Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

Elementele identificate pe Figura 42 sunt:
a)
centrul cercului
Punctul \( O \).
b)
rază
Segmentul \( OB \) (sau \( OD \), \( OF \)).
c)
diametru
Segmentul \( DF \).
d)
tangentă
Dreapta \( AB \) (sau dreapta \( AD \)).
e)
unghi la centru
Unghiul \( \angle BOD \) (sau \( \angle DOF \)).
f)
unghi înscris în cerc
Unghiul \( \angle BDE \) (sau \( \angle DEF \)).

Rezolvare detaliată

Analizarea elementelor cercului din Figura 42

Pentru a rezolva această problemă, vom analiza Figura 42, care prezintă un cerc cu diverse puncte, segmente și drepte asociate. Vom identifica elementele cerute pe baza definițiilor geometrice învățate.

a) Centrul cercului

Centrul cercului este punctul situat la distanță egală de toate punctele de pe circumferința cercului. - În figură, punctul central este marcat cu litera \( O \).

b) Raza cercului

Raza este segmentul care unește centrul cercului cu un punct aflat pe cerc. - Putem observa segmentele: \( OB \), \( OD \) sau \( OF \). Oricare dintre acestea reprezintă o rază.

c) Diametrul cercului

Diametrul este coarda care trece prin centrul cercului, fiind formată din două raze coliniare. - În figură, segmentul care trece prin centrul \( O \) și are capetele pe cerc este \( DF \).

d) Tangenta la cerc

Tangenta este dreapta care are un singur punct comun cu cercul (punctul de contact). - Observăm dreapta care atinge cercul doar în punctul \( B \). Aceasta este dreapta \( AB \). De asemenea, dreapta \( AD \) este tangentă la cerc în punctul \( D \).

e) Unghi la centru

Unghiul la centru este unghiul care are vârful în centrul cercului, iar laturile sale sunt raze ale cercului. - Un exemplu de astfel de unghi format de două raze este \( \angle DOF \) (care este un unghi alungit, având \( 180^\circ \)) sau \( \angle BOD \).

f) Unghi înscris în cerc

Unghiul înscris în cerc este unghiul care are vârful pe cerc, iar laturile sale sunt coarde ale cercului. - În figură, observăm unghiul cu vârful în punctul \( D \) de pe cerc, ale cărui laturi sunt coardele \( DB \) și \( DE \). Acesta este unghiul \( \angle BDE \). Un alt exemplu este \( \angle DEF \).

Rezolvare scurtă:

a) Centru: \( O \) b) Rază: \( OB \) c) Diametru: \( DF \) d) Tangentă: \( AB \) e) Unghi la centru: \( \angle BOD \) f) Unghi înscris: \( \angle BDE \)

Cele mai importante aspecte ale lecției

Acestea sunt conceptele cheie referitoare la elementele cercului:
• Unghiul înscris: Măsoară jumătate din arcul subîntins. Exemplu: Dacă arcul are \(80^\circ\), unghiul înscris are \(40^\circ\).
• Proprietăți ale coardelor: Coardele congruente subîntind arce egale. Un diametru perpendicular pe o coardă o împarte în două jumătăți egale.
• Tangente exterioare: Cele două tangente duse dintr-un punct exterior au lungimi egale până la punctul de contact (\(PA = PB\)), iar tangenta formează mereu unghi drept cu raza.
• Poligoane regulate: Se pot înscrie în cerc având centrul comun (la intersecția mediatoarelor). Unghiul la centru corespunzător unei laturi de hexagon regulat este \(360^\circ / 6 = 60^\circ\).
• Calcule (Lungime și Arie): Se bazează pe constanta \(\pi\). Pentru un cerc de rază \(r=10\), lungimea este \(20\pi\) și aria este \(100\pi\).
Un unghi care are vârful pe cerc și ale cărui laturi sunt secante cercului se numește unghi înscris în cerc. Arcul cuprins între laturile unghiului se numește arc subîntins.
Un cerc de centru O în care este înscris un unghi ABC, având vârful B pe cerc și laturile secante care taie cercul în punctele A și C. Este evidențiat arcul subîntins AC.
Măsura unui unghi înscris în cerc este jumătate din măsura arcului cuprins între laturile sale. \[ m(\measuredangle ABC) = \frac{1}{2} m(\overset{\frown}{AC}) \]
Orice unghi înscris într-un semicerc (ale cărui laturi subîntind un diametru) este unghi drept (\(90^\circ\)).
Unghi cu vârful în interiorul cercului: Măsura sa este egală cu semisuma arcelor cuprinse între laturi și prelungirile laturilor. \[ m(\measuredangle APB) = \frac{1}{2} \left[ m(\overset{\frown}{AB}) + m(\overset{\frown}{CD}) \right] \] Unghi cu vârful în exteriorul cercului: Măsura sa este egală cu modulul semidiferenței arcelor cuprinse între laturi. \[ m(\measuredangle APB) = \frac{1}{2} \left| m(\overset{\frown}{AB}) - m(\overset{\frown}{CD}) \right| \]
Arce și coarde congruente: Într-un cerc, la arce congruente corespund coarde congruente și reciproc. (\(AB \equiv CD \iff \overset{\frown}{AB} \equiv \overset{\frown}{CD}\))
Diametrul perpendicular: Diametrul perpendicular pe o coardă trece prin mijlocul coardei și prin mijloacele arcelor determinate de aceasta.
Coarde paralele: Dacă două coarde ale unui cerc sunt paralele, atunci arcele cuprinse între ele sunt congruente. (\(AB \parallel CD \implies \overset{\frown}{AC} \equiv \overset{\frown}{BD}\))
Distanța la centru: Două coarde ale unui cerc sunt congruente dacă și numai dacă sunt egal depărtate de centrul cercului.
Un cerc în care sunt desenate două coarde paralele AB și CD, arătând arcele congruente AC și BD dintre ele. De asemenea, un diametru perpendicular pe o a treia coardă, pe care o înjumătățește.
O tangentă la cerc este întotdeauna perpendiculară pe raza dusă în punctul de contact.
Prin orice punct exterior unui cerc se pot duce exact două tangente. Segmentele determinate de acel punct exterior și punctele de tangență de pe cerc sunt congruente. Dacă \(PA\) și \(PB\) sunt tangente la cerc (cu \(A\) și \(B\) puncte de tangență), atunci \(PA \equiv PB\).
Un cerc de centru O cu un punct exterior P. Din P sunt duse tangentele PA și PB la cerc. Sunt trasate razele OA și OB care sunt perpendiculare pe tangente, evidențiind segmentele congruente PA și PB.
Cercul înscris într-un triunghi: Bisectoarele unghiurilor unui triunghi sunt concurente într-un punct \(I\). Acest punct coincide cu centrul cercului înscris în triunghi, fiind egal depărtat de laturile triunghiului (laturile devin tangente la acest cerc).
Un poligon care are toate laturile congruente și toate unghiurile congruente se numește poligon regulat. Orice poligon regulat se poate înscrie într-un cerc.
Pentru un poligon regulat cu \(n\) laturi înscris într-un cerc:
• Măsura unui arc de cerc determinat de o latură: \( \frac{360^\circ}{n} \)
• Măsura unui unghi interior al poligonului: \( \frac{(n-2) \cdot 180^\circ}{n} \)
• Suma măsurilor tuturor unghiurilor: \( (n - 2) \cdot 180^\circ \)
Centrul cercului circumscris unui poligon regulat se află la intersecția mediatoarelor laturilor și coincide cu punctul de intersecție a bisectoarelor unghiurilor sale.
Exemple uzuale:
• Triunghi echilateral: \(n=3\), laturi egale, unghiuri de \(60^\circ\).
• Pătrat: \(n=4\), unghiuri de \(90^\circ\), centrul e intersecția diagonalelor.
• Hexagon regulat: \(n=6\), arcele mici au \(60^\circ\). Latura formează triunghiuri echilaterale cu centrul cercului.
Fie un cerc de rază \(r\) și diametru \(d = 2r\).
• Lungimea (perimetrul) cercului: \( L_{cerc} = 2\pi r = \pi d \)
• Aria discului (cercului): \( \mathcal{A}_{cerc} = \pi r^2 \)
Pentru o porțiune de cerc corespunzătoare unui unghi la centru de măsura \(\alpha^\circ\):
• Lungimea arcului de cerc: \( L_{arc} = \frac{\pi r \alpha^\circ}{180^\circ} \)
• Aria sectorului de cerc: \( \mathcal{A}_{sector} = \frac{\pi r^2 \alpha^\circ}{360^\circ} \)

Exerciții și probleme

Ușoară: Un cerc are raza \(r = 6 \text{ cm}\). Calculați lungimea cercului, aria discului și lungimea arcului de cerc corespunzător unui unghi la centru de \(30^\circ\).
• \(L_{cerc} = 2\pi r = 2 \cdot \pi \cdot 6 = 12\pi \text{ cm}\).
• \(\mathcal{A}_{cerc} = \pi r^2 = \pi \cdot 6^2 = 36\pi \text{ cm}^2\).
• \(L_{arc} = \frac{\pi \cdot 6 \cdot 30^\circ}{180^\circ} = \frac{180\pi}{180} = \pi \text{ cm}\).
Medie: Două coarde \(AC\) și \(BD\) se intersectează într-un punct \(P\) aflat în interiorul unui cerc. Dacă măsura unghiului \(\measuredangle APB\) este de \(75^\circ\), iar măsura arcului \(\overset{\frown}{AB}\) este de \(50^\circ\), aflați măsura arcului \(\overset{\frown}{CD}\).
Folosim formula unghiului cu vârful în interiorul cercului, care este egal cu semisuma arcelor cuprinse între laturile sale: \[ m(\measuredangle APB) = \frac{m(\overset{\frown}{AB}) + m(\overset{\frown}{CD})}{2} \] Înlocuim datele cunoscute: \[ 75^\circ = \frac{50^\circ + m(\overset{\frown}{CD})}{2} \] \[ 150^\circ = 50^\circ + m(\overset{\frown}{CD}) \] \[ m(\overset{\frown}{CD}) = 150^\circ - 50^\circ = 100^\circ \] Răspuns: Măsura arcului \(\overset{\frown}{CD}\) este \(100^\circ\).
Dificilă: Un triunghi \(\Delta ABC\) are lungimile laturilor \(AB = 9\text{ cm}\), \(BC = 10\text{ cm}\) și \(AC = 7\text{ cm}\). Cercul înscris în triunghi intersectează laturile \(AB, BC\) și \(AC\) în punctele de tangență \(M, N\), respectiv \(P\). Calculați lungimile segmentelor \(AM, BM\) și \(CN\).
Din proprietatea tangentelor duse dintr-un punct exterior, obținem segmente congruente:
\(AM = AP = x\)
\(BM = BN = y\)
\(CN = CP = z\)
Formăm un sistem pe baza lungimilor laturilor:
\(x + y = 9\) (latură \(AB\))
\(y + z = 10\) (latură \(BC\))
\(x + z = 7\) (latură \(AC\))
Adunând cele 3 ecuații obținem perimetrul: \(2x + 2y + 2z = 26 \implies x + y + z = 13\).
Scădem ecuațiile individuale din sumă:
\(z = 13 - (x+y) = 13 - 9 = 4 \implies CN = CP = 4\text{ cm}\).
\(x = 13 - (y+z) = 13 - 10 = 3 \implies AM = AP = 3\text{ cm}\).
\(y = 13 - (x+z) = 13 - 7 = 6 \implies BM = BN = 6\text{ cm}\).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: