De radii van twee concentrische cirkels zijn 16 cm en 10 cm. AB is een diameter van de grotere cirkel. BD raakt de kleinere cirkel die het bij D aanraakt. Wat is de lengte van AD?

De radii van twee concentrische cirkels zijn 16 cm en 10 cm. AB is een diameter van de grotere cirkel. BD raakt de kleinere cirkel die het bij D aanraakt. Wat is de lengte van AD?
Anonim

Antwoord:

#bar (AD) = 23,5797 #

Uitleg:

De oorsprong aannemen #(0,0)# als het gemeenschappelijke centrum voor # C_i # en # C_e # en bellen # R_i = 10 # en # R_e = 16 # het raakpunt # P_0 = (x_0, y_0) # is op de kruising #C_i nn C_0 # waar

# C_i-> x ^ 2 + y ^ 2 ^ 2 = r_i #

# C_e-> x ^ 2 + y ^ 2 ^ 2 = r_e #

# C_0 -> (x-r_e) ^ 2 + y ^ 2 = r_0 ^ 2 #

hier # r_0 ^ 2 = r_e ^ 2-r_i ^ 2 #

Oplossen voor #C_i nn C_0 # wij hebben

# {(X ^ 2 + y ^ 2 = r_i ^ 2), ((x-r_e) ^ 2 + y ^ 2 = r_e ^ 2- ^ r_i 2):} #

De eerste van de tweede vergelijking aftrekken

# -2xr_e + r_e ^ 2 = r_e ^ 2- ^ r_i 2-r_i ^ 2 # zo

# x_0 = r_i ^ 2 / r_e # en # y_0 ^ 2 = r_i ^ 2-x_0 ^ 2 #

Eindelijk is de gezochte afstand

#bar (AD) = sqrt ((r_e + x_0) ^ 2 + y_0 ^ 2) = sqrt (r_e ^ 2 + 3r_i ^ 2) #

of

#bar (AD) = 23,5797 #

Uitleg:

Als #bar (BD) # is raaklijn aan # C_i # dan #hat (ODB) = pi / 2 # dus we kunnen pythagoras toepassen:

#bar (OD) ^ 2 + bar (DB) ^ 2 = bar (OB) ^ 2 # het bepalen van # R_0 #

# r_0 ^ 2 = balk (OB) ^ 2-balk (OD) ^ 2 = r_e ^ 2-r_i ^ 2 #

Het punt # D # coördinaten, genoemd # (X_0, y_0) # moet worden verkregen voordat de gezochte afstand wordt berekend #bar (AD) #

Er zijn veel manieren om dat te doen. Een alternatieve methode is

# Y_0 = bar (BD) sin (pet (OBD)) # maar #sin (pet (OBD)) = bar (OD) / bar (OB) #

dan

# y_0 = sqrt (r_e ^ 2-r_i ^ 2) (r_i / r_e) # en

# X_0 = sqrt (r_i ^ 2- ^ y_0 2) #

Per gegeven gegevens wordt de bovenstaande figuur getekend.

O is het gemeenschappelijke centrum van twee concentrische cirkels

#AB -> "diameter van de grotere cirkel" #

# AO = OB -> "straal van de grotere cirkel" = 16 cm #

#DO -> "straal van de kleinere cirkel" = 10cm #

#BD -> "raakt aan de kleinere cirkel" -> / _ BDO = 90 ^ @ #

Laat # / _ DOB = theta => / _ AOD = (180-theta) #

In #Delta BDO-> cos / _BOD = costheta = (OD) / (OB) = 10/16 #

Toepassing van de cosinuswet in # Delta ADO # we krijgen

AD # ^ 2 = AO ^ 2 + DO ^ 2-2AO * Docos / _AOD #

# => AD ^ 2 = AO ^ 2 + DO ^ 2-2AO * Docos (180-theta) #

# => AD ^ 2 = AO ^ 2 + DO ^ 2 + 2AO * DOcostheta #

# => AD ^ 2 = AO ^ 2 + DO ^ 2 + 2AO * Doxx (OD) / (OB) #

# => AD ^ 2 = 16 ^ 2 + 10 ^ 2 + 2xx16xx10xx10 / 16 #

# => AD ^ 2 = 556 #

# => AD = sqrt556 = 23.58cm #