Диаметър на вписана и описана окръжност
диаметър на окръжност - допирателна и разстояние от окръжност
диаметър на окръжност - вписан квадрат
радиус на вписана и описана окръжност
диаметър на окръжност и отсечка
диаметър на външновписана окръжност
вписана окръжност в равнобедрен трапец
Понятието диаметър е доста обширно и се ползва в ред области на познанието: диаметър на окръжност, диаметър на множество, диаметър на граф и т.н. Близко до понятието диаметър е друго сходно понятие – калибър. В архитектурата под калибър на колона се разбира нейния диаметър; в огнестрелните оръжия е мярка за вътрешен диаметър на цевта в инчове или милиметри. С калибър се свързва и външния диаметър на проводник или прът. Тук ще се акцентира предимно на значението му в геометрията като дай-дългата хорда в дадена окръжност, преминаваща през нейния център. Най-често срещаното означение за диаметър е малката латинска буква d. Няколко характерни свойства на диаметър в окръжност:
в една и съща окръжност радиусът е с два пъти по-малка стойност от тази на диаметъра;център на една окръжност е и среда на диаметър - разполовява го на две равни части;
окръжност се дели от своя диаметър на две равни по дължина и ъгъл дъги – всяка с ъгъл 180 градуса.
обиколка, периметър на окръжност L = pi *d;
лице на окръжност S = *pi * d * d / 4
радиус на външновписана окръжност в триъгълник:
Ra = 2*S / (-a+b+c);
Rb = 2*S / (-b+a+c);
Rc = 2*S / (-c+a+b);
радиус на вътрешновписана окръжност в триъгълник:
r = 2S / (a+b+c)
радиус на описана окръжност:
R = a*b*c / 4*S
диаметър на окръжност - допирателна и разстояние от окръжност
Имаме точка Q(x,y) и окръжност с център O(x,y). Точката Q лежи извън окръжността. Прекараната е отсечка свързваща точки Q и O, която пресича окръжността - QAOB. От т.Q е прекарана допирателна към окръжността с точка на допиране т.P. От пресечните точки на окръжността с отсечка QB са прекарани перпендикуляри към QP - AD и BC. Въведени са дължини за височина AD и височина BC. Търсим диаметър d на тази окръжност.
Алгоритъм:
Разглеждаме правоъгълен трапец ADCB - прави ъгли са ADC и DCB. Изчертаваме OP - радиус на окръжност, който е перпендикулярен на отсечка QS - допирателна към същата окръжност. OP е средна отсечка в този трапец - страна AB е диаметър на окръжността, а OP е радиус в точката на допиране. диаметър на окръжност d = OP = AD+BC
Следващата примерна програма дава решена задача за диаметър на окръжност - допирателна и разстояние от окръжност:
диаметър на окръжност - вписан квадрат
Имаме окръжност. Върху неин диаметър е вписан квадрат ABCD със страна a. Двата върха на този квадрат A и B лежат върху окръжността, а другите два върха B и C върху нейния диаметър. Въведена е дължината сраната a на квадрата, търсим диаметър на тази окръжност.
Алгоритъм:
Основата AB на квадрата, лежи върху центъра на окръжността O и се разполовява от него.
Разглеждаме правоъгълния триъгълник OAD с катети a, a/2 и хипотенуза R радиуса на окръжността.
R*R = a*a + a*a/4 от теорема на Питагор
Така диаметър на окръжност d=a*sqrt(5)
Следващата примерна програма дава решена задача за диаметър на окръжност - вписан квадрат:
радиус на вписана и описана окръжност
Имаме триъгълник и вписана в него окръжност. Центърът на окръжността дели височината към едната страна на две отсечки с дължина m и n, където m < n са естествени числа. Търсим R - радиус на описаната около този триъгълник окръжност.
Алгоритъм:
Центърът на вписана в триъгълник окръжност лежи на пресечната точка на ъглополовящите. В равнобедрен триъгълник височината към основата е едновременно ъглополовяща и медиана. Дължината на отсечката n е и радиус на вписаната окръжност. Разглеждаме триъгълник ABC с височина CK, център на вписана окръжност О, CO : OK = m : n.
височина CK = m+nрадиус на вписана окръжност r = n
r = OM = ON = OK перпендикуляри към страните BC(OM), AC(ON), AB(OK)
В правоъгълен триъгълник ONC с хипотенуза OC
NC = sqrt(OC*OC - ON*ON) = sqrt(m*m - n*n) - от Питагорова теорема
Разглеждаме подобните правоъгълни триъгълници ONC и AKC - общ ъгъл и отношение към страните
AK/ON = KC/NC => AK= KC*ON/NC = (m+n)*r/NC
Разглеждаме правоъгълен триъгълник AKC:
AC = sqrt (KC*KC + AK*AK) - можем да ползваме за лице на триъгълник r = 2*S / (AB + AC + AC).
Ъгъл ACK = atan (AK / KC) - ако тръгнем в тази посока ще ползваме синусова теорема 2*R = a / sin(A) = b / sin(B) = c / sin (C)
лице на триъгълник Sabc = 2*AK*KC/2
радиус на описана окръжност R = AB*AC*AC/(4*S)
Следващата примерна програма дава решена задача за радиус на описаната около триъгълник окръжност:
диаметър на окръжност и отсечка
Име окръжност с въведени координати за център O(x,y) и радиус Ro. Отсечка AB с въведени координати за начало A(x,y) и край B(x,y) лежи изцяло извън окръжността O. Трябва да се построи окръжност, чийто център Q лежи в средата на отсечката AB и се допира външно до окръжността с център O. Търсим координати на нейния център и стойност на диаметър Dq.
Алгоритъм:
Координатите за център на новата окръжност са средна стойност на координатите за начало и край на отсечката.
координати за център на окръжност по абсицаса Qx=(Ax+Bx)/2
координати за център на окръжност по ордината Qy=(Ay+By)/2
изчисляваме междуцентровото разстояние OQ - по теоремата на Питагор
OQ = sqrt( (Ox-Qx)*(Ox-Qx) + (Oy-Qy)*(Oy-Qy))
диаметър на новата окръжност Dq = 2*(OQ - Ro)
Следващата примерна програма дава решена задача за диаметър на окръжност и отсечка:
диаметър на външновписана окръжност
Имаме правоъгълен триъгълник, за който са въведени: S - лице, d - диаметър на вътрешновписана окръжност и D - диаметър на описана окръжност. Търсим диаметър на външновписана окръжност за всяка от страните на този триъгълник.
Алгоритъм:Ще използваме следните означения:
S - лице, c - хипотенуза, a,b катети
диаметър на описана окръжност D = a*b*c/ 2*S = c
a*b = D*2*S/c = 2*S
диаметър на вътрешновписана окръжност в правоъгълен триъгълник d = (a+b-c);
d = (a+b-c); => a+b=d+c =>b=d+c-a
a*(d+c-a) = 2*S => a*a -a*(d+c)+ 2*D*S =0
полагаме k=d+D;
решаваме квадратното уравнение a=(k+sqrt(k*k-8*S) ) /2
диаметър на външновписана окръжност
Da = 4*S/(-a+b+c);
Db = 4*S/(-b+a+c);
Dc = 4*S/(-c+a+b);
Следващата примерна програма дава решена задача за диаметър на външновписана окръжност:
Обяснени и решени задачи с подобни алгоритми, функции и служебни думи са разгледани в страницата с електронни уроци по информатика - програмиране.
Илюстриране работата на характерни алгоритми можете да намерите в предоставените електронни помагала съдържащи решени задачи, примери.