется найти точки их пересечения (одна, две, либо ни одной).

Решение

Вместо формального решения системы двух уравнений подойдём к задаче с геометрической стороны (причём, за счёт этого мы получим более точное решение с точки зрения численной устойчивости).

Предположим, не теряя общности, что центр окружности находится в начале координат (если это не так, то перенесём его туда, исправив соответствующе константу C в уравнении прямой). Т.е. имеем окружность с центром в (0,0) радиуса r и прямую с уравнением Ax + By + C = 0.

Сначала найдём ближайшую к центру точку прямой — точку с некоторыми координатами (x₀,y₀). Во-первых, эта точка должна находиться на таком расстоянии от начала координат:

Во-вторых, поскольку вектор (A,B) перпендикулярен прямой, то координаты этой точки должны быть пропорциональны координатам этого вектора. Учитывая, что расстояние от начала координат до искомой точки нам известно, нам нужно просто нормировать вектор (A,B) к этой длине, и мы получаем:

(здесь неочевидны только знаки ‘минус’, но эти формулы легко проверить подстановкой в уравнение прямой — должен получиться ноль)

Зная ближайшую к центру окружности точку, мы уже можем определить, сколько точек будет содержать ответ, и даже дать ответ, если этих точек 0 или 1.

Действительно, если расстояние от (x₀, y₀) до начала координат (а его мы уже выразили формулой — см. выше) больше радиуса, то ответ — ноль точек. Если это расстояние равно радиусу, то ответом будет одна точка — (x₀,y₀). А вот в оставшемся случае точек будет две, и их координаты нам предстоит найти.

Итак, мы знаем, что точка (x₀, y₀) лежит внутри круга. Искомые точки (ax,ay) и (bx,by), помимо того что должны принадлежать прямой, должны лежать на одном и том же расстоянии d от точки (x₀, y₀), причём это расстояние легко найти:

Заметим, что вектор (-B,A) коллинеарен прямой, а потому искомые точки (ax,ay) и (bx,by) можно получить, прибавив к точке (x₀,y₀) вектор (-B,A), нормированный к длине d (мы получим одну искомую точку), и вычтя этот же вектор (получим вторую искомую точку).

Окончательное решение такое:

Если бы мы решали эту задачу чисто алгебраически, то скорее всего получили бы решение в другом виде, которое даёт бОльшую погрешность. Поэтому «геометрический» метод, описанный здесь, помимо наглядности, ещё и более точен.

Реализация

Как и было указано в начале описания, предполагается, что окружность расположена в начале координат.

Поэтому входные параметры — это радиус окружности и коэффициенты A,B,C уравнения прямой.

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПРЯМОЙ С ОКРУЖНОСТЬЮ

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПРЯМОЙ С ОКРУЖНОСТЬЮ

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Ж. АДАМАР

Скачать всю книгу Ж. АДАМАР «ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ» в хорошем качестве
Ниже посмотрите текст для быстрого ознакомления(формулы отображаются не корректно):

57. Теорема. Через три точки, не лежащие на одной прямой
можно провести окружность и притом только одну.
Иначе говоря, окружность определяется тремя точками, не
лежащими на одной прямой.
Пусть, в самом деле, А, В, С (черт. 58) — три точки, не лежащие
на одной прямой линии. Мы уже доказали (п. 52), что перпендикуляры

восставленные в серединах отрезков
ВС, СА и АВ, проходят через одну
и ту же точку О, равноудалённую от точек
А, В и С. Окружность, описанная из
точки О, как из центра, радиусом О А, проходит
через три данные точки. Эта окружность—
единственная окружность, удовлетворяющая
поставленному условию, так как
центр окружности, которая пройдёт через
точки А, В и С, должен обязательно принадлежать трём перпендикулярам,
о которых мы говорили.
Следствие. Мы видим, что окружность не может иметь двух
различных центров, а следовательно, не может иметь и двух неравных
радиусов.
58. Теорема. Прямая не может пересекать окружность
более чем в двух точках.
Если расстояние от центра до прямой больше радиуса, прямая
не пересекает окружности. Если это расстояние меньше радиуса,
Р /1 И В Р’ прямая пересекает окружность
п двух точках.Наконец, если расстояние
равно радиусу, прямая имеет
с окружностью одну общую точку.
В последнем случае прямая назы-
q вается касательной к окружности.
Пусть дана окружность с центром
О и прямая D. Из центра О
(черт. 59) опустим на прямую D перпендикуляр ОН.
1°. Окружность не может иметь более двух общих точек с прямой
D. Это сводится к тому, что из точки О нельзя провести
к прямой D более двух наклонных, равных радиусу R (п. 30, следствие).

67 ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПРЯМОЙ С ОКРУЖНОСТЬЮ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Ж. АДАМАР

2°. Если расстояние ОН больше радиуса, то расстояние от центра
любой точки прямой и подавно (п. 29) будет больше радиуса;
следовательно, все точки прямой являются внешними по отношению
к кругу.
3°. Если, напротив, ОН меньше радиуса, точка Я находится внутри
окружности, но по обе стороны от Н есть точки, расположенные
вне окружности. Чтобы в этом убедиться, отложим на прямой D от
точки Н два отрезка HP и HP, равные радиусу; расстояния ОР
и ОР будут непременно больше радиуса. Следовательно,
будем иметь две точки пересечения
с окружностью: одну между Н и Р и другую —
между Н и Р\ это будут единственные точки
пересечения (1°).
4°. Если, наконец, ОН равно радиусу
(черт. 60), то точка Н будет общей точкой
прямой и окружности, но, так же как в 2°,
убедимся, что всякая другая точка прямой
находится вне окружности.

Следствие. Через точку, взятую на
окружности, можно провести к ней касательную
и только одну, причём эта касательная перпендикулярна
к радиусу, проведённому в эту точку.
59. Предыдущее определение касательной не годится в качестве
определения касательной к произвольной кривой.
Касательной к какой-либо кривой в точке М этой кривой (черт. 61)
называется предельное положение, к которому стремится прямая ММ\
когда точка М\ описывая кривую, безгранично
приближается к М. Иначе
говоря:

Прямая МТназывается касательной
в точке Му если для всякого данного
угла е можно выбрать по обе стороны
от точки М две дуги ММХ и ММ2 такие,
чтобы для всякого положения точки
М\ взятой на одной из этих дуг, прямая ММ’ образовала бы
с прямой МТ или с её продолжением угол, меньший е *).
Покажем, что для случая окружности это определение сводится
к тому, которое мы дали выше.
Проведём в точке М окружности О перпендикуляр МТ к радиусу
ОМ и на хорду ММГ (черт. 62) опустим из центра перпендикуляр ОН.
Эта прямая является высотой равнобедренного треугольника ОММг
и в то же время биссектрисой угла при О. Угол ТММГ равен углу
МОН (как углы с перпендикулярными сторонами) и, следовательно, —
половине угла МОМ!. Но этот последний можно сделать меньше вся-
*) Можно доказать, как это вообще доказывается в теории пределов,
что если такая прямая существует, то она единственная,

68 ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПРЯМОЙ С ОКРУЖНОСТЬЮ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Ж. АДАМАР

кого данного угла, если выбрать точку М! достаточно близко
к точке М.
60. Нормалью к кривой в данной точке называется перпендикуляр
к касательной в этой точке. Следовательно, нормаль к окружности
в данной точке есть не что иное,
как радиус, проведённый в эту
точку.

На любой данной окружности имеются две (и только две) такие
точки, что нормали в этих точках проходят через данную точку Р
плоскости (отличную от центра): этими точками будут концы диаметра,
проходящего через точку Р.
60а. Углом между двумя кривыми в точке их пересечения
называется угол, образованный их касательными в этой точке (черт. 63).
Следовательно, угол между двумя пересекающимися окружностями
равен углу между радиусами, проведёнными в их общую точку, или
углу, ему пополнительному.
УПРАЖНЕНИЯ.
47. Из всех точек окружности проведены отрезки, равные и параллельные
одному и тому же данному отрезку.
Найти геометрическое место концов этих отрезков.
48. Найти геометрическое место середин отрезков, соединяющих данную
точку с различными точками окружности.
49. АВ — диаметр окружности О, С — точка, взятая на продолжении
этого диаметра за точку В, CDE— секущая из точки С, которая пересёкает
окружность в точках D и Е. Если внешняя часть CD равна радиусу, то
угол ЕОА в три раза больше угла DOB (доказать).

69 ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПРЯМОЙ С ОКРУЖНОСТЬЮ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Ж. АДАМАР

Пересечение прямой с окружностью

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Пересечение прямой с окружностью 31.03.14 Составила: учитель математики Саттарова Р. Д.

Главная дидактическая цель урока: Добиться умения самостоятельно формулировать определения понятий: окружность, радиус, диаметр, хорда каждым учащимся. Цели урока: Изучить возможности взаимного расположения прямой и окружности. Способствовать формированию приёмов критического мышления, анализа и синтеза. Воспитание коммуникативной культуры, приобретение опыта самостоятельной работы.

Повторение Расстояние между двумя точками- длина отрезка, соединяющего эти точки Расстояние от данной точки до прямой- длина перпендикуляра, проведённого из точки к прямой

Окружность А В С D О К

В окружности с центром в точке О проведены диаметр АС и радиус ОК так, что хорда КС равна радиусу. Найдите угол АОК. А С О К ?

В окружности с центром в точке О проведена хорда ВС, равная 8см. Найти расстояние от точки О до отрезка ВС, если радиус окружности равен 5см. В С О r r

1. Составьте уравнение окружности, изображенной на рисунке:

1. Составьте уравнение окружности, изображенной на рисунке:

1. Составьте уравнение окружности, изображенной на рисунке:

2. Определите координаты центра и диаметр окружности, заданной уравнением:

4. Составьте уравнения прямой, изображенной на рисунке:

4. Составьте уравнения прямой, изображенной на рисунке:

4. Составьте уравнения прямой, изображенной на рисунке:

5. Найдите несоответствие геометрической иллюстрации данным задачи:

p p p r r r H H H d r

d > r если расстояние от центра окружности до прямой больше радиуса окружности (d > r), то прямая и окружность не имеют общих точек OH > r p r H d > r М

Среди следующих утверждений укажите истинные. Окружность и прямая имеют две общие точки, если: Расстояние от центра окружности до прямой не превосходит радиуса окружности; расстояние от центра окружности до прямой меньше радиуса окружности; расстояние от окружности до прямой меньше радиуса.

Установите истинность или ложность утверждений: Прямая а является секущей по отношению к окружности, если она имеет с окружностью общие точки. Прямая а является секущей по отношению к окружности, если она пересекает окружность в двух точках. Прямая а является секущей по отношению к окружности, если расстояние от центра окружности до данной прямой не больше радиуса.

Теорема об отрезках касательных, проведённых из одной точки А С О B Дано: окр(О,r) AB,AC-касательные Доказать: AB=AC ▲ABO = ▲ACO прямоугольные т.к. OB┴AB, OC┴AC AO-общая сторона OB=OC( радиусы) AB=AC Доказательство: ■ ■

А С О В Решение: Решение

О С В А 9 Решение:

О N М А Решение

Домашнее задание: п. 79,80, №50(2, 3)

Краткое описание документа:

Главная дидактическая цель урока: Добиться умения самостоятельно формулировать определения понятий: окружность, радиус, диаметр, хорда каждым учащимся. Цели урока: Изучить возможности взаимного расположения прямой и окружности. Способствовать формированию приёмов критического мышления, анализа и синтеза. Воспитание коммуникативной культуры, приобретение опыта самостоятельной работы.В окружности с центром в точке О проведены диаметр АС и радиус ОК так, что хорда КС равна радиусу. Найдите угол АОК.В окружности с центром в точке О проведена хорда ВС, равная 8см. Найти расстояние от точки О до отрезка ВС, если радиус окружности равен 5см.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 924 человека из 80 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Математика: теория и методика преподавания в образовательной организации

• Сейчас обучается 686 человек из 75 регионов

Курс повышения квалификации

Методика обучения математике в основной и средней школе в условиях реализации ФГОС ОО

• Сейчас обучается 309 человек из 69 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Дистанционные курсы для педагогов

«Взбодрись! Нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 578 875 материалов в базе

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

33 конкурса для учеников 1–11 классов и дошкольников от проекта «Инфоурок»

Другие материалы

• 30.03.2014
• 3443
• 4

• 30.03.2014
• 826
• 0

• 30.03.2014
• 1114
• 1

• 30.03.2014
• 4066
• 3

• 30.03.2014
• 5367
• 3

• 30.03.2014
• 925
• 0

• 30.03.2014
• 685
• 0

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Добавить в избранное

• 30.03.2014 3324
• PPTX 2.6 мбайт
• 22 скачивания
• Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Саттарова Рания Дамировна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

• На сайте: 8 лет и 2 месяца
• Подписчики: 0
• Всего просмотров: 6002
• Всего материалов: 2

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Тринадцатилетняя школьница из Индии разработала приложение против буллинга

Время чтения: 1 минута

Полный перевод школ на дистанционное обучение не планируется

Время чтения: 1 минута

В Забайкалье в 2022 году обеспечат интернетом 83 школы

Время чтения: 1 минута

В школах Хабаровского края введут уроки спортивной борьбы

Время чтения: 1 минута

Приемная кампания в вузах начнется 20 июня

Время чтения: 1 минута

Объявлен конкурс дизайн-проектов для школьных пространств

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.