1 круг определение дуга окружности центральный угол. Все, что нужно знать об окружности

Пусть
 произвольная точка эллипса. Имеем:
,
. Из определения эллипса

, (1.29)

или  искомое уравнение эллипса, которое неудобно для использования. Из последнего равенства следует, что .Так как
, то можем обе части уравнения возвести в квадрат и после эквивалентных преобразований получим:
. Следовательно,. Введем новую переменную
. Имеем:
. Из этого равенства следует, что

. (1.30)

Уравнение (1.30) называется каноническим (простейшим) уравнением эллипса. Это уравнение является уравнением второго порядка. Таким образом, любая точка эллипса, удовлетворяющая уравнению (1.29), удовлетворяет и уравнению (1.30). Докажем, что все точки плоскости, координаты которых удовлетворяют уравнению (1.30), являются точками эллипса, т. е. их координаты удовлетворяют уравнению (1.29).

Для фокального радиуса выполняется соотношение
. Из уравнения (1.30) имеем:
. Поэтому
, или
. Аналогично находим, что
. Следовательно,
.

Эллипс симметричен относительно координатных осей, так как содержит только четные степени и, и относительно начала координат. Оси симметрии эллипса называются его осями, а центр симметрии центром эллипса.

Эллипс пересекает координатные оси в точках
,
,
,
. Эти точки называются вершинами эллипса. При
эллипс вырождается в окружность радиусоми центром в начале координат. Вершины эллипса ограничивают на осях отрезки длиной
и
, причем
(это следует из того, что
).

Величины иназываются большой и малой полуосями эллипса, оси эллипса соответственно большой и малой осью.

Определение. Эксцентриситетом эллипса называется отношение, где половина расстояния между фокусами,  большая полуось, т. е.

. (1.31)

Учитывая, что
, получим
. Так как

, то
. Если
, т. е. эллипс приближается к окружности, то
. Если
, ак нулю не стремится, то эллипс вытянут вдоль большой оси. Таким образом, эксцентриситет эллипса характеризует меру его вытянутости вдоль большой оси.

Если фокусы эллипса
и
расположены на оси ординат, то в этом случае
и большой является полуось. Уравнение эллипса также имеет вид (1.30), но
, а его эксцентриситет вычисляется по формуле
.

П р и м е р 14. Составить уравнение эллипса, фокусы которого лежат на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, зная, что расстояние между его фокусами
и эксцентриситет
.

Решение. Половина расстояния между фокусами
. Фокусы эллипса расположены на оси абсцисс, поэтому большой полуосью является. Из (1.31) следует, что
. Тогда. Таким образом, уравнение эллипса имеет вид
.

П р и м е р 15. Дан эллипс
. Найти его полуоси, фокусы, эксцентриситет.

Решение. Приведем уравнение эллипса к каноническому виду. Для этого обе части уравнения разделим на 45, получим
. Таким образом, его полуось
,
. Большой полуосью является полуось, поэтому фокусы эллипса расположены на оси ординат и

, следовательно, фокусы находятся в точках
и
. Эксцентриситет эллипса равен отношению половины расстояния между фокусами к большой полуоси, т. е.
.

П р и м е р 16. Вычислить площадь четырехугольника
, две вершиныикоторого лежат в фокусах эллипса
, две другиеи
совпадают с концами его малой оси.

Решение. Каноническое уравнение эллипса имеет вид
, поэтому
,
. Следовательно, вершины четырехугольникаи
имеют соответственно координаты
и
. Найдем координаты вершини. Так как
, то
,
. Полученный четырехугольник симметричен относительно координатных осей и относительно начала координат, следовательно,

.

И круг - геометрические фигуры, взаимосвязанные между собой. есть граничная ломаная линия (кривая) круга ,

Определение. Окружность - замкнутая кривая, каждая точка которой равноудалена от точки, называемой центром окружности.

Для построения окружности выбирается произвольная точка О, принятая за центр окружности, и с помощью циркуля проводится замкнутая линия.

Если точку О центра окружности соединить с произвольными точками на окружности, то все полученные отрезки будут между собой равны, и называются такие отрезки радиусами, сокращенно обозначаются латинской маленькой или большой буквой «эр» (r или R ). Радиусов в окружности можно провести столько же, сколько точек имеет длина окружности.

Отрезок, соединяющий две точки окружности и проходящий через ее центр, называется диаметром. Диаметр состоит из двух радиусов , лежащих на одной прямой. Диаметр обозначается латинской маленькой или большой буквой «дэ» (d или D ).

Правило. Диаметр окружности равен двум ее радиусам .

d = 2r
D = 2R

Длина окружности вычисляется по формуле и зависит от радиуса (диаметра) окружности. В формуле присутствует число ¶, которое показывает во сколько раз длина окружности больше, чем ее диаметр. Число ¶ имеет бесконечное число знаков после запятой. Для вычислений принято ¶ = 3,14.

Длина окружности обозначается латинской большой буквой «цэ» (C ). Длина окружности пропорциональна ее диаметру. Формулы для расчета длины окружности по ее радиусу и диаметру:

C = ¶d
C = 2¶r

• Примеры
• Дано: d = 100 см.
• Длина окружности: C = 3,14 * 100 см = 314 см
• Дано: d = 25 мм.
• Длина окружности: С = 2 * 3,14 * 25 = 157 мм

Секущая окружности и дуга окружности

Всякая секущая (прямая линия) пересекает окружность в двух точках и делит ее на две дуги. Величина дуги окружности зависит от расстояния между центром и секущей и измеряется по замкнутой кривой от первой точки пересечения секущей с окружностью до второй.

Дуги окружности делятся секущей на большую и малую, если секущая не совпадает с диаметром, и на две равные дуги, если секущая проходит по диаметру окружности.

Если секущая проходит через центр окружности, то ее отрезок, расположенный между точками пересечения с окружностью, есть диаметр окружности, или самая большая хорда окружности.

Чем дальше секущая расположена от центра окружности, тем меньше градусная мера меньшей дуги окружности и больше - большей дуги окружности, а отрезок секущей, называемый хордой , уменьшается по мере удаления секущей от центра окружности.

Определение. Кругом называется часть плоскости, лежащая внутри окружности.

Центр, радиус, диаметр окружности являются одновременно центром, радиусом и диаметром соответствующего круга.

Так как круг - это часть плоскости, то одним из его параметров является площадь.

Правило. Площадь круга (S ) равна произведению квадрата радиуса (r 2 ) на число ¶.

• Примеры
• Дано: r = 100 см
• Площадь круга:
• S = 3,14 * 100 см * 100 см = 31 400 см 2 ≈ 3м 2
• Дано: d = 50 мм
• Площадь круга:
• S = ¼ * 3,14 * 50 мм * 50 мм = 1 963 мм 2 ≈ 20 см 2

Если в круге провести два радиуса к разным точкам окружности, то образуется две части круга, которые называется секторами . Если в круге провести хорду, то часть плоскости между дугой и хордой называется сегментом окружности .

Определение 2

Многоугольник, удовлетворяющий условию определения 1, называется описанным около окружности.

Рисунок 1. Вписанная окружность

Теорема 1 (об окружности, вписанной в треугольник)

Теорема 1

В любой треугольник можно вписать окружность и притом только одну.

Доказательство.

Рассмотрим треугольник $ABC$. Проведем в нем биссектрисы, которые пересекаются в точке $O$ и проведем из нее перпендикуляры на стороны треугольника (Рис. 2)

Рисунок 2. Иллюстрация теоремы 1

Существование: Проведем окружность с центром в точке $O$ и радиусом $OK.\ $Так как точка $O$ лежит на трех биссектрисах, то она равноудалена от сторон треугольника $ABC$. То есть $OM=OK=OL$. Следовательно, построенная окружность также проходит через точки $M\ и\ L$. Так как $OM,OK\ и\ OL$ - перпендикуляры к сторонам треугольника, то по теореме о касательной к окружности, построенная окружность касается всех трех сторон треугольника. Следовательно, в силу произвольности треугольника, в любой треугольник можно вписать окружность.

Единственность: Предположим, что в треугольник $ABC$ можно вписать еще одну окружность с центром в точке $O"$. Её центр равноудален от сторон треугольника, а, следовательно, совпадает с точкой $O$ и имеет радиус, равный длине $OK$. Но тогда эта окружность совпадет с первой.

Теорема доказана.

Следствие 1: Центр вписанной в треугольник окружности лежит в точке пересечения его биссектрис.

Приведем еще несколько фактов, связанных с понятием вписанной окружности:

Не во всякий четырехугольник можно вписать окружность.

В любом описанном четырехугольнике суммы противоположных сторон равны.

Если суммы противоположных сторон выпуклого четырехугольника равны, то в него можно вписать окружность.

Определение 3

Если на окружности лежат все вершины многоугольника, то окружность называется описанной около многоугольника (Рис. 3).

Определение 4

Многоугольник, удовлетворяющий условию определения 2, называется вписанным в окружность.

Рисунок 3. Описанная окружность

Теорема 2 (об окружности, описанной около треугольника)

Теорема 2

Около любого треугольника можно описать окружность и притом только одну.

Доказательство.

Рассмотрим треугольник $ABC$. Проведем в нем серединные перпендикуляры, пересекающиеся в точке $O$, и соединим ее с вершинами треугольника (рис. 4)

Рисунок 4. Иллюстрация теоремы 2

Существование: Построим окружность с центром в точке $O$ и радиусом $OC$. Точка $O$ равноудалена от вершин треугольника, то есть $OA=OB=OC$. Следовательно, построенная окружность проходит через все вершины данного треугольника, значит, она является описанной около этого треугольника.

Единственность: Предположим, что около треугольника $ABC$ можно описать еще одну окружность с центром в точке $O"$. Её центр равноудален от вершин треугольника, а, следовательно, совпадает с точкой $O$ и имеет радиус, равный длине $OC.$ Но тогда эта окружность совпадет с первой.

Теорема доказана.

Следствие 1: Центр описанной около треугольника окружности совпадает с точкой пересечения его серединных перпендикуляров.

Приведем еще несколько фактов, связанных с понятием описанной окружности:

Около четырехугольника не всегда можно описать окружность.

В любом вписанном четырехугольнике сумма противоположных углов равна ${180}^0$.

Если сумма противоположных углов четырехугольника равна ${180}^0$, то около него можно описать окружность.

Пример задачи на понятия вписанной и описанной окружности

Пример 1

В равнобедренном треугольнике основание равно 8 см, боковая сторона равна 5 см. Найти радиус вписанной окружности.

Решение.

Рассмотрим треугольник $ABC$. По следствию 1, мы знаем, что центр вписанной окружности лежит на пересечении биссектрис. Проведем биссектрисы $AK$ и $BM$, которые пересекаются в точке $O$. Проведем перпендикуляр $OH$ из точки $O$ на сторону $BC$. Изобразим рисунок:

Рисунок 5.

Так как треугольник равнобедренный, то $BM$ и медиана и высота. По теореме Пифагора ${BM}^2={BC}^2-{MC}^2,\ BM=\sqrt{{BC}^2-\frac{{AC}^2}{4}}=\sqrt{25-16}=\sqrt{9}=3$. $OM=OH=r$ -- искомый радиус вписанной окружности. Так как $MC$ и $CH$ отрезки пересекающихся касательных, то по теореме о пересекающихся касательных, имеем $CH=MC=4\ см$. Следовательно, $BH=5-4=1\ см$. $BO=3-r$. Из треугольника $OHB$, по теореме Пифагора, получим:

\[{(3-r)}^2=r^2+1\] \ \ \

Ответ: $\frac{4}{3}$.

Окружностью называется геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от фиксированной точки, называемой центром.

Пусть точка - центр, а точка
, - произвольная точка окружности. Тогда

где R называется радиусом окружности, или в развернутом виде

Уравнение (4) называется каноническим уравнением окружности.

Замечание. Если в уравнении (4) обозначить
,
и разделить обе части на
, получим уравнение
. Т.о. окружность есть частный случай эллипса с равными полуосями.

7.1.3. Гипербола

Гиперболой называется геометрическое место точек плоскости, для каждой из которых модуль разности расстояний от двух фиксированных точек, называемых фокусами , есть величина постоянная.

Пусть
, - фокусы, расстояние
,M – произвольная точка гиперболы. Тогда, согласно определения, имеем

, (5)

где а – заданная величина.

Введем систему координат, указанным ниже на рисунке способом.

тогда соотношение (5) после алгебраических преобразований и исключения иррациональности можно представить в виде:

(6)

которое и называется каноническим уравнением гиперболы. В данной системе координат и указанном уравнении (6) график гиперболы имеет вид:

Если же уравнение гиперболы имеет вид

(7)

то соответственно ее график имеет вид:

Параметры иназывают полуосями,- действительной,- явной. Параметр

(8)

называется эксцентриситетом . Он характеризует форму гиперболы.

Отметим некоторые свойства гиперболы.

1) Гипербола имеет, как минимум, две оси симметрии и центр симметрии .

Действительно, точка (0;0) при любом расположении графика гиперболы в канонической системе координат является центром симметрии. Роль осей симметрии играют оси ОХ и ОУ .

2) Гипербола пересекает одну из осей симметрии в двух точках, называемых вершинами , с другой же осью симметрии гипербола не пересекается .

Такие, на первом графике вершины гиперболы (6) расположены на оси ОХ, это точки
и
, на втором графике (7) - на осиОУ ,-это
и
.

3) Гипербола имеет асимптоты, то есть прямые, к которым гипербола неограниченно приближается , если точка, скользящая вдоль нее, уходит в бесконечность.

Для гиперболы с каноническим уравнением
асимптоты описываются уравнениями

и
. (9)

Для гиперболы, заданной уравнением
асимптоты задаются прямыми

. (10)

Фокусы гиперболы
(или
для
) расположены на одной оси с её вершинами. Здесь

. (11)

Оптическое свойство гиперболы. Луч, выходящий из одного из фокусов гиперболы, после своего отражения от кривой идет так, как - будто он вышел из второго фокуса.

7.1.4. Парабола

Параболой называется геометрическое место точек плоскости равноудаленных от фиксированной точки, называемой фокусом , и данной прямой, которая называется директрисой.

Пусть прямая l , - директриса, - фокус и удалён от директрисы на расстояние p , а точка М , - произвольная точка параболы. Тогда

Выберем систему координат указанным ниже образом.

.

Тогда уравнение параболы, после исключения иррациональности примет вид

,
(12)

которое и называется каноническим уравнением параболы . В данной системе координат и указанном уравнении (12) график параболы имеет вид:

Для найденного канонического уравнения параболы уравнение директрисы

,
(13)

а фокус расположен в точке
.

Отметим одно из свойств.

Парабола имеет одну ось симметрии.

В выбранной выше системе координат осью симметрии параболы является ОХ.

Замечание. 1. Если фокус имеет координаты
,а директриса описывается уравнением
, то уравнение параболы принимает вид

. (14)

Если же фокус расположить на оси 0y , то уравнение примет вид

или
, (15)

в зависимости от расположения директрисы (
или
, соответственно). Эти уравнения также называютсяканоническими . Отмеченные особенности позволяют однозначно определять расположение параболы и её характеристические признаки (координаты фокуса, уравнение директрисы).

Оптическое свойство параболы. Лучи, параллельные оси параболы, после отражения от кривой проходят через ее фокус.

В этой статье мы очень подробно разберем определение числовой окружности, узнаем её главное свойство и расставим числа 1,2,3 и т.д. Про то, как отмечать другие числа на окружности (например, \(\frac{π}{2}, \frac{π}{3}, \frac{7π}{4}, 10π, -\frac{29π}{6}\)) разбирается в .

Числовой окружностью называют окружность единичного радиуса, точки которой соответствуют , расставленным по следующим правилам:

1) Начало отсчета находится в крайней правой точке окружности;

2) Против часовой стрелки - положительное направление; по часовой – отрицательное;

3) Если в положительном направлении отложить на окружности расстояние \(t\), то мы попадем в точку со значением \(t\);

4) Если в отрицательном направлении отложить на окружности расстояние \(t\), то мы попадем в точку со значением \(–t\).

Почему окружность называется числовой?
Потому что на ней обозначаются числа. В этом окружность похожа на числовую ось – на окружности, как и на оси, для каждого числа есть определенная точка.

Зачем знать, что такое числовая окружность?
С помощью числовой окружности определяют значение синусов, косинусов, тангенсов и котангенсов. Поэтому для знания тригонометрии и сдачи ЕГЭ на 60+ баллов, обязательно нужно понимать, что такое числовая окружность и как на ней расставить точки.

Что в определении означают слова «…единичного радиуса…»?
Это значит, что радиус этой окружности равен \(1\). И если мы построим такую окружность с центром в начале координат, то она будет пересекаться с осями в точках \(1\) и \(-1\).

Ее не обязательно рисовать маленькой, можно изменить «размер» делений по осям, тогда картинка будет крупнее (см. ниже).

Почему радиус именно единица? Так удобнее, ведь в этом случае при вычислении длины окружности с помощью формулы \(l=2πR\) мы получим:

Длина числовой окружности равна \(2π\) или примерно \(6,28\).

А что значит «…точки которой соответствуют действительным числам»?
Как говорили выше, на числовой окружности для любого действительного числа обязательно найдется его «место» - точка, которая соответствует этому числу.

Зачем определять на числовой окружности начало отсчета и направления?
Главная цель числовой окружности - каждому числу однозначно определить свою точку. Но как можно определить, где поставить точку, если неизвестно откуда считать и куда двигаться?

Тут важно не путать начало отсчета на координатной прямой и на числовой окружности – это две разные системы отсчета! А так же не путайте \(1\) на оси \(x\) и \(0\) на окружности – это точки на разных объектах.

Какие точки соответствуют числам \(1\), \(2\) и т.д?

Помните, мы приняли, что у числовой окружности радиус равен \(1\)? Это и будет нашим единичным отрезком (по аналогии с числовой осью), который мы будем откладывать на окружности.

Чтобы отметить на числовой окружности точку соответствующую числу 1, нужно от 0 пройти расстояние равное радиусу в положительном направлении.

Чтобы отметить на окружности точку соответствующую числу \(2\), нужно пройти расстояние равное двум радиусам от начала отсчета, чтобы \(3\) – расстояние равное трем радиусам и т.д.

При взгляде на эту картинку у вас могут возникнуть 2 вопроса:
1. Что будет, когда окружность «закончится» (т.е. мы сделаем полный оборот)?
Ответ: пойдем на второй круг! А когда и второй закончится, пойдем на третий и так далее. Поэтому на окружность можно нанести бесконечное количество чисел.

2. Где будут отрицательные числа?
Ответ: там же! Их можно так же расставить, отсчитывая от нуля нужное количество радиусов, но теперь в отрицательном направлении.

К сожалению, обозначать на числовой окружности целые числа затруднительно. Это связано с тем, что длина числовой окружности будет равна не целому числу: \(2π\). И на самых удобных местах (в точках пересечения с осями) тоже будут не целые числа, а доли