M_R_W21_M2 Okrąg i prosta w układzie współrzędnych
2. Równanie okręgu w postaci ogólnej (DODATEK)
Co wspólnego w matematyce mają jednowymiarowa hipersfera oraz elipsa o równych półosiach? Definiują one w szczególny sposób okrąg, rozumiany potocznie jako brzeg koła. W trakcie tej lekcji zajmiesz się równaniem okręgu w postaci ogólnej. Wykorzystasz w tym celu zdobytą wcześniej wiedzę dotyczącą równania okręgu w postaci kanonicznej.
Dowiesz się, jak przedstawić równanie okręgu w postaci ogólnej.
Nauczysz się, jak na podstawie równania okręgu w postaci ogólnej obliczyć współrzędne jego środka oraz długość promienia.
Wykorzystasz równanie okręgu w postaci ogólnej do rozwiązywania problemów matematycznych.
Okręgiem o środku w punkcie i promieniu nazywamy zbiór wszystkich punktów płaszczyzny, których odległości od punktu są równe długości promienia .
Równanie okręgu na płaszczyźnie możemy zapisać w postaci kanonicznej.
Postać kanoniczną równania okręgu zapisujemy następująco:
, gdzie – środek okręgu oraz - promień okręgu.
Równanie okręgu w postaci kanonicznej możemy sprowadzić do następującej postaci (poprzez wykonanie działań i uporządkowanie):
Odejmując następnie stronami wyraz , otrzymujemy:
.
Porządkując, otrzymujemy:
.
Oznaczmy teraz .
Otrzymamy wyrażenie, które nazywamy postacią ogólną równania okręgupostacią ogólną równania okręgu:
, gdzie .
Jeżeli , to
.
Zatem promień okręgu obliczamy ze wzoru , przy czym .
Z dziedziny pierwiastka oraz warunku, że otrzymujemy nierówność: .
Zauważmy, że jeżeli wykonamy podstawienie i , to postać ogólną równania okręgu możemy zapisać jako:
, przy czym oraz środek okręgu .
Wyznaczymy środek i promień okręgu o równaniu:
.
Odwołując się do postaci ogólnej równania okręgu, z podanego równania możemy odczytać, że , oraz .
Otrzymujemy: , , .
Zatem środek okręgu ma współrzędne .
Promień okręgu wynosi: .
Zapiszemy postać ogólną okręgu o środku w punkcie i promieniu .
Zauważmy, że dane są i oraz .
Wartość współczynnika obliczymy ze wzoru .
Zapisujemy zatem: .
Stąd .
Po podstawieniu do równania okręgu otrzymujemy:
.
Wyznaczymy równanie okręgu w postaci ogólnej, jeżeli końce jego średnicy to punkty oraz .
Zauważmy, że środek odcinka jest środkiem zadanego okręgu.
Oznaczmy – środek okręgu.
Wykorzystamy wzór na środek odcinka o końcach oraz :
Po podstawieniu do wzoru mamy .
Zatem i .
Długość promienia jest równa połowie długości średnicy .
Długość odcinka o końcach oraz obliczamy ze wzoru:
Zatem
Obliczamy wartość współczynnika .
Otrzymane wartości współczynników podstawiamy do równania okręgu w postaci ogólnej.
Otrzymujemy równanie: .
Wyznaczymy, dla jakich wartości parametru równanie przedstawia okrąg.
Z równania możemy odczytać, że , oraz .
Zatem , oraz .
Po podstawieniu do wzoru na otrzymujemy: .
Ponieważ , zatem .
Równanie przedstawia okrąg dla .
Wyznaczymy, dla jakich wartości parametru równanie przedstawia okrąg.
Z podanego równania otrzymujemy warunki:
i oraz .
Zatem , oraz .
Podstawiamy otrzymane wartości do wzoru na promień okręgu.
Stąd .
Ponieważ , zatem .
Obliczamy:
Rozwiązaniem nierówności jest zbiór . Dla tych wartości parametru , zadane równanie przedstawia okrąg.
Zapoznaj się z infografiką, a następnie wykonaj polecenie.
Przykład pierwszy:
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, y indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, dwa x, minus, dwa y, plus, jeden, równa się, zero,
wtedy S, równa się, nawias jeden przecinek jeden zamknięcie nawiasu, r, równa się, jeden
Przykład drugi:
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, y indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, cztery x, plus, cztery y, plus, dwa, równa się, zero,
wtedy S, równa się, nawias dwa, przecinek, minus, dwa zamknięcie nawiasu, r, równa się, pierwiastek kwadratowy z sześć koniec pierwiastka
Przykład trzeci:
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, y indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, sześć y, plus, pięć, równa się, zero,
wtedy S, równa się, nawias zero, przecinek, minus, trzy zamknięcie nawiasu, r, równa się, dwa
Przykład czwarty:
x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, y indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, minus, trzydzieści sześć, równa się, zero,
wtedy S, równa się, nawias zero przecinek zero zamknięcie nawiasu, r, równa się, sześć
Dla jakich wartości parametru równanie przedstawia okrąg?
Zamiana postaci kanonicznej równania okręgu na postać ogólną
Sposób
Wykorzystując wzory skróconego mnożenia, równanie przekształcamy do postaci:
.
Po uporządkowaniu otrzymujemy, że: .
Gdy oznaczymy wyrażenie literą , otrzymamy postać ogólną równania okręgu:
.
Sposób
Z postaci kanonicznejpostaci kanonicznej równania okręgu możemy odczytać wartości oraz .
Do wyznaczenia postaci ogólnej wystarczy wykorzystać wzór .
Mając współczynniki możemy zapisać postać ogólną równania okręgu.
Wyznaczymy równanie ogólne okręgu zadanego w postaci kanonicznej:
.
Korzystając ze wzorów skróconego mnożenia mamy, że:.
Po uporządkowaniu otrzymujemy postać ogólną równania okręgu:
.
Wyznaczymy postać ogólnąpostać ogólną równania okręgu zadanego w postaci kanonicznej: .
Odczytujemy wartości: , oraz .
Podstawiamy do wzoru .
Otrzymujemy, że .
Wartości współczynników podstawiamy do postaci ogólnej równania okręgu i otrzymujemy, że:
.
Po uporządkowaniu, otrzymujemy postać ogólną równania okręgu:
.
Zamiana postaci ogólnej równania okręgu na postać kanoniczną
Sposób
W tym przypadku skorzystamy z metody uzupełniania do kwadratu.
Do obu stron równania dodamy wyrażenie .
Otrzymujemy, że .
Grupujemy następnie wyrazy równania do postaci: .
Skorzystamy teraz ze wzorów skróconego mnożenia. Otrzymujemy, że .
Wyrażenie oznaczymy jako i otrzymujemy w ten sposób postać kanoniczną równania okręgu: .
Sposób
Z postaci ogólnej równania okręgu możemy odczytać wartości współczynników oraz .
Po wykorzystaniu wzoru , otrzymamy postać kanoniczną równania okręgu: .
Równanie okręgu zapiszemy w postaci kanonicznej.
Zapiszmy podane równanie jako:
.
Po uporządkowaniu otrzymujemy, że .
Wykorzystując metodę zwijania do kwadratu, otrzymujemy: .
Znajdziemy postać kanoniczną równania okręgu zapisanego w postaci .
Z równania możemy odczytać, że , oraz .
Zatem , , .
Obliczamy wartość .
Podstawiamy otrzymane liczby do postaci kanonicznej i otrzymujemy:
.
Zapoznaj się z filmem, a następnie wykonaj poniższe polecenie.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R17H861Tt8C7n
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczącej zamiany postaci kanonicznej okręgu na ogólną i odwrotnie. Lektorem w filmiku jest Piotr Kryszkiewicz.
Wykonaj polecenia.
Zapisz równanie okręgu w postaci ogólnej.
Zapisz równanie okręgu w postaci kanonicznej.
jest punkt S, równa się, nawias, minus, pięć, przecinek1. jeden, 2. dwa, 3. trzyzamknięcie nawiasu,
zaś długość promienia wynosi 1. jeden, 2. dwa, 3. trzy.
Przyjrzyj się wykresowi na rysunku poniżej.

Co możemy stąd wywnioskować? Zaznacz wszystkie poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. Promień okręgu jest równy trzy., 2. Średnica ma długość dziewięć., 3. Środek okręgu ma współrzędne nawias, minus, trzy, przecinek, minus, dwa, zamknięcie nawiasu., 4. Środek okręgu ma współrzędne nawias, trzy przecinek dwa, zamknięcie nawiasu.
- Postać okręgu może być kanoniczna lub Tu uzupełnij.
- Najdłuższa cięciwa w okręgu to Tu uzupełnij.
- Brzegiem koła nazywany Tu uzupełnij.
- Iloczyn jest wynikiem Tu uzupełnij.
- Odcinek łączący dwa dowolne punkty na okręgu to Tu uzupełnij.
- Punkt wewnątrz okręgu, równo oddalony od każdego z punktów na okręgu to Tu uzupełnij.
- Zbiór wszystkich punktów to Tu uzupełnij.
Słownik
, gdzie , przy czym oraz środek okręgu
, gdzie - środek okręgu, - promień okręgu
, gdzie i