Considera il fascio di circonferenze di equazione x²+y²+2x-4y+k=0 e studia le sue caratteristiche

Es. di Geometria Analitica n.368 pag.411

[su_note note_color=”#faff66″ text_color=”#1416bc”]Considera il fascio di circonferenze di equazione x²+y²+2x-4y+k=0 e studia le sue caratteristiche. Trova poi per quali valori di k si ha una circonferenza: a. degenere; b. passante per il punto P(-2, 1); c. con raggio uguale a 5; d. tangente alla retta di equazione 2x+y-1=0.[/su_note]

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a) Studiamo il fascio di circonferenze calcoliamo il centro e il raggio:

C\left ( -\frac{a}{2},\; -\frac{b}{2}\right )\Rightarrow C( -1,\; 2)

r=\sqrt{\frac{a^2}{4}+\frac{b^2}{4}-c}

r=\sqrt{\frac{4}{4}+\frac{16}{4}-k}

r=\sqrt{1+4-k}=\sqrt{5-k}

analizzando il risultato del raggio, dobbiamo porre il radicando maggiore o uguale a zero:

5-k≥0 da cui k≤5, per k=5 avremo il raggio r=0 per cui si ha una circonferenza degenere; per k<5 avremo tutte le circonferenze del fascio; per k>5 il radicando risulta negativo e quindi non esistono circonferenze con raggio nel campo reale.

b) circonferenza passante per il punto P(-2, 1)

Sostituiamo le coordinate di P nell’equazione del fascio x²+y²+2x-4y+k=0 ottenendo:

4+1­-4-­4+k=0

k=3 per cui sostituendo nell’equazione del fascio avremo:

x²+y²+2x-4y+3=0

c) con raggio r=5

poniamo il raggio trovato in funzione di k uguale a 5:

\sqrt{5-k}=5

eleviamo al quadrato ambo i membri:

5-k=25 da cui k=­−20

sostituendo nell’equazione del fascio avremo:

x²+y²+2x-4y−20=0

d) tangente alla retta 2x+y−1=0

mettiamo a sistema l’equazione del fascio di circonferenze con la retta y=−2x+1

\begin{cases} \displaystyle x^2+y^2+2x-4y+k=0 \\\displaystyle y=-2x+1\end{cases}

sostituiamo la y della 2^ equazione nella 1^ equazione:

x²+(−2x+1)²+2x−4(−2x+1)+k=0

x²+4x²−4x+1+2x+8x−4+k=0

5x²+6x-3+k=0

Calcoliamo il Delta:

Δ=b²−4ac = 36−20(−3+k) = 36+60−20k = 96−20k

poniamo il Δ = 0 affinché la retta e la circonferenza siano tangenti:

96−20k = 0

k=96/20

k=24/5

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