Mathematik verstehen 7, Schulbuch

90 4 Kreis UNd KUgel tangente in einem Punkt eines Kreises Definition Eine Gerade, die mit einem Kreis genau einen Punkt T gemeinsam hat, bezeichnet man als tangente an den Kreis im Punkt T. satz Die tangente in einem Punkt T eines Kreises mit dem Mittelpunkt M steht normal auf den Radius Mt. BeWeis : Wie wir im Satz auf Seite 88 gezeigt haben, führt der Schnitt eines Kreises k mit einer Geraden g: X = P + t · ​ ​ _ À g​auf die quadratische Gleichung: ​ ​ _ À g​ 2​· ​t​ 2​+ 2 · (​ ​ _ À g​· ​ ​ _ À MP)​ · t + ​ ​ _ À MP​ 2​– ​r​ 2​= 0 Wenn nun g die Tangente an den Kreis k im Punkt T des Kreises ist, dann kann T als fester Punkt P von g verwendet werden und gleichzeitig gilt ​ ​ _ À MT​ 2​= ​r​ 2​. Somit gilt: ​ ​ _ À g​ 2​· ​t​ 2​+ 2 · (​ ​ _ À g​· ​ ​ _ À MT​) · t + 0 = 0 Da k und g genau einen Punkt gemeinsam haben, muss die Diskriminante D dieser Gleichung null sein: D = [​2 · (​ ​ _ À g​· ​ ​ _ À MT)​ ]​ 2​– 4 · ​ ​ _ À g​ 2​· 0 = ​[2 · (​ ​ _ À g​· ​ ​ _ À MT)​ ]​ 2​= 0 Daraus folgt ​ ​ _ À g​· ​ ​ _ À MT​= 0 und das bedeutet ​ ​ _ À g​© ​ ​ _ À MT​. Also steht g normal auf MT.  4 . 27 Gib eine Gleichung der Tangente im Punkt T des Kreises k an! T = (6 1 ​t​ 2​> 0), k: (​x – 2)​ 2​+ ​(y – 1)​ 2​= 25 lösUNg: Setzt man in der Kreisgleichung x = 6, so ergibt sich y = 4. Also ist T = (6 1 4). Ein Normalvektor der gesuchten Tangente ist ​ ​ _ À MT​= T – M = (6 1 4) – (2 1 1) = (4 1 3). Gleichung der Tangente: 4x + 3y = 36 Eine andere Möglichkeit, diese Aufgabe zu lösen, bietet der folgende Satz: satz (spaltform der tangentengleichung) Eine gleichung der tangente in einem Punkt T = (x​ ​ T​ 1 ​ y​ T​) des Kreises k: ​(x – ​m​ 1)​ ​ 2​+ (​y – ​m​ 2)​ ​ 2​= ​r​ 2​lautet: (​x​ t​– ​m​ 1)​ · (x – ​m​ 1)​ + (​y​ t​– ​m​ 2)​ · (y – ​m​ 2)​ = ​r​ 2​ BeWeis : Für alle Punkte X = (x 1 y) auf der Tangente im Punkt T des Kreises k gilt: ​ ​ _ À MT​· ​ ​ _ À TX​= 0 (T – M) · (X – T) = 0 (T – M) · (X – T) + ​r​ 2​= ​r​ 2​ (T – M) · (X – T) + ​ ​ _ À MT​ 2​= ​r​ 2​ (T – M) · (X – T) + ​(T – M)​ 2​= ​r​ 2​ (T – M) · [(X – T) + (T – M)] = ​r​ 2​ (T – M) · (X – M) = ​r​ 2​ (​x​ T​– ​m​ 1)​ · (x – ​m​ 1)​ + (​y​ T​– ​m​ 2)​ · (y – ​m​ 2)​ = ​r​ 2​  Merke Man erhält die Spaltform der Tangentengleichung, indem man die Quadrate der Klammern in der Kreisgleichung folgendermaßen „aufspaltet“: k: (​x – ​m​ 1)​ ​ 2 ​ + (​y – ​m​ 2)​ ​ 2 ​ = ​r​ 2​ t: (​x​ T​– ​m​ 1)​ · (x – ​m​ 1)​ + (​y​ T​– ​m​ 2)​ · (y – ​m​ 2)​ = ​r​ 2​ L Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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