Circunferencia
Una torre de celular en Santiago cubre un radio de $5$ km. Si la ubicas en un plano, ¿cómo sabes, con una cuenta, si un colmado situado a cierta distancia tiene señal o se queda fuera? Para eso la circunferencia necesita una ecuación. Con ella resolverás problemas con puntos, rectas y otras circunferencias.
La ecuación ordinaria
Mueve los controles y observa cómo cambian el centro y el radio.
Si el centro es el origen, $h = k = 0$ y la ecuación queda $x^2+y^2=r^2$.
Escribe la ecuación de la circunferencia que describe el área de cobertura de una antena wifi, sabiendo que la antena está situada en el punto $(2, -3)$ de un plano…
Escribe la ecuación de la circunferencia que describe el área de cobertura de una antena wifi, sabiendo que la antena está situada en el punto $(2, -3)$ de un plano cartesiano (medido en kilómetros) y tiene un alcance máximo de $5$ km.
Determina las coordenadas del centro y la longitud del radio de la zona circular regada por un aspersor agrícola cuya frontera viene dada por la ecuación…
Determina las coordenadas del centro y la longitud del radio de la zona circular regada por un aspersor agrícola cuya frontera viene dada por la ecuación $(x-4)^2+(y+1)^2=36$.
Hallar la ecuación con un diámetro o con tangentes
Siempre se necesitan dos cosas: el centro y el radio. Según los datos del problema, se obtienen así:
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Centro y un punto de la circunferencia: $r$ es la distancia entre ellos.
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Extremos de un diámetro: el centro es el punto medio y el radio es la distancia del centro a un extremo.
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Tangente a los ejes: si el centro está en el primer cuadrante y la circunferencia toca ambos ejes, entonces $h=k=r$.
Halla la ecuación de la circunferencia que representa el barrido de un radar de un barco. Se sabe que el radar está posicionado en las coordenadas $(-1, 4)$ y que en el…
Halla la ecuación de la circunferencia que representa el barrido de un radar de un barco. Se sabe que el radar está posicionado en las coordenadas $(-1, 4)$ y que en el extremo exacto de su pantalla detecta una boya situada en el punto $(2, 0)$.
Escribe la ecuación de la circunferencia que delimita una rotonda, sabiendo que los extremos de uno de sus diámetros (donde se sitúan dos pasos de cebra opuestos)…
Escribe la ecuación de la circunferencia que delimita una rotonda, sabiendo que los extremos de uno de sus diámetros (donde se sitúan dos pasos de cebra opuestos) corresponden a los puntos $(1, 2)$ y $(7, -6)$.
Escribe la ecuación de la circunferencia que describe el chasis de un robot aspirador de $15$ cm de radio cuando se encuentra encajado exactamente en la esquina de una…
Escribe la ecuación de la circunferencia que describe el chasis de un robot aspirador de $15$ cm de radio cuando se encuentra encajado exactamente en la esquina de una habitación. Considera que las paredes coinciden con los semiejes positivos de coordenadas (cuadrante I) y el robot es tangente a ambas paredes.
La ecuación general
Si desarrollas los paréntesis de la ecuación ordinaria obtienes una forma sin paréntesis.
Para volver a la ordinaria hay dos caminos:
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Fórmulas: centro $C\left(-\dfrac{D}{2}, -\dfrac{E}{2}\right)$ y radio $r=\sqrt{\left(\dfrac{D}{2}\right)^2+\left(\dfrac{E}{2}\right)^2-F}$.
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Completar cuadrados: agrupa los términos en $x$ y en $y$ y completa cada trinomio.
Halla el centro y el radio de la circunferencia que describe el borde exterior de un engranaje en un plano de diseño asistido por computadora, cuya ecuación general es…
Halla el centro y el radio de la circunferencia que describe el borde exterior de un engranaje en un plano de diseño asistido por computadora, cuya ecuación general es $x^2+y^2-6x+8y=0$.
Determina si la ecuación $2x^2+2y^2+4x-8y+20=0$ representa matemáticamente una circunferencia válida en el motor físico de un videojuego. Justifica tu respuesta…
Determina si la ecuación $2x^2+2y^2+4x-8y+20=0$ representa matemáticamente una circunferencia válida en el motor físico de un videojuego. Justifica tu respuesta calculando su centro y el valor de su radio al cuadrado.
Determina la ecuación de la circunferencia que define el carril exterior de una pista de atletismo, sabiendo que es concéntrica a la circunferencia del carril interior…
Determina la ecuación de la circunferencia que define el carril exterior de una pista de atletismo, sabiendo que es concéntrica a la circunferencia del carril interior $x^2+y^2-10x+4y+13=0$ y que pasa por la posición de salida situada en $(1, 1)$.
Circunferencia por tres puntos y otras condiciones
Cuando el problema no da el centro, usa la ecuación general $x^2+y^2+Dx+Ey+F=0$ con tres incógnitas. Cada punto de la circunferencia da una ecuación lineal en $D$, $E$ y $F$.
Otras dos condiciones frecuentes:
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Tangente a una recta con el centro dado: el radio es la distancia del centro a la recta, $r=\dfrac{|Ah+Bk+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}$.
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Centro sobre una recta: el centro $(h, k)$ cumple la ecuación de esa recta, y además está a igual distancia de los puntos por donde pasa la circunferencia.
Halla la ecuación de la circunferencia que reconstruye el borde de una antigua vasija de cerámica encontrada en una excavación arqueológica. Los restauradores han medido…
Halla la ecuación de la circunferencia que reconstruye el borde de una antigua vasija de cerámica encontrada en una excavación arqueológica. Los restauradores han medido tres puntos intactos del borde, que en un sistema de ejes coordenados corresponden a $(0, 0)$, $(4, 0)$ y $(0, 3)$.
Escribe la ecuación de la circunferencia que representa una polea cuyo eje de rotación está fijado en el punto $(3, -2)$ y que está en contacto tangencial con una correa…
Escribe la ecuación de la circunferencia que representa una polea cuyo eje de rotación está fijado en el punto $(3, -2)$ y que está en contacto tangencial con una correa de transmisión cuya línea de acción es la recta $4x-3y+2=0$.
Calcula la ecuación de la circunferencia que perfila la estructura principal de una noria de feria. Se sabe que el eje central de rotación descansa sobre un pilar…
Calcula la ecuación de la circunferencia que perfila la estructura principal de una noria de feria. Se sabe que el eje central de rotación descansa sobre un pilar inclinado representado por la recta $x+y-4=0$ y que las cabinas pasan por las plataformas de embarque situadas en los puntos $(2, 0)$ y $(0, 2)$.
Posición de un punto
Un punto $P$ puede estar dentro, sobre o fuera de la circunferencia. Basta comparar $d(P, C)$ con $r$, o lo que es lo mismo, evaluar $(x_P-h)^2+(y_P-k)^2$ y compararlo con $r^2$:
| Resultado | Posición de $P$ |
|---|---|
| $(xP-h)^2+(yP-k)^2 < r^2$ | dentro |
| $(x_P-h)^2+(y_P-k)^2 = r^2$ | sobre la circunferencia |
| $(x_P-h)^2+(y_P-k)^2 > r^2$ | fuera |
Un sismógrafo detecta que el epicentro de un terremoto se sitúa en el origen de coordenadas y que la onda sísmica ha alcanzado un radio exacto de $10$ km. Comprueba…
Un sismógrafo detecta que el epicentro de un terremoto se sitúa en el origen de coordenadas y que la onda sísmica ha alcanzado un radio exacto de $10$ km. Comprueba analíticamente si una estación meteorológica situada en el punto $(6, -8)$ ha sentido el sismo o si se encuentra en el límite exacto de la onda.
Recta y circunferencia
Una recta frente a una circunferencia puede ser secante (dos puntos en común), tangente (uno solo) o exterior (ninguno). Una tangente es siempre perpendicular al radio en el punto de tangencia.
Método. Despeja una variable en la recta, sustitúyela en la ecuación de la circunferencia y obtienes una ecuación de segundo grado. Su discriminante $\Delta$ decide:
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$\Delta>0$: secante (dos puntos).
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$\Delta=0$: tangente (un punto).
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$\Delta<0$: exterior (ninguno).
Tangente en un punto de la circunferencia. El radio $CP$ es perpendicular a la tangente. La pendiente de la tangente es el opuesto del inverso de la pendiente del radio, y se usa la forma punto-pendiente.
Estudia analíticamente la posición relativa entre la órbita de un satélite artificial, modelizada por la circunferencia $x^2+y^2=4$, y la trayectoria rectilínea de un…
Estudia analíticamente la posición relativa entre la órbita de un satélite artificial, modelizada por la circunferencia $x^2+y^2=4$, y la trayectoria rectilínea de un asteroide dada por la ecuación $y=x+2$. Determina los puntos de intersección en caso de que existan.
Calcula la longitud de la superficie libre del agua dentro de una tubería circular de ecuación $x^2+y^2=100$. Se sabe que el nivel del agua se ha estabilizado formando…
Calcula la longitud de la superficie libre del agua dentro de una tubería circular de ecuación $x^2+y^2=100$. Se sabe que el nivel del agua se ha estabilizado formando una cuerda horizontal sobre la recta $y=6$.
Calcula la ecuación de la recta tangente a la trayectoria circular trazada por un lanzador de martillo en el momento exacto en que suelta el cable. La trayectoria del…
Calcula la ecuación de la recta tangente a la trayectoria circular trazada por un lanzador de martillo en el momento exacto en que suelta el cable. La trayectoria del martillo viene dada por la circunferencia $x^2+y^2=25$ y el atleta suelta el cable cuando la bola pasa por el punto $(3, 4)$.
Tangentes que cumplen una condición
Otra forma de decidir si una recta es tangente es usar que la distancia del centro a la recta es igual al radio. Esa idea sirve cuando la recta tiene un dato desconocido.
Esto cubre también las tangentes paralelas a una recta dada (misma pendiente) y las perpendiculares (pendiente opuesta e inversa).
Un dron realiza una maniobra evasiva siguiendo una trayectoria rectilínea dada por la familia de rectas $y=2x+k$. El espacio aéreo restringido alrededor de un radar se…
Un dron realiza una maniobra evasiva siguiendo una trayectoria rectilínea dada por la familia de rectas $y=2x+k$. El espacio aéreo restringido alrededor de un radar se define mediante la circunferencia $x^2+y^2=5$. Determina los valores del parámetro $k$ para los cuales el dron roza el espacio restringido sin llegar a penetrar en él (es decir, la recta es tangente a la circunferencia).
Halla las ecuaciones de las dos rectas tangentes trazadas desde un faro situado en el punto $(0, 4)$ hacia un depósito cilíndrico de combustible cuya base ocupa la…
Halla las ecuaciones de las dos rectas tangentes trazadas desde un faro situado en el punto $(0, 4)$ hacia un depósito cilíndrico de combustible cuya base ocupa la región delimitada por la circunferencia $x^2+y^2=4$. Estas rectas representan los límites de las sombras proyectadas en el suelo.
El diseño de un nudo viario exige trazar dos carreteras rectas que sean tangentes a una plaza circular central cuya ecuación es $x^2+y^2-6x+8y=0$. Además, por motivos de…
El diseño de un nudo viario exige trazar dos carreteras rectas que sean tangentes a una plaza circular central cuya ecuación es $x^2+y^2-6x+8y=0$. Además, por motivos de planificación urbana, estas carreteras deben ser paralelas a una avenida principal de ecuación $3x-4y=0$. Encuentra las ecuaciones de ambas carreteras tangentes.
Dos circunferencias entre sí
Sean $d$ la distancia entre los centros y $r_1$, $r_2$ los radios. La posición se decide así:
| Condición | Posición |
|---|---|
| $d > r_1+r_2$ | exteriores |
| $d = r_1+r_2$ | tangentes exteriores |
| $\lvert r1-r2\rvert < d < r_1+r_2$ | secantes |
| $d = \lvert r_1-r_2\rvert$ | tangentes interiores |
| $d < \lvert r_1-r_2\rvert$ | una dentro de la otra |
Cuando se cortan. Para hallar los puntos de corte, resuelve el sistema de las dos ecuaciones. Si restas las ecuaciones generales, se cancelan $x^2$ e $y^2$ y queda una recta: el eje radical. Esa recta pasa por los puntos de corte.
Estudia la posición relativa entre las frentes de onda generados por dos gotas al caer en un estanque, modelizados por las circunferencias $C_1: x^2+y^2=9$ y…
Estudia la posición relativa entre las frentes de onda generados por dos gotas al caer en un estanque, modelizados por las circunferencias $C_1: x^2+y^2=9$ y $C_2: (x-4)^2+y^2=4$.
Halla la ecuación del eje radical de las dos circunferencias que modelizan el área de influencia de dos antenas de radio: $x^2+y^2-4x+2y-4=0$ y $x^2+y^2+6x-2y+6=0$.
Halla la ecuación del eje radical de las dos circunferencias que modelizan el área de influencia de dos antenas de radio: $x^2+y^2-4x+2y-4=0$ y $x^2+y^2+6x-2y+6=0$.
El sistema GPS de un teléfono celular recibe señales de dos torres de telecomunicaciones. La primera torre está en el origen de coordenadas y estima que el celular está…
El sistema GPS de un teléfono celular recibe señales de dos torres de telecomunicaciones. La primera torre está en el origen de coordenadas y estima que el celular está a $5$ km de distancia. La segunda torre está en el punto $(5, 0)$ y estima que el celular está a $4$ km de distancia. Halla las coordenadas exactas de los dos posibles puntos donde podría encontrarse el teléfono celular calculando la intersección de ambas circunferencias.
Lugares geométricos que son circunferencias
A veces un enunciado no habla de circunferencias, sino de puntos $P(x, y)$ que cumplen una condición con distancias. Para descubrir la figura:
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Escribe la condición con la fórmula de la distancia y elévala al cuadrado.
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Desarrolla y simplifica.
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Si queda $x^2+y^2+Dx+Ey+F=0$ con $r^2>0$, es una circunferencia.
En un experimento de acústica, se busca el lugar geométrico de todos los puntos del plano donde el sonido emitido por un altavoz situado en $A(6, 0)$ se percibe con la…
En un experimento de acústica, se busca el lugar geométrico de todos los puntos del plano donde el sonido emitido por un altavoz situado en $A(6, 0)$ se percibe con la cuarta parte de la intensidad que el sonido emitido por otro altavoz idéntico en el origen $O(0, 0)$. Esto equivale a hallar los puntos $P(x, y)$ cuya distancia al punto $A$ es el doble que su distancia al punto $O$. Demuestra que este lugar geométrico es una circunferencia y halla su centro y su radio.
En un problema de optimización de redes, se requiere encontrar el lugar geométrico de los puntos del plano tales que la suma de los cuadrados de sus distancias a dos…
En un problema de optimización de redes, se requiere encontrar el lugar geométrico de los puntos del plano tales que la suma de los cuadrados de sus distancias a dos servidores fijos situados en $(-2, 0)$ y $(2, 0)$ sea exactamente igual a $20$. Demuestra analíticamente que la figura resultante es una circunferencia y obtén su ecuación.
Vuelve al principio: un colmado a $d$ km de la torre tiene señal si $d\le r$, es decir, si $x^2+y^2\le 25$ con la torre en el origen.