משיק למעגל ומצבים הדדיים
מבוא
מטרות השיעור
- למצוא משיק למעגל בנקודה שעליו, על סמך התכונה שהמשיק ניצב לרדיוס בנקודת ההשקה
- לגזור את נוסחת המשיק למעגל קנוני ולמעגל כללי
- לסווג את המצב ההדדי בין מעגל לישר (חותך / משיק / זר) לפי המרחק d מהמרכז לישר מול הרדיוס
- לסווג את המצב ההדדי בין שני מעגלים לפי המרחק d בין המרכזים מול ו-
הרעיון המרכזי
משיק למעגל — ניצב לרדיוס בנקודת ההשקה
מהגאומטריה האוקלידית: המשיק למעגל בנקודה P שעליו נוגע במעגל ב-P בלבד, ומאונך לרדיוס MP. זוהי נקודת המוצא לבניית משוואת המשיק בגאומטריה אנליטית: שיפוע המשיק הוא הנגדי ההופכי של שיפוע הרדיוס.
גזירת נוסחת המשיק למעגל קנוני (הוכחה)
נתון מעגל קנוני ונקודה שעליו. שיפוע הרדיוס OP הוא , ולכן שיפוע המשיק (הניצב לו) הוא . משוואת הישר דרך P:
נכפול ב- ונפתח:
אך P על המעגל, ולכן . קיבלנו את נוסחת המשיק:
המשיק למעגל כללי
באותו אופן, למעגל המשיק בנקודה שעליו הוא:
(מתקבל מהדרישה שהישר דרך P ניצב לרדיוס MP שכיוונו , ושימוש בכך ש-P על המעגל.) תמיד מוודאים תחילה שהנקודה אכן על המעגל.
מצב הדדי בין מעגל לישר — מרחק מול רדיוס
יהי d המרחק ממרכז המעגל אל הישר (נוסחת מרחק נקודה–ישר). משווים ל-r:
- d<r — הישר חותך את המעגל בשתי נקודות (ישר חותך).
- d=r — הישר משיק למעגל (נקודה אחת).
- d>r — הישר זר למעגל (אין נקודות מפגש).
מרחק נקודה לישר Ax+By+C=0: .
מצב הדדי בין שני מעגלים — חמישה מקרים
יהיו שני מעגלים עם מרכזים , רדיוסים , ומרחק בין המרכזים :
- — זרים מבחוץ (אין נקודות משותפות).
- — משיקים מבחוץ (נקודה אחת).
- — נחתכים בשתי נקודות.
- — משיקים מבפנים (נקודה אחת).
- — מעגל אחד מוכל בשני, ללא נקודות משותפות.
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: משיק למעגל קנוני
מצאו את משוואת המשיק למעגל בנקודה .
שלב 1 — בודקים שהנקודה על המעגל
דוגמה 2: משיק למעגל כללי
מצאו את משוואת המשיק למעגל בנקודה .
שלב 1 — הנקודה על המעגל?
מהי משוואת המשיק למעגל בנקודה שעל המעגל?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
נתון המעגל . רשמו את משוואת המשיק למעגל בנקודה שעליו, בצורה .
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 3: מצב הדדי בין ישר למעגל
קבעו את המצב ההדדי בין הישר למעגל .
שלב 1 — מרכז ורדיוס
כמה נקודות חיתוך יש לישר ולמעגל ?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 4: מצב הדדי בין שני מעגלים והשקה חיצונית
מעגל שמרכזו בראשית ורדיוסו 2, ומעגל שמרכזו . עבור איזה רדיוס של המעגל השני הם משיקים מבחוץ?
שלב 1 — מרחק בין המרכזים
בדיקה מהירה
נתונים המעגלים ו-. אילו מהטענות הבאות נכונות (בחרו את כל הנכונות)?
בחרו את כל התשובות הנכונות
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: כותבים במקום
טעות: למעגל בנקודה (3,4) כותבים 3x+4y=5.
נכון: 3x+4y=25.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: בודקים רק את d מול בשני מעגלים
שני מעגלים עם ו- משיקים מבפנים — לא זרים.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: חושבים שהמשיק מאונך לכל רדיוס
המשיק בנקודה P ניצב ל-MP דווקא, ושיפועו נקבע משיפוע אותו רדיוס.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: שוכחים לאמת שהנקודה על המעגל לפני כתיבת המשיק
לפני כתיבת המשיק ב-(4,6) למעגל , ודאו: 9+16=25 ✓.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
סיכום
מה למדנו?
משיק ומצבים הדדיים:
- משיק בנקודה שעל המעגל ניצב לרדיוס בנקודת ההשקה. קנוני: ; כללי: .
- מעגל–ישר: d<r חותך, d=r משיק, d>r זר (d = מרחק מהמרכז לישר).
- שני מעגלים: משווים d ל- ול- — זרים מבחוץ, משיקים מבחוץ, נחתכים, משיקים מבפנים, או הכלה.
- תמיד מוודאים שהנקודה על המעגל לפני כתיבת המשיק.
בשיעור הבא נפתור בעיות מקום גאומטרי שבהן המקום המתקבל הוא מעגל.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי להתאמן על משיקים למעגל וניתוח מצבים הדדיים!