Trovare l’equazione della circonferenza γ1 avente diametro AB, dove A(2; 2) e B(-4; 2)

Verifica di matematica del 13/05/2021 esercizio 1

[su_note note_color=”#faff66″ text_color=”#1416bc”]Trovare l’equazione della circonferenza γ1 avente diametro AB, dove A(2; 2) e B(-4; 2), ed indicare con C1 il suo centro. a) Determinare l’equazione della circonferenza γ2 passante per C1, per l’origine O e per D(4; 0), indicando con C2 il suo centro. b) Determinare le equazioni delle rette t1 e t2 tangenti a γ2 nei suoi punti di intersezione con l’asse x. c) Detto H il punto di intersezione di t1 e t2, calcolare l’area del quadrilatero OC2HD.[/su_note]

Osservando le coordinate di A e B notiamo che i due punti hanno stessa ordinata (y=2) quindi giacciono sulla stessa retta pertanto la lunghezza di AB è data:

AB=|x1−x2|=|2−(−4)|=6

AB è il diametro della circonferenza γ1 e disegnando il segmento su un sistema di assi cartesiani possiamo calcolare le coordinate del punto medio di AB che rappresentano le coordinate del centro della circonferenza:

C1(−1; 2)

Il raggio della circonferenza invece è la metà del diametro per cui:

r=6/2=3

A questo punto conoscendo coordinate del centro e raggio possiamo scrivere l’equazione della circonferenza γ1:

(x−α)²+(y−β)²=r²

(x+1)²+(y−2)²=3²

x²+2x+1+y²−4y+4−9=0

x²+y²+2x−4y−4=0

a) Determinare l’equazione della circonferenza γ2 passante per C1, per O e per D(4; 0).

Partendo dall’equazione generica della circonferenza

x²+y²+ax+by+c=0

Consideriamo l’equazione della circonferenza passante per C1 quindi sostituiamo le coordinate di C1 nell’equazione generica della circonferenza ottenendo:

1+4−a+2b+c=0

Consideriamo la circonferenza passante per O sostituiamo le coordinate di O(0; 0) nell’equazione generica della circonferenza ottenendo:

c=0

Consideriamo la circonferenza passante per O(0; 0) sostituiamo le coordinate di O nell’equazione generica della circonferenza ottenendo:

16+0+4a+0+c=0

Quindi il nostro sistema per trovare i coefficienti a, b, c della circonferenza sarà:

\begin{cases} \displaystyle -a+2b+c+5=0 \\\displaystyle c=0 \\\displaystyle 4a+c+16=0 \end{cases}

Sostituisco c=0 dalla 2^ equazione nella 1^ e 3^ equazione ottenendo:

\begin{cases} \displaystyle -a+2b+5=0 \\\displaystyle c=0 \\\displaystyle 4a+16=0 \end{cases}

Calcolo a dalla 3^ equazione:

4a+16=0 da cui a=−4

Sostituisco a nella 1^ equazione e trovo b:

−(−4)+2b+5=0
4+2b+5=0
b=−9/2

Ora possiamo scrivere l’equazione della nostra circonferenza:

x²+y²−4x-9/2y=0

Calcoliamo le coordinate del centro della circonferenza:

C\left ( -\frac{a}{2},\; -\frac{b}{2}\right )\Rightarrow C\left ( -\frac{-4}{2},\; -\frac{-9}{2}\cdot \frac{1}{2} \right)\Rightarrow C(2;\; \frac{9}{4})

b) Determinare le equazioni delle rette t1 e t2 tangenti a γ2 nei suoi punti di intersezione con l’asse x.

L’asse x ha equazione y=0, mettendo a sistema l’equazione della parabola trovata nel punto a) con y=0 troviamo i punti di intersezione della circonferenza con l’asse x:

\begin{cases} \displaystyle x^2+y^2-4x-\frac{9}{2}=0 \\\displaystyle y=0 \end{cases}

x²−4x=0
x(x−4)=0 da cui x1=0 e x2=4

Quindi i due punti di intersezione sono A(0; 0) e B(4; 0).

Calcoliamo le rette tangenti alla circonferenza nei punti A e B 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=−4; b=-9/2; c=0; xo=0; yo=0

0+0-4\frac{x+0}{2}-\frac{9}{2} \left (\frac{y+0}{2} \right )=0

2x- \frac{9}{4}y=0

−8x−9y=0

Per il punto B avremo che a=−4; b=−9/2; c=0; xo=4; yo=0

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

4x+0+-4\left ( \frac{x+4}{2} \right )-\frac{9}{2} \left (\frac{y+0}{2} \right )=0

4x-2x-8-\frac{9}{4}y=0

2x-\frac{9}{4}y-8=0

8x−9y−32=0

Mettendo a sistema le due rette appena trovate calcoliamo le coordinate del loro punto di intersezione:

\begin{cases} \displaystyle -8x-9y=0 \\\displaystyle 8x-9y-32=0 \end{cases}

Prima addiziono membro a membro ottenendo:

−18y−32=0 da cui y=−32/18 quindi y=−16/9

Sottraendo membro a membro invece ottengo:

−16x+32=0 da cui x=32/16 quindi x=2

Il punto di intersezione tra le due tangenti ha per coordinate:

H(2; −16/9)

Riportando i punti del quadrilatero su un sistema di assi cartesiani otteniamo il seguente grafico:

Da dal grafico abbiamo che:

OD = 4
C2K = 9/2
KH = 16/9

Area ODC2 = OD·C2K·1/2 = 4·9/4·1/2 = 9/2

Area ODH = OD·KH·1/2 = 4·16/9·1/2 = 32/9

Area OC2DH = Area ODC2 + Area ODH

Area OC2DH = 9/2+32/9 = (81+64)/18 = 145/18

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