Eine Tangente ist eine gerade Linie, die nur einen Schnittpunkt mit einem Kreis hat. Dieser Punkt wird als Berührungspunkt bezeichnet und ist der einzige gemeinsame Punkt in einer geraden Linie und einem Kreis.
Wenn Sie die Tangenten zum Kreis betrachten, können Sie feststellen, dass es für jeden Punkt im Kreis nur eine Tangente gibt, die diesen Punkt durchläuft. Insgesamt kann ein Kreis eine unendliche Anzahl von Tangenten haben, da jeder Punkt des Kreises als Berührungspunkt ausgewählt werden kann.
Neben dem Berührungspunkt hat die Tangente auch einen anderen gemeinsamen Punkt mit dem Kreis - der Schnittpunkt der Tangente mit dem Radius des Kreises. Beachten Sie, dass die Gerade in diesem Fall nicht mehr tangential zum Kreis ist, da sie sie an einem anderen Punkt und nicht am Berührungspunkt schneidet.
Definieren von Berührungspunkten und deren Anzahl
Berührungspunkte eines Kreises und einer geraden Linie werden als Punkte bezeichnet, an denen eine Gerade einen Kreis berührt. Die Anzahl der Berührungspunkte hängt von der Position der Geraden relativ zum Kreis ab.
Wenn eine Gerade durch einen Kreis verläuft, hat sie zwei Berührungspunkte mit ihr - einen innerhalb und einen außerhalb des Kreises.
Wenn eine Gerade einen Kreis von außen berührt, ist die Anzahl der Berührungspunkte gleich eins.
Wenn eine Gerade einen Kreis berührt, ist die Anzahl der Berührungspunkte ebenfalls gleich eins.
Abhängig von der Position der Geraden relativ zum Kreis kann die Anzahl der Berührungspunkte also ein oder zwei betragen.
Voraussetzungen für Berührungspunkte
Damit Berührungspunkte vorhanden sein können, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
- Der Kreis und die Tangente müssen sich in derselben Ebene befinden.
- Die Tangente muss tangential zum Kreis sein, dh sie hat nur einen gemeinsamen Punkt damit.
- Die Tangente muss den Kreis kreuzen, damit gemeinsame Punkte gebildet werden können.
- Der Abstand vom Mittelpunkt des Kreises zum Berührungspunkt muss dem Radius des Kreises entsprechen.
Wenn mindestens eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, gibt es keinen Berührungspunkt, und der Kreis und die Tangente haben keine gemeinsamen Punkte.
Berührungspunkt einer äußeren Tangente mit einem Kreis
Um den Berührungspunkt einer äußeren Tangente mit einem Kreis zu finden, müssen Sie:
- Finde den Mittelpunkt des Kreises, der normalerweise durch den Punkt O gekennzeichnet ist.
- Finde den Radius des Kreises, der normalerweise mit dem Buchstaben r gekennzeichnet ist.
- Konstruieren Sie eine Gerade, die durch die Mitte des Kreises verläuft und den Kreis äußerlich berührt.
- Finde den Schnittpunkt einer geraden Linie und eines Kreises, der der Berührungspunkt ist.
Der Berührungspunkt der äußeren Tangente mit dem Kreis ist also die Position, an der sich die Gerade und der Kreis schneiden und berühren. Es ist wichtig zu beachten, dass eine äußere Tangente nur einen Berührungspunkt mit einem Kreis haben kann.
Berührungspunkt einer inneren Tangente mit einem Kreis
Der Berührungspunkt ist der Schnittpunkt der inneren Tangente und des Kreises. Sie befindet sich in gleicher Entfernung vom Mittelpunkt des Kreises und ist der Punkt, an dem die Tangente senkrecht zum Radius steht, der an diesem Punkt gezogen wird.
Sie können eine geometrische Konstruktion verwenden, um den Berührungspunkt einer inneren Tangente zu definieren. Sie müssen den Radius des Kreises von seiner Mitte bis zum Berührungspunkt ziehen. Dann wird eine senkrechte Linie zum Radius konstruiert, die durch den Berührungspunkt verläuft. Der Schnittpunkt einer senkrechten Linie mit einem Kreis ist der Berührungspunkt.
Wenn ein Kreis einen anderen Kreis berührt, wird der Berührungspunkt beider Kreise mit der inneren Tangente geteilt. In diesem Fall hat die innere Tangente zwei Berührungspunkte mit beiden Kreisen.
Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Berührungspunkte von der Anzahl der inneren Tangenten und ihrer Position relativ zum Kreis abhängt. Jede innere Tangente hat einen Berührungspunkt.
- Anzahl der Berührungspunkte:
- 1 Berührungspunkt bei einer inneren Tangente.
- 2 Berührungspunkte bei zwei inneren Tangenten.
- 3 Berührungspunkte bei drei inneren Tangenten.
- usw.
Wenn Sie einen Kreis nur mit einem Punkt berühren
Manchmal kann eine Tangente einen Kreis mit nur einem Punkt berühren. Dieser Fall tritt auf, wenn eine Tangente auf dem Radius eines Kreises liegt, dh sie verläuft durch ihren Mittelpunkt. Eine solche Tangente wird als Kreisdurchmesser bezeichnet.
Der Durchmesser eines Kreises ist sein größter Akkord und verläuft durch seinen Mittelpunkt und teilt den Kreis in zwei gleiche Teile auf. Dabei berührt es den Kreis nur in seiner Mitte.
Der Durchmesser eines Kreises hat eine besondere Bedeutung in der Geometrie. Es ist der größte Abschnitt, der die beiden Punkte eines Kreises verbindet und durch seinen Mittelpunkt verläuft. Durch die Untersuchung der Eigenschaften und Merkmale eines Durchmessers können Sie das Gerät und die Eigenschaften eines Kreises besser verstehen.
Fall des Berührens eines Kreises mit zwei Punkten
In diesem Fall kann von diesem Punkt aus nur eine Tangente zum Kreis gezogen werden.
Lassen Sie uns diesen Fall anhand eines Beispiels veranschaulichen: Betrachten Sie einen Kreis mit einem Mittelpunkt bei Punkt O und einem Radius von r. Lassen Sie Punkt A außerhalb des Kreises liegen und einen Abstand von OA größer als r haben. Um die Tangente zu finden, zeichnen wir von Punkt A die Linie AO, die Basis der senkrechten Linie von Punkt A auf Linie AO wird als C. bezeichnet.
Wenn wir den gemeinsamen Punkt O und die Koordinaten von Punkt C kennen, können wir die Gleichung einer geraden Linie finden, die durch die Punkte O und C verläuft. So erhalten wir die Gleichung tangential zum Kreis an Punkt C.
Wenn Sie also einen Kreis mit zwei Punkten berühren, können Sie nur eine Tangente zeichnen, die durch den äußeren Punkt verläuft und die Tangente des inneren Punktes wiederholt.
Fall von fehlenden Berührungspunkten
In einigen Fällen hat die Tangente möglicherweise keine gemeinsamen Punkte mit dem Kreis. Dies tritt auf, wenn der Abstand vom Mittelpunkt des Kreises zur geraden Linie, auf der die Tangente liegt, kleiner ist als der Radius des Kreises.
Wenn der Abstand vom Mittelpunkt des Kreises zur Geraden größer ist als der Radius des Kreises, schneidet die Tangente nicht mit dem Kreis und hat keine gemeinsamen Punkte.
Dieser Fall tritt auf, wenn die Gerade eine Tangente ist, aber den Kreis nicht schneidet. In einer solchen Situation wird gesagt, dass die Tangente "den Kreis äußerlich berührt".
Ein Beispiel für eine solche Situation ist ein Punkt, der auf einer geraden Linie liegt, die durch die Mitte des Kreises verläuft und größer als der Radius vom Mittelpunkt entfernt ist. In diesem Fall schneidet die Tangente, die von diesem Punkt zum Kreis gezogen wird, den Kreis nicht und hat keine gemeinsamen Punkte damit.
Übungen zum Finden von Berührungspunkten
Es gibt verschiedene Ansätze und Methoden, um Berührungspunkte zu finden. Eine solche Methode basiert auf der Verwendung von senkrechten und tangentialen Eigenschaften. Dazu reicht es aus, eine senkrechte Linie von der Mitte des Kreises zur Geraden zu ziehen und den Schnittpunkt mit der Geraden zu finden. Dieser Punkt wird der Berührungspunkt sein.
Eine andere Methode basiert auf der Verwendung einer Tangentenlängenformel. Wenn Sie die Koordinaten des Mittelpunkts des Kreises und den Radius sowie die Gleichung einer geraden Linie kennen, können Sie den Abstand vom Mittelpunkt des Kreises zur Geraden berechnen. Wenn dieser Abstand dem Radius eines Kreises entspricht, berührt die Gerade den Kreis an einem Punkt.
Sie können die folgenden Übungen ausführen, um Ihre Fähigkeiten beim Finden von Berührungspunkten zu trainieren:
| Übung | Die Beschreibung |
|---|---|
| Übung 1 | Der Kreis wird mit einem Radius von 5 mit dem Mittelpunkt am Punkt (2, 3) angegeben. Finde Berührungspunkte mit einer geraden Linie, die durch die Gleichung y = 2x - 1 angegeben ist. |
| Übung 2 | Der Kreis wird mit einem Radius von 3 mit dem Mittelpunkt am Punkt (0, 0) angegeben. Finde Berührungspunkte mit einer geraden Linie, die durch die Punkte (2, 0) und (0, 2) verläuft. |
| Übung 3 | Der Kreis wird mit einem Radius von 6 mit dem Mittelpunkt am Punkt (-1, 4) angegeben. Finden Sie Berührungspunkte aus einer geraden, senkrechten OY-Achse. |
Verwenden Sie bekannte Formeln und Eigenschaften von geometrischen Formen, um diese Übungen zu lösen. Die genaue und genaue Ausführung von Berechnungen und Konstruktionen ermöglicht es Ihnen, Berührungspunkte mit hoher Genauigkeit zu finden.