Trova l’equazione della circonferenza che passa per i punti A(0; -1) e B(-3; 0) e ha il centro sulla retta di equazione 6x-y+4=0

Es. di Geometria Analitica n.394 pag.414

[su_note note_color=”#faff66″ text_color=”#1416bc”]Trova l’equazione della circonferenza che passa per i punti A(0; -1) e B(-3; 0) e ha il centro sulla retta di equazione 6x-y+4=0. Traccia per il punto D di intersezione della circonferenza con il semiasse positivo delle x la corda DE parallela all’asse y e trova le equazioni delle tangenti in D e in E alle circonferenze che si intersecano in F. Calcola l’area del quadrilatero CDEF.[/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(0; -1) avremo: 0+1+0-b+c=0

sostituendo B(-3; 0) avremo: (-3)²+0-3a+0+c=0

sappiamo inoltre che la circonferenza ha il centro C(-a/2; -b/2) sulla retta di equazione 6x-y+4=0 per cui sostituendo le coordinate del centro al posto della x e della y dell’equazione della retta e otterremo la terza equazione del nostro sistema:

6(-a/2)-(-b/2)+4=0 da cui -3a+b/2+4=0 moltiplico tutto per 2 ottenendo: -6a+b+8=0

Ora possiamo scrivere il nostro sistema:

\begin{cases} \displaystyle 1-b+c=0 \\\displaystyle 9-3a+c=0\\\displaystyle -6a+b+8=0\end{cases}

Calcoliamo c dalla 2^ equazione e b dalla terza equazione:

c=3a-9
b=6a-8

sostituiamo c e b appena trovati nella 1^ equazione ottenendo:

1-(6a-8)+3a-9=0 da cui 1-6a+8+3a-9=0

-3a=0 per cui a=0 sostituendo avremo: c=-9 e b=-8

Ora possiamo scrivere l’equazione della nostra circonferenza:

x²+y²-8y-9=0

Calcoliamo alcuni punti notevoli per poter disegnare la nostra circonferenza:

Calcoliamo le coordinate del centro: C(-a/2; -b/2) da cui C(0; 4)

intersezione della circonferenza con l’asse x poniamo y=0 e otterremo:

x²-9=0 da cui x = ±3

intersezione della circonferenza con l’asse y poniamo x=0 e otterremo:

y²-8y-9=0

Possiamo risolverla con somma e prodotto. I due numeri la cui somma è -8 e il prodotto è -9 sono -9 e +1 per cui la nostra equazione sarà:

(x+1)(x-9)=0 per l’annullamento del prodotto avremo:

x+1=0 da cui x=-1
x-9=0 da cui x=9

Ora possiamo disegnare la circonferenza; dal punto D(3;0) di intersezione con asse positivo delle x tracciamo la corda DE parallela all’asse y ottenendo il punto E(3; 8).

Calcoliamo le rette tangenti alla circonferenza nei punti D ed E con la formula dello sdoppiamento:

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

Per il punto D avremo che a=0; b=-8; c=-9; xo=0; yo=2

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

3x+0+0-8\frac{y+0}{2}-9=0

3x-4y-9=0

Per il punto E avremo che a=0; b=-8; c=-9; xo=0; yo=2

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

3x+8y+0-8\frac{y+8}{2}-9=0

3x+8y-4y-32-9=0

3x+4y-41=0

Calcoliamo ora il loro punto di intersezione mettendo a sistema le due rette appena trovate:

\begin{cases} \displaystyle 3x-4y-9=0 \\\displaystyle 3x+4y-41=0\end{cases}

Sommando membro a membro otteniamo:

6x-50=0 da cui x=50/6 cioè x=25/3

Sottraendo invece membro a membro otteniamo:

-8y+31=0 da cui y=32/8 cioè y=4

quindi il punto di intersezione avrà per coordinate:

F(25/3; 4)

Dal grafico osserviamo che il quadrilatero CDEF è formato dalla somma dei due triangoli CDE e DEF dove:

DE=8; CH=3; FH = 25/3-3 = 16/3

Area CDE = DE·CH·1/2 = (8·3)·1/2 = 24

Area DEF = DE·FH·1/2 = 8·16/3·1/2 = 64/3

Area CDEF = Area CDE + Area DEF = 24+64/3 = (72+64)/3 = 136/3

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