Ecuación general del círculo

Presentación del tema: "Ecuación general del círculo"— Transcripción de la presentación:

1 Ecuación general del círculo
Ahora vamos a suponer que queremos encontrar el lugar geométrico de los puntos que equidistan 5 unidades del punto Q(4, 3). 5 3 4 Vamos a llamar P(x, y) a uno de los puntos del lugar geométrico. Entonces, tenemos que la distancia de este punto a Q debe ser 5, es decir d(P, Q)=5

2 Esta ecuación representa un círculo
Que se escribe como De donde, Esta ecuación representa un círculo La forma canónica o estándar del círculo de radio r y con centro en C(a, b) es: r b C a

3 =x2+y2+(-2a)x+(-2b)y+a2+b2
Si desarrollamos el lado izquierdo de la ecuación anterior x2-2xa+a2+y2-2yb+b2 =x2+y2+(-2a)x+(-2b)y+a2+b2 notamos que a2+b2=r2 Si D=-2a, E=-2b y F=a2+b2-r2 x2+y2+Dx+Ey+F=0 Esta es la forma general de la ecuación del círculo.

4 (x2-3x+9/4)+(y2 +10y+25)= -77/4+9/5+25
Problema individual: Encontrar el centro y radio del círculo cuya ecuación es 4x2+4y2-12x+40y+77=0 4(x2-3x)+4(y2 +10y)= -77 (x2-3x)+(y2 +10y)= -77/4 (x2-3x+9/4)+(y2 +10y+25)= -77/4+9/5+25 (x-3/2)2+(y+5)2= 8 Entonces el centro es (3/2, -5) y el radio es 8=22

5 Ejercicio en equipo Deducir una ecuación del círculo que pasa por los puntos (1,5), (-2,3), (2,1). Resuelva de manera analítica y gráfica. Solución: Sabemos que la ecuación deseada tiene la forma siguiente: x2+y2+Dx+Ey+F=0 Como los tres puntos dados satisfacen la ecuación del círculo por estar en él, tenemos 1+25+D+5E+F=0 4+9-2D+3E+F=0 4+1+2D-E+F=0

6 Es decir,. D+5E+F=-26. -2D+3E+F=-13
Es decir, D+5E+F= D+3E+F= D-E+F=-5 Resolviendo el sistema tenemos, D=-9/5, E=19/5, F=-26/5 Por lo tanto la ecuación del círculo es: 5x2+5y2-9x-19y-26=0 El ejemplo anterior demuestra el empleo de la fórmula general para deducir la ecuación deseada.

7 Solución alterna Como los puntos (1,5) y (-2,3) se ubican en el círculo, el segmento de uno a otro es una cuerda del círculo que deseamos. (1,5) (-2,3) (2,-1) Para la cuerda que une a (1,5) con (-2,3), el punto medio es (-1/2,4) y la pendiente m=2/3.

8 Entonces la ecuación de la mediatriz es y-4=-3/2(x+1/2) de donde 6x+4y=13 (1)
Repetimos lo anterior con la cuerda de (1,5) a (2,-1) m=6 y la ecuación de la mediatriz es, y-2=1/6(x-3/2), es decir 2x-12y=-21 (2) El centro se encuentra donde se cruzan (1) y (2), es decir (9/10, 9/10) El radio es la distancia del centro a cualquiera de los puntos, por ejemplo (1,5). r=962/100 La ecuación de la circunferencia que buscamos es: (x-9/10)2+(y-19/10)2=962/100 o bien 5x2+5y2-9x-19y-26=0

9 Diseño de un engrane. El siguiente ejercicio se realizará en equipo
Diseño de un engrane. El siguiente ejercicio se realizará en equipo. Ver archivo (Ejercicio engrane.doc)

10 Ejercicio en equipo Encontrar la ecuación de la recta tangente al círculo (x-3)2+(y-12)2=100 en el punto P(-5,6). Recuerda: Una recta es tangente a un círculo si toca a éste en un solo punto. La recta tangente a un circulo tiene la propiedad de ser perpendicular al radio que une al centro del círculo con el punto de tangencia. Esta propiedad es la que nos permite encontrar la ecuación de la recta tangente.

11 Solución: Primero debemos encontrar la pendiente del radio que une a P con el centro del círculo. El centro tiene coordenadas (3,12). La pendiente buscada es m=3/4. De donde la pendiente de la recta tangente al círculo en P es –4/3; por tanto su ecuación es y-6=-4/3(x-(-5)), o bien 4x+3y+2=0 12 6 -5 3

12 Ejercicio en equipo Encontrar la ecuación del círculo que es tangente a la recta x-2y+2=0 en el punto P(8,5) y pasa por Q(12,9) Solución: El centro C(xo, yo) del círculo debe estar en la recta l que es perpendicular a la recta dada y que pasa por P. Como la recta dada tiene pendiente ½ , la recta l tiene pendiente m=-2; por tanto su ecuación es y-5=-2(x-8) 2x+y-21=0 Por tanto las coordenadas de C satisfacen 2xo+yo-21=0 (1) Como la distancia de C(xo, yo) a P(8,5) debe ser igual a la distancia de C(xo, yo) a Q(12,9), se tiene que

13 Elevando al cuadrado y simplificando tenemos xo+yo-17=0 (2)
Resolviendo el sistema de ecuaciones formado por (1) y (2) encontramos las coordenadas del centro C(4,13) y el radio r=80 Así la ecuación de la circunferencia es (x-4)2+(y-13)2=80, o bien x2+y2-8x-26y+105=0 13 5 4 8

14 Sea P un punto de un círculo
Vamos ahora a discutir otra propiedad de la recta tangente que nos servirá también para definir las rectas tangentes a las otras cónicas. Sea P un punto de un círculo y l la recta tangente al círculo que pasa por P. Observamos en la figura que todos los puntos de l distintos de P están en una sola de las dos regiones determinadas por el círculo, esto es, en la región de afuera, ya que si Q es otro punto de l, d(C,Q)>d(C,P) puesto que en el triángulo rectángulo CPQ, el segmento CP es un cateto y el segmento CQ es la hipotenusa. P C l Q

15 Además, una recta l es tangente a una cónica en un punto P de ella, si corta a la cónica únicamente en P y todos los demás puntos de l están en una sola de las regiones determinadas por la cónica.  Una recta es normal a una cónica en un punto P si es perpendicular a la recta tangente a la cónica que pasa por ese punto.