Lösungswege Mathematik Oberstufe 7, Schülerbuch

108 4.4 Tangente an einen Kreis Lernziele: º Die Gleichung einer Tangente an einen Kreis bestimmen können º Die Spaltform der Tangentengleichung anwenden können º Einen Schnittwinkel zwischen Gerade und Kreis bestimmen können P ist ein Punkt auf der Geraden g und ​⇀n​ist ein Normalvektor von g. Gib die Gerade g in Parameterdarstellung und in allgemeiner Form an. a) ​P = ​(5​|9​ )​; ​⇀n ​ = ​(​ − 3 ​ 1) ​ b) ​P = ​(0​|0​ )​; ​⇀n ​ = ​(​ 0 ​ 1) ​ c) ​P = ​(3​|9​ )​; ​⇀n ​ = ​(​ 2 ​ 1) ​ Bestimme eine normale Gerade n zu der Geraden g. Gib n in Parameterform und allgemeiner Form an. a) ​g: 2 x − 4 y = 7​ c) ​g: y = − ​3 _ 5 ​x + 1​ e) ​g: X = ​( ​ 2 ​ − 3) ​+ t · ​(​− 6 ​ 7) ​ b) ​g: y = − 3​ d) ​g: x = 1​ f) ​g: x − y = 0​ Überprüfe, ob die Vektoren ​⇀a ​ und ​ ⇀ b​normal aufeinander stehen. a) ​⇀a ​ = ​(​− 4 ​ 1) ,​ ​ ⇀ b ​ = ​( ​ 1 ​ 4) ​ b) ​⇀a ​ = ​(​ 12 ​ 4) ,​ ​ ⇀ b ​ = ​( ​ 1 ​ 3) ​ c) ​⇀a ​ = ​(​ 0 ​ 1) ,​ ​ ⇀ b ​ = ​(​ 3 ​ 0) ​ T​ = ​(7​|7​ ) ​ist ein Punkt auf der Kreislinie k mit k​: ​(x − 4) ​2 ​+ ​(y − 3) ​2 ​= 25​. Bestimme die Gleichung der Tangente t, die die Kreislinie k in T berührt. Da die Tangente t immer normal auf den Berührradius r​ = ​‾MT​ steht, ist der Vektor ​⎯ ⇀MT​ein Normalvektor der Tangente t. ​⎯ ⇀M T ​ = ​(​ 7 ​ 7) ​− ​( ​ 4 ​ 3) ​= ​(​ 3 ​ 4) ​ Von der Tangente t ist nun der Punkt ​T = ​(7​|7​ )​und der Normalvektor ​⇀n ​ = ​(​ 3 ​ 4) ​bekannt. Man kann also die Normalvektorform der Tangente t bestimmen: ​t: ​(​ 3 ​ 4) ​· ​(​ x y ​) ​= ​(​ 3 ​ 4) ​· ​(​ 7 ​ 7) ​ ⇒ t: 3 x + 4 y = 49​ Die Spaltform der Tangentengleichung ist eine weitere Möglichkeit, die Gleichung der Tangente t an eine Kreislinie k im Punkt T zu bestimmen. Die Spaltform erhält man, indem man die Binome der Kreisgleichung k „aufspaltet“: ​k: ​(x − ​x ​M​) ​ 2 ​+ ​(y − ​y ​ M​) ​ 2 ​= ​r ​2​ ​⇒​ ​k: ​(x − ​x ​ M​)​(x − ​x ​M​) ​+ ​(y − ​y ​M​)​(y − ​y ​M​) ​= ​r ​ 2​ Daraus erhält man die Tangentengleichung, indem man in jeweils einen Faktor die Koordinaten des Berührpunktes ​T = ​(​x ​T​| ​​y ​T​)​einsetzt: ​t: ​(​x ​T ​− ​x ​M​)​(x − ​x ​M​) ​+ ​(​y ​T ​− ​y ​M​)​(y − ​y ​M​) ​= ​r ​ 2​ Spaltform der Tangentengleichung Ein Kreis mit dem Mittelpunkt ​M = ​(​x ​M​| ​​y ​M​) ​und Radius r besitzt im Punkt ​T = ​(​x ​T​| ​​y ​T​) ​die Tangente t mit der Gleichung: ​t: ​(​x ​T ​− ​x ​M​)​(x − ​x ​M​) ​+ ​(​y ​T ​− ​y ​M​)​(y − ​y ​M​) ​= ​r ​ 2 ​ (Beweis S. 270) Kompetenzen Vorwissen 378‌ 379‌ 380‌ Muster 381‌ aufspa®ten der Binome Merke k t r T = (xT 1 yT) M = (xM 1 yM) P = (x 1 y) x y 2 4 6 8 10 2 4 6 8 0 k t MT 90° T = (7 1 7) M = (4 1 3) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv

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