U gradu Matpolisu pojavio se problem manjka parkirališnih mjesta. Analitičari su upozorili gradonačelnicu na postojanje triju kritičnih točaka u kojima postoji problem parkiranja. Grad planira izgraditi podzemnu garažu. Projektant treba pronaći najbolje mjesto za podzemnu garažu kako bi se problem riješio. Najbolje je ono mjesto koje je jednako udaljeno od svih triju kritičnih točaka parkiranja.
Gužva na parkiralištu
U postavljenom problemu imamo tri točke koj trebaju biti jednako udaljene od četvrte. Sve tri točke trebaju biti na
,
a tražena je točka
kružnice.
Da bi arhitekt riješio problem, treba odrediti
kružnice
određene zadanim trima točkama.
null
null
Jednadžba kružnice kroz tri točke
Primjer 1.
Na slici su zadane tri točke. Odredimo jednadžbu kružnice koja prolazi zadanim točkama.
Zadatak je gotovo uvijek moguće riješiti na više načina. U ovom primjeru pokazat ćemo dva načina.
Tražena kružnica je kružnica opisana trokutu
pa središte tražimo kao sjecište simetrala stranica.
Sve tri točke leže na kružnici pa zadovoljavaju jednadžbu kružnice. Uvrštavanjem koordinata točaka u jednadžbu kružnice imamo tri jednadžbe s tri nepoznanice.
Kružnica zadana trima točkama
a) Zadane točke su
i
Točke tvore trokut koji je upisan u traženu kružnicu.
Prisjetimo se!
Središte trokutu opisane kružnice nalazi se u sjecištu simetrala stranica. Trebamo pronaći jednadžbe dviju simetrala stranica i njihovo sjecište.
Odredimo simetralu stranice
Simetrala prolazi polovištem stranice
i okomita je na stranicu
Odredimo sada koeficijent smjera pravca na kojem leži stranica
Kako je koeficijent smjera pravca na kojem leži stranica
zaključujemo da je koeficijent smjera simetrale
‒ simetrala stranice
Ako postupak ponovimo za stranicu
dobit ćemo jednadžbu simetrale:
Pronađimo sada sjecište tih dviju simetrale kao rješenje sustava dviju jednadžbi s dvjema nepoznanicama:
Oduzimanjem tih dviju jednadžbi dobijemo rješenje koje je središte tražene kružnice:
.
Udaljenost središta do bilo koje od zadanih točaka je polumjer kružnice i iznosi
Jednadžba kružnice na kojoj se nalaze zadne točke jest:
Riješimo sada zadatak na drugi način.
b) Uvrstimo koordinate svih triju točkaka u centralnu jednadžbu kružnice:
Nakon kvadriranja binoma imamo sljedeće tri jednadžbe:
Sada oduzmimo drugu jednadžbu od prve, pa treću od druge:
Kao rješenje tih dviju jednadžbi imamo
Uvrštavanjem i u bilo koju od početnih jednadžbi izračunat ćemo polumjer i jednadžba kružnice je:
Zadatak 1.
Odredite jednadžbu kružnice koja prolazi točkama:
i
Postoji li kod nekih točaka jednostavniji način određivanja kružnice i kada? Odgovorite na sljedeća pitanja.
Točke
i
leže na istoj kružnici.
null
null
Točke
i
leže na istoj
.Točke
A i
C su rubne točke
kružnice. Točke
A,
B i
C su vrhovi
trokuta, čija je
promjer kružnice na kojoj točke leže.
promjera
pravokutnog
kružnici
hipotenuza
null
null
Opisani postupak nije jednostavan i lako je pogriješiti pa ga treba dobro uvježbati. Iskoristite sljedeću vježbalicu da biste što bolje uvježbali opisani postupak.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
Kako konstruirati kružnicu koja je zadana s tri točke koje joj pripadaju? Odgovor smo već dali u rješenju a) primjera 1.
Pogledajmo konstrukciju kružnice kroz tri točke u sljedećem videoisječku.
Za provjeru svojih rješenja i za konstrukciju kružnice zadane s trima točkama možemo se koristiti i digitalnim alatima. Jedan od njih je i GeoGebra. U nastavku ćemo opisati kako u nekoliko koraka konstruirati kružnicu kroz tri točke s pomoću toga digitalnog alata.
Primjer 2.
Konstruirajmo kružnicu kroz tri točke s pomoću programa dinamične geometrije GeoGebra.
Zadane su točke
i
1) Nacrtajmo točke s pomoću trake za unos.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
2) Povežimo točke s pomoću dužina u tokut. Na slici vidite kako odabrati alat kojim crtamo dužinu.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
3) Na dvije dužine konstruirajmo simetralu stranice. Na slici je prikaz odabira ikone kojom možemo nacrtati simetralu stranice.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke - Slika 3
4) Nacrtajmo sjecište simetrala. Na slici je prikaz odabira ikone kojom možemo odrediti sjecište dvaju pravaca ili dviju dužina.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
5) Sjecište simetrala stranica je i središte trokutu opisane kružnice, tj. kružnice kroz tri zadane točke. Našli smo središte pa sada crtamo kružnicu zadanu sa središtem i polumjerom.
Na slici je prikaz odabira alata za crtanje kružnice.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
6) Crtež koji smo napravili možemo urediti i spremiti kao .ggb, ali i kao sliku, te izvesti kao mrežnu stranicu.
Konstrukcija kružnice kroz tri točke
...i na kraju
Za kraj riješite uvodni problem.
Problem podzemne garaže
Zadatak 2.
Na slici su označene točke u kojima postoji problem parkiranja. Odredite točku u kojoj bi bilo dobro izgraditi garažu.
Rješenje zadatka 2.
Procijenite svoje znanje
1
2
3
4
5
Kružnica je zadana jednadžbom
Središte kružnice je u točki:
null
null
Dopunite jednadžbu kružnice tako da dodiruje obje koordinatne osi i leži u prvom kvadrantu.