0 Daumen
1,1k Aufrufe

geg. :   K: \( x^{2} \) +\( y^{2} \) - 6x - 2y - 15 = 0 , g: y=-3/4x+1


ges. : Berechnen Sie die Berührpunkte P1 und P2 der Tangenten an den Kreis, die parallel zu g verlaufen und wie lautet die Gleichung der Tangenten.


Mein Ansatz:

Man benötigt erstmal eine Hilfsgerade, also h: y=-3/4x+n

Jetzt habe ich die gerade in K eingesetzt : K: x^2 + (-3/4x+n)^2- 6x - 2*(-3/4x+n) - 15 = 0

und dann bis hier umgeformt : x^2-24/25 nx + 16/25 n^2 - 84/25x - 32/25n -48/5 = 0

Jetzt komme ich nicht weiter. Ich muss doch die Diskriminante gleich Null setzten, aber wie ??

Avatar von

4 Antworten

0 Daumen
 
Beste Antwort

Aloha :)

Wir schreiben zunächst die Kreisgleichung etwas um:$$K:\;0=x^2+y^2-6x-2y-15=(x^2-6x+9)-9+(y^2-2y+1)-1-15$$$$K:\;(x-3)^2+(y-1)^2=25$$Der Kreis hat also den Mittelpunkt \(M(3|1)\) und den Radius \(R=5\).

Jetzt schreiben wir die Geradengleichung um:$$g:\;\binom{x}{y}=\binom{x}{\frac{3}{4}x+1}=\binom{0}{1}+x\binom{1}{\frac{3}{4}}$$Man erkennt den Richtungsvektor der Geraden. Dazu gibt es zwei senkrechte Vektoren$$\vec v_1=\binom{-\frac{3}{4}}{1}\quad;\quad \vec v_2=\binom{\frac{3}{4}}{-1}$$wobei beide die Länge \(\sqrt{1+\frac{9}{16}}=\frac{5}{4}\) haben.

Damit können wir die Berührpunkte bestimmen:

$$\vec p_1=\vec m+\frac{R}{5/4}\vec v_1=\binom{3}{1}+\frac{5}{5/4}\binom{-\frac{3}{4}}{1}=\binom{3}{1}+4\binom{-\frac{3}{4}}{1}=\binom{0}{5}$$$$\vec p_2=\vec m+\frac{R}{5/4}\vec v_2=\binom{3}{1}+\frac{5}{5/4}\binom{\frac{3}{4}}{-1}=\binom{3}{1}+4\binom{\frac{3}{4}}{-1}=\binom{6}{-3}$$Also haben wir: \(P_1(0|5)\;;\;P_2(6|-3)\).

Die Gleichungen der Tangenten sind nun:$$t_1:\;\vec x_1=\binom{0}{5}+x\binom{1}{\frac{3}{4}}\quad;\quad t_2:\;\vec x_2=\binom{6}{-3}+x\binom{1}{\frac{3}{4}}=\binom{0}{-7,5}+x\binom{1}{\frac{3}{4}}$$Das kann man auch als Funktionsgleichungen schreiben:

$$t_1:\;\vec x_1=\binom{x}{5+\frac{3}{4}x}\quad;\quad t_2:\;\vec x_2=\binom{x}{-7,5+\frac{3}{4}x}$$$$t_1:\;y=5+\frac{3}{4}x\quad;\quad t_2:\;y=-7,5+\frac{3}{4}x$$

Avatar von 152 k 🚀
0 Daumen

Zusammenfassen und pq-Formel anwenden. Diskriminante ist der Term unter der Wurzel. Aber das Einsetzen ist fehlerhaft.

x2+(-3/4x+1)2-6x-2(-3/4+1)-15=0

Avatar von 123 k 🚀

Wie soll ich das noch weiter zusammenfassen ?

Es sollte heißen:

x2+(-3/4x+n)2-6x-2(-3/4x+n)-15=0

Klammern auflösen:

x2+9/16x2-3/2xn+n2+6x+3/2x-2n-15=0

jetzt alles mit x2, mit x und alles ohne x zusammenfassen

Da bekomme ich : 25/16x^2 - 3/2xn + n^2 - 9/2x - 2n - 15 = 0

ich bekomme:

25/16·x2+(15+3n)/2·x+2n-15=0  |·25/16

Dann pq-Formel.

0 Daumen

geg. : K: \( x^{2} + y^{2}  - 6x - 2y =15\)        g: \(y=\red{-\frac{3}{4}}x+1\)

Lösung mittels impliziter Differenzierung:

 \(k(x,y)= x^{2} + y^{2}  - 6x - 2y -15\) 

\(k_x(x,y)= 2x - 6\)

\(k_y(x,y)=  2y  - 2\)

\(k'(x)= -\frac{k_x(x,y)}{k_y(x,y)}=-\frac{ x - 3}{y - 1}\)

\(\red{-\frac{3}{4}}=-\frac{ x - 3}{y - 1}\)

\(\frac{3}{4}=\frac{ x - 3}{y - 1}\)

\(y=\frac{4}{3}x-3\)

Diese Gerade schneidet den Kreis in den beiden Berührpunkten. Dann die Tangenten aufstellen.

Unbenannt.JPG

Avatar von 40 k
0 Daumen

Der Kreismittelpunkt wurde dir mit (3 | 1) bereits berechnet. Berechne dann die Schnittpunkte einer Geraden h durch M senkrecht zu g mit dem Kreis.

h(x) = 4/3·(x - 3) + 1 = 4/3·(x - 3) + 1 = 4/3·x - 3

Also in K einsetzen

x^2 + (4/3·x - 3)^2 - 6·x - 2·(4/3·x - 3) - 15 = 0 --> x = 6 ∨ x = 0

Damit brauchen wir noch die y-Koordinaten durch einsetzen in h

h(0) = -3 → (0 | -3)
h(6) = 5 → (6 | 5)

Das sind die Punkte in denen du die Tangente aufstellst

t1(x) = - 3/4·(x - 0) - 3 = -3/4·x - 3
t2(x) = - 3/4·(x - 6) + 5 = 19/2 - 3/4·x

Skizze

~plot~ 1+sqrt(-x^2+6x+16);1-sqrt(-x^2+6x+16);-3/4x-3;19/2-3/4x;[[-12|12|-9|9]] ~plot~

Avatar von 488 k 🚀

Wenn du das auch noch über dein Verfahren haben möchtest bei dem die Determinante auf Null gesetzt wird, kannst du dich nochmals melden.

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community