Scrivi l’equazione della circonferenza che ha il centro C sull’asse x e passa per i punti A(0; 2) e B(-1/2; -3/2)

Es. di Geometria Analitica n.388 pag.414

[su_note note_color=”#faff66″ text_color=”#1416bc”]Scrivi l’equazione della circonferenza che ha il centro C sull’asse x e passa per i punti A(0; 2) e B(-1/2; -3/2). Calcola l’ascissa del punto D di intersezione delle circonferenze con il semiasse positivo delle ascisse e dopo aver trovato l’equazione delle rette tangenti alla circonferenza in A e in D determina le coordinate del loro punto di intersezione P e l’area del quadrilatero APDC.[/su_note]

Consideriamo l’equazione generica della circonferenza x²+y²+ax+by+c=0 e sostituiamo le coordinate dei due punti dati A e B:

sostituendo A avremo: 0+4+0+2b+c=0

sostituendo B avremo: 1/4+9/4-1/2a-3/2b+c=0

sappiamo inoltre che la circonferenza ha il centro sull’asse x per cui la coordinata y del centro è nulla per cui possiamo scrivere:

-b/2=0 da cui otteniamo che b=0

Ora possiamo scrivere il nostro sistema:

\begin{cases} \displaystyle 4+2b+c=0 \\\displaystyle \frac{1}{4}+\frac{9}{4}-\frac{1}{2}a-\frac{3}{2}b+c=0\\\displaystyle b=0\end{cases}

Dalla 3^ equazione sappiamo che b=0 che sostituiamo nella 1^ equazione ottenendo:

4+c=0 da cui c=-4

Sostituiamo b e c nella 2^ equazione ottenendo:

\frac{1}{4}+\frac{9}{4}-\frac{1}{2}a-4=0

1+9−2a-16=0

2a=−6 da cui a=−3

Ora possiamo scrivere l’equazione della nostra circonferenza:

x²+y²−3x−4=0

per calcolare l’ascissa di D mettiamo a sistema l’equazione della circonferenza con y=0 (equazione del semiasse positivo delle ascisse):

\begin{cases} \displaystyle x^2+y^2-3x-4=0 \\\displaystyle y=0\end{cases}

Sostituiamo y=0 nell’equazione della circonferenza ottenendo:

x²−3x−4=0

Possiamo risolverla con somma e prodotto. I due numeri la cui somma è −3 e il prodotto è −4 sono −4 e +1 per cui la nostra equazione sarà:

(x+1)(x-4)=0 per l’annullamento del prodotto avremo:

x+1=0 da cui x=−1 da non considerare in quanto la x deve trovarsi nel semiasse positivo delle ascisse
x-4=0 da cui x=4

Quindi il punto D ha per coordinate D(4; 0)

Calcoliamo le rette tangenti alla circonferenza nei punti A e D con la formula dello sdoppiamento:

xx_0 + yy_0 + a\frac{x+x_0}{2} + b \frac{y+y_0}{2} = 0

Per il punto A avremo che a=−3; b=0; c=−4; xo=0; yo=2

0+2y+a \frac{x+x_0}{2}+b \frac{y+y_0}{2}=0

0+2y+\left ( -3\frac{x+0}{2} \right )+0-4=0

2y- \frac{3}{2}x-4=0

y=\frac{3}{4}x+2=0

Per il punto D avremo che a=−3; b=0; c=−4; xo=4; yo=0

xx_0 + yy_0 + a \frac{x+x_0}{2} + b \frac{y+y_0}{2} = 0

4x+0+\left ( -3\frac{x+4}{2} \right )+0-4=0

4x-\frac{3}{2}x-6-4=0

8x-3x-20=0

5x-20=0 da cui x=4

sostituendo x=4 nell’equazione y=3/4x+2 otteniamo: y=3/4·4+2 da cui y=5 per cui il nostro punto di intersezione P avrà per coordinate:

P(4; 5)

A questo punto dall’equazione della circonferenza x²+y²-3x-4=0 calcoliamo le coordinate del centro:

C(-a/2; -b/2) da cui C(+3/2; 0)

Ora riportiamo su un sistema di assi cartesiani i punti A(0; 2), C(3/2; 0), D(4; 0), P(4; 5) e calcoliamo l’are del quadrilatero APDC

 

L’area del quadrilatero APDC possiamo calcolarla come l’area di ODPK a cui sottraiamo l’area dei due triangoli rettangoli AOC e APK

Area ODPK = OD·PD=4·5=20

Area di AOC = OC·OA·1/2 = 3/2·2·1/2=3/2

Area APK=PK·AK·1/2 = 4·3·1/2=6

Area APDC=Area ODPK−Area AOC−Area APK = 20−3/2−6=(40−3−12)/2 = 25/2

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