Что означает касание окружностей внешним и внутренним образом
Касательные к окружности
В обычной жизни ты очень хорошо представляешь себе, что значит слово «коснуться».
И вот представь себе, в математике тоже существует такое понятие.
В этой теме мы разберёмся с выражениями «прямая касается окружности» и «две окружности касаются».
Касательные к окружности. Коротко о главном
Касательная – прямая, которая имеет с окружностью только одну общую точку.
Касательная окружности перпендикулярна радиусу, проведённому в точку касания.
Угол между касательной и хордой равен половине градусной меры дуги, которая находится внутри угла: \( \displaystyle \angle CAB=\frac<1><2>\angle AOB\), где:
Касание окружностей: если две окружности касаются, то точка касания лежит на прямой, соединяющей их центры. Кроме того, эта прямая перпендикулярна касательной, проведённой в точку касания окружностей:
Внешнее касание
Внутреннее касание
Для двух окружностей с центрами \( \displaystyle <
Касательные к окружности. Определения и основная теорема
Прямая касается окружности, если имеет с ней ровно одну общую точку.
Такая прямая называется касательной к данной окружности.
Посмотри-ка внимательно: очень похоже на жизнь, не правда ли? Прямая на картинке лишь чуть-чуть дотрагивается до окружности, касается ее.
Ну вот, и точно так же:
Две окружности касаются, если имеют ровно одну общую точку.
Что же тебе нужно знать о касательных и касающихся окружности?
Самая важная теорема гласит, что:
Радиус, проведённый в точку касания, перпендикулярен касательной.
Запомни это прямо как таблицу умножения! Все остальные факты о касательных и касающихся окружностях основаны именно на этой теореме.
Доказывать её мы здесь не будем, а вот как эта самая важная теорема работает, увидим сейчас несколько раз.
Угол между касательной и хордой
Угол между касательной и хордой равен половине градусной меры дуги, которая находится внутри угла.
Прежде всего: как это понимать? Подробнее о том, что такое «градусная мера дуги», написано в теме «Окружность. Вписанный угол».
Здесь напомним только, что в дуге столько же градусов, сколько в центральном угле, заключающем эту дугу.
То есть «градусная мера дуги» – это «сколько градусов в центральном угле» – и всё!
Ну вот, как говорит Карлсон, продолжаем разговор. Рисуем ещё раз теорему об угле между касательной и хордой.
Смотри, хорда \( \displaystyle AB\) разбила окружность на две дуги. Одна дуга находится ВНУТРИ угла \( \displaystyle BAC\), а другая дуга – внутри угла \( \displaystyle BAD\).
И теорема об угле между касательной и хордой говорит, что \( \displaystyle \angle CAB\) равен ПОЛОВИНЕ угла \( \displaystyle AOB\), \( \displaystyle \angle DAB\) равен ПОЛОВИНЕ большего (на рисунке — зеленого) угла \( \displaystyle AOB\).
При чем же тут тот факт, что радиус, проведенный в точку касания, перпендикулярен касательной?
Сейчас и увидим. \( \displaystyle OA\) – радиус, \( \displaystyle AC\) – касательная.
Значит, \( \displaystyle \angle OAC=90<>^\circ \).
И осталось вспомнить, что сумма углов треугольника \( \displaystyle AOB\) равна \( \displaystyle 180<>^\circ \).
Здорово, правда? И самым главным оказалось то, что \( \displaystyle \angle OAC=90<>^\circ \).
Равенство отрезков касательных
Задумывался ли ты над вопросом «а сколько касательных можно провести из одной точки к одной окружности»? Вот, представь себе, ровно две! Вот так:
А ещё более удивительный факт состоит в том, что:
Отрезки касательных, проведённых из одной точки к одной окружности, равны.
То есть, на нашем рисунке, \( \displaystyle AB=AC\).
И для этого факта тоже самым главным является то, что радиус, проведённый в точку касания, перпендикулярен касательной.
Проведём радиусы \( \displaystyle OB\) и \( \displaystyle OC\) и соединим \( \displaystyle O\) и \( \displaystyle A\).
\( \displaystyle OB\) – радиус.
\( \displaystyle AB\) – касательная, значит, \( \displaystyle OB\bot AB\).
Ну, и так же \( \displaystyle OC\bot AC\).
Получилось два прямоугольных треугольника \( \displaystyle AOB\) и \( \displaystyle AOC\), у которых:
(заглядываем в тему «Прямоугольный треугольник«, если не помним, когда бывают равны прямоугольные треугольники).
Но раз \( \displaystyle \Delta AOB=\Delta AOC,\) то\( \displaystyle AB=AC\). УРА!
И ещё раз повторим – этот факт тоже очень важный:
Отрезки касательных, проведённых из одной точки, – равны.
И есть ещё один факт, который мы здесь не будем доказывать, но он может оказаться тебе полезен при решении задач.
Для любой прямой \( \displaystyle AD\), пересекающей окружность,\( \displaystyle AD\cdot AC=A<^<2>>\), где \( \displaystyle AB\) – отрезок касательной.
Хитроумными словами об этом говорят так:
«Квадрат длины отрезка касательной равен произведению секущей на её внешнюю часть».
Страшно? Не бойся, помни только, что в буквах это:
Общая касательная к двум окружностям
Прямая, которая касается двух окружностей, называется их общей касательной.
Общие касательные бывают внешние и внутренние. Смотри на картинки.
Две внутренние общие касательные:
Две внешние общие касательные:
А всего – четыре! Не больше, но может быть меньше.
Есть только две внешние общие касательные.
Или так: одна внутренняя и две внешних.
А может быть вообще так:
Только одна общая касательная.
И снова факты:
Длины отрезков двух внутренних общих касательных равны
Длины отрезков двух внешних общих касательных равны.
НО! При этом: внешние и внутренние касательные – разные! (а некоторых, может, и вообще нет…)
Касающиеся окружности
Касание окружностей бывает внешним и внутренним.
Вот такая картинка называется «окружности касаются внешним образом»:
А вот такая картинка называется «окружности касаются внутренним образом»:
Что же самое главное нужно знать?
Если две окружности касаются, то точка касания лежит на прямой, соединяющей центры. Кроме того, эта прямая перпендикулярна касательной, проведённой в точку касания окружностей.
Если тебе показалось слишком длинно – посмотри картинку. Может быть ещё так:
Ура, теперь ты полностью вооружён на борьбу с касательными – дерзай! 🙂
Касание двух окружностей
Две окружности, имеющие общую точку, касаются в этой точке, если они имеют в ней общую касательную.
Общая точка двух окружностей называется точкой касания окружностей.
Касание окружностей может быть внешним и внутренним.
Внешнее касание окружностей — это касание, при котором центры окружностей лежат по разные стороны от общей касательной.
Внутреннее касание окружностей — касание, при котором центры окружностей лежат по одну сторону от общей касательной.
Касающиеся окружности имеют только одну общую точку — точку касания.
Центры касающихся окружностей и их общая точка касания лежат на одной прямой.
При любом виде касания по свойству касательной касательная перпендикулярна радиусам, проведённым в точку касания:
По теореме о существовании и единственности прямой, перпендикулярной данной,через точку A можно провести только одну прямую, перпендикулярную данной прямой k.
Следовательно, все три точки: центры окружностей O1, O2 и A лежат на одной прямой.
При внешнем касании расстояние между центрами окружностей равно сумме их радиусов:
При внутреннем касании расстояние между центрами окружностей равно разности радиусов:
Касание окружностей. Различают два вида касания окружностей – внешнее и внутреннее
Различают два вида касания окружностей – внешнее и внутреннее. При внешнем касании окружностей радиусами R и r (рисунок 45, а) центры окружностей O1 и O2 располагаются по разные стороны от общей касательной MN, проведенной через точку касания A, а расстояние между ними равно сумме радиусов R + r. Точка касания A лежит на прямой, соединяющей центры касающихся окружностей.
Внутреннее касание окружностей (рисунок 45, б) характеризуется тем, что центры касающихся окружностей O1 и O2 располагаются по одну сторону от общей касательной MN, проведенной через точку касания А, а расстояние между центрами касающихся окружностей равно разности радиусов R — r. Точка касания A окружностей в этом случае расположена на продолжении прямой, соединяющей их центры.
Построение окружности радиусом r, касающейся окружности радиусом R в данной на ней точке А. На рисунке 46 показано построение внутреннего касания окружностей. Точку A и центр O1 заданной окружности соединяют прямой. Радиусом R – r из центра O1 проводят дугу до пересечения ее с прямой O1A в точке O2. Точка O2 является искомым центром окружности радиуса r.
Подборка задач для работы на уроке по теме «Касание окружностей»
Материал по теме «Касание окружностей»
Подборка задач для работы на уроке и самоподготовке по теме
Касание окружностей бывает внешним и внутренним.
«окружности касаются внешним образом ».
«окружности касаются внутренним образом».
Углом между двумя окружностями в точке их пересечения называется угол, образованный их касательными в этой точке.
Линия центров двух касающихся окружностей проходит через точку касания.
Концентрическими окружностями называются окружности с общим центром.
Если 
— расстояние между центрами окружностей радиусов 
и 
общая внешняя касательная касается окружностей в точках 
и 
общая внутренняя в точках 
и 
то
Если две окружности внешне касаются в точке С и их общая внутренняя касательная, проведённая через С, пересекается в точке D с другой общей внешней касательной АВ (А и В –точки касания), то АВ=2С D
Равенство отрезков касательных,
Вписанный прямоугольный треугольник.
а) Найдите AB и отрезок MN общей внутренней касательной, заключённый между внешними касательными.
б) Докажите, что углы AKB и O 1 MO 2 — прямые ( O 1 и O 2 — центры окружностей).
Решение
Поэтому AB = O 1 P = 2 
.
NM = 2 MK = AB = 2 
.
Поэтому AB = O 1 P = 2 .
NM = 2 MK = AB = 2 .
Поэтому AB = O 1 P = 2 .
NM = 2 MK = AB = 2 .
Теорема Пифагора (прямая и обратная)
Решение
В окружности радиуса R проведён диаметр и на нём взята точка A на расстоянии a от центра. Найдите радиус второй окружности, которая касается диаметра в точке A и изнутри касается данной окружности.
Решение
Пусть O и O 1 — центры данных окружностей, x — искомый радиус. В треугольнике OO 1 A известно, что
По теореме Пифагора
Отсюда находим, что x = 
.
Решение
Обозначим через S точку пересечения XO 1 и YO 1 (см. рис.). Пусть r 1 и r 2 – радиусы соответствующих окружностей. Тогда 
. Значит, SO || O 2 Y и 
.
Вспомогательные подобные треугольники
Теорема Фалеса и теорема о пропорциональных отрезках
4. Даны четыре окружности S 1, S 2, S 3 и S 4, причём окружности Si и Si + 1 касаются внешним образом для i = 1, 2, 3, 4 ( S 5 = S 1). Докажите, что точки касания образуют вписанный четырёхугольник.
Две окружности на плоскости.
Общие касательные к двум окружностям
 Взаимное расположение двух окружностей |
| Общие касательные к двум окружностям |
| Формулы для длин общих касательных и общей хорды |
| Доказательства формул для длин общих касательных и общей хорды |
Взаимное расположение двух окружностей
| Фигура | Рисунок | Свойства |
| Две окружности на плоскости |  | |
| Каждая из окружностей лежит вне другой |  | |
| Внутреннее касание двух окружностей |  | |
| Окружности пересекаются в двух точках |  |  |
| Каждая из окружностей лежит вне другой | ||
| ||
| Внешнее касание двух окружностей | ||
 | ||
| Внутреннее касание двух окружностей | ||
| ||
| Окружности пересекаются в двух точках | ||
| ||
| ||
| Каждая из окружностей лежит вне другой | ||
Расстояние между центрами окружностей больше суммы их радиусов | ||
| Внешнее касание двух окружностей | ||
Расстояние между центрами окружностей равно сумме их радиусов
Расстояние между центрами окружностей равно разности их радиусов | ||
| Окружности пересекаются в двух точках | ||
Расстояние между центрами окружностей больше разности их радиусов, но меньше суммы их радиусов r1 – r2 лежит внутри другой | ||
| Внутренняя касательная к двум окружностям |  | |
| Внутреннее касание двух окружностей |  | |
| Окружности пересекаются в двух точках |  | |
| Внешнее касание двух окружностей |  | |
 | ||
 | ||
| Внешняя касательная к двум окружностям | |
 | |
| Внутренняя касательная к двум окружностям | |
| |
| Внутреннее касание двух окружностей | |
| |
| Окружности пересекаются в двух точках | |
| |
| Внешнее касание двух окружностей | |
| |
| |
| Каждая из окружностей лежит вне другой | |
| |
Прямую называют внешней касательной к двум окружностям, если она касается каждой из окружностей, а окружности лежат по одну сторону от этой прямой.
Прямую называют внутренней касательной к двум окружностям, если она касается каждой из окружностей, а окружности лежат по разные стороны от этой прямой.
Существует единственная общая внешняя касательная. Других общих касательных нет.
Существуют две общих внешних касательных. Других общих касательных нет.
Существует единственная общая внутренняя касательная, а также две общих внешних касательных. Других общих касательных нет.
Существуют две общих внешних касательных, а также две общих внутренних касательных. Других общих касательных нет
