Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 41. GeoGebra 기하 (18) - 원의 중심 및 접선 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 12080
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 3개 있습니다.)

GeoGebra 기하 (18) - 원의 중심 및 접선

지오지브라 수학 앱을 이용해,

GeoGebra 기하 - 컴퍼스와 자를 이용한 작도 프로그램
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11568

이번엔 원의 중심을 결정하고 접선도 그어 보겠습니다. 우선, 중심의 경우 지난 글에서 이미 답이 나왔습니다.

GeoGebra 기하 (8) - 호(Arc)의 이등분
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11578

즉 아무 원호나 2개 그어,

circle_tangent_line_1.png

그것의 수직 이등분선(Perpendicular Bisector)이 만나는 점이 원의 중심입니다.

circle_tangent_line_2.png

자, 그렇게 해서 점의 중심을 정했으면 이제 원 위에 있는 임의의 점에 대한 접선을 구하는 것이 가능합니다. 접선은,

circle_tangent_line_3.png

점 K와 원의 중심 A를 이은 선과 수직이기 때문에 선분 AK에 대해 점 K에서 Perpendicular Line을 이용해 수직선을 그어주면 됩니다.

circle_tangent_line_4.png

여기서 약간의 방정식을 정리해 보면, 점 A가 (0,0) 좌표에 있고 반지름이 3인 원의 방정식은 다음과 같습니다.

(x - x0)2 + (y - y0)2 = d2 (d == 반지름)

x0 = 0
y0 = 0
d = 3

x2 + y2 = 32

일반화 시켜 점 (x1, y1)이라고 하면,

x12 + y12 =  d2

그리고 직선 AK의 방정식은 점 K(x1, y1)를 지나므로,

y = (y1 / x1) * x

이때의 접선의 기울기는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

m = 직선 AK의 기울기
m = (y1 / x1)

m' = 점 K에서의 접선의 기울기
m * m' = -1 (수직이므로 기울기를 곱한 경우 -1)

m' = -(x1 / y1)

따라서 해당 기울기를 가진 접선의 방정식은,

y = -(x1 / y1)(x - x1) + y1

와 같습니다. 실제로 "Steps"에 나온 점 K의 위치를 이용해 직선의 방정식을 구해 볼까요? ^^

circle_tangent_line_5.png

위와 같이 "Steps"를 통해서 보면 점 K의 위치가 (2.5, 1.6)임을 알 수 있습니다. 따라서 이것을 방정식에 대입해 보면,

x1 = 2.5
y1 = 1.6

y = -(2.5 / 1.6)(x - 2.5) + 1.6
  = -1.5625(x - 2.5) + 1.6
  = -1.5625x + 3.90625 + 1.6
  = -1.5625x + 5.50625

와 같이 구할 수 있고, 이것을 역시 "Steps"에 나온 접선의 방정식과 비교해 보면,

circle_tangent_line_6.png

-9 = -2.5x - 1.6y
9 = 2.5x + 1.6y
1.6y = -2.5x + 9
y = -(2.5 / 1.6)x + (9 / 1.6)
  = -1.5625x + 5.625

와 같이 나옵니다. y 절편에서 0.11875 정도의 오차가 있는데요, 이것은 지오지브라가 보여준 K의 좌표 (2.5, 1.6)에 소수점 2자리 이하의 값을 보여주지 않기 때문에 정확한 좌표 값에 의한 것이 아니므로 발생합니다.

참고로, 지오지브라에서 보여준 접선의 방정식은 이렇게도 구할 수 있습니다.

y = -(x1 / y1)(x - x1) + y1 (접선의 방정식)
yy1 = -(x1)(x - x1) + y12 (양변에 y1을 곱)
    = -x1x + x12 + y12

x1x + yy1 = x12 + y12

x1x + y1y = d2

점 K == (2.5, 1.6)이므로,
2.5x + 1.6y = 32

그러니까, 원점 (0,0)을 기준으로 한 원이 있을 때, 점의 좌표만 알면 그것의 x1, y1값과 반지름을 그대로 "x1x + y1y = d2" 공식에 넣고 y에 대해서 정리해 주면 접선의 방정식이 구해지는 것입니다.




마지막으로, 원 위에 있는 점이 아닌, 원 바깥에 있는 점을 지나는 접선을 작도해 보겠습니다.

circle_tangent_line_7.png

간단하게, 원의 중심 A와 점 C를 잇는 선분의 이등분(Midpoint or Center) 위치에서 원을 그려 생기는 2개의 교점을 선(Line)으로 연결하면 됩니다.

circle_tangent_line_8.png

왜 그런지는 원주각 정리를 떠올리면 됩니다.

circle_tangent_line_9.png

선분 AC를 지름으로 한 원이므로 중심각은 180도이고, 2개의 교점(E, F)과 이룬 각 CEA와 각 CFA는 원주각이므로 1/2이 되어 90도가 됩니다. 따라서, 점 A를 중심으로 한 원의 입장에서 보면 해당 교점들과 연결한 선은 90도를 이루므로 접선이 되는 것입니다.

(첨부 파일은 이 글의 작도를 담은 파일입니다.)




Basic Tools
    Move
    Point
    Segment
    Line
    Polygon
    Circle with Center through Point

Edit
    Show / Hide Label
    Show / Hide Object

Construct
    Midpoint or Center
    Perpendicular Line
    Perpendicular Bisector
    Parallel Line
    Angle Bisector

Measure
    Angle
    Angle with Given Size
    Distance or Length

Lines
    Segment
    Segment with Given Length
    Line
    Ray

Circles
    Circle with Center through Point
    Compass
    Circumcircular Arc

Polygons
    Polygon
    Regular Polygon

GeoGebra 메뉴 관련 기능
    Steps - https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11568




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 7/9/2018]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 46  [47]  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12455정성태12/15/20208763오류 유형: 693. DLL 로딩 시 0x800704ec - This Program is Blocked by Group Policy
12454정성태12/15/20209363Windows: 184. Windows - AppLocker의 "DLL Rules"를 이용해 임의 경로에 설치한 DLL의 로딩을 막는 방법 [1]
12453정성태12/14/202010299.NET Framework: 984. C# - bool / BOOL / VARIANT_BOOL에 대한 Interop [1]파일 다운로드1
12452정성태12/14/202010523Windows: 183. 설정은 가능하지만 구할 수는 없는 TcpTimedWaitDelay 값
12451정성태12/14/20209685Windows: 182. WMI Namespace를 열거하고, 그 안에 정의된 클래스를 열거하는 방법 [5]
12450정성태12/13/202010402.NET Framework: 983. C# - TIME_WAIT과 ephemeral port 재사용파일 다운로드1
12449정성태12/11/202010796.NET Framework: 982. C# - HttpClient에서의 ephemeral port 재사용 [2]파일 다운로드1
12448정성태12/11/202012430.NET Framework: 981. C# - HttpWebRequest, WebClient와 ephemeral port 재사용파일 다운로드1
12447정성태12/10/202010556.NET Framework: 980. C# - CopyFileEx API 사용 예제 코드파일 다운로드1
12446정성태12/10/202011215.NET Framework: 979. C# - CoCreateInstanceEx 사용 예제 코드파일 다운로드1
12445정성태12/8/20208611오류 유형: 692. C# Marshal.PtrToStructure - The structure must not be a value class.파일 다운로드1
12444정성태12/8/20209403.NET Framework: 978. C# - GUID 타입 전용의 UnmanagedType.LPStruct [1]파일 다운로드1
12443정성태12/8/20209297.NET Framework: 977. C# PInvoke - C++의 매개변수에 대한 마샬링을 tlbexp.exe를 이용해 확인하는 방법
12442정성태12/4/20208149오류 유형: 691. Visual Studio - Build Events에 robocopy를 사용할때 "Invalid Parameter #1" 오류가 발행하는 경우
12441정성태12/4/20207814오류 유형: 690. robocopy - ERROR : No Destination Directory Specified.
12440정성태12/4/20208848오류 유형: 689. SignTool Error: Invalid option: /as
12439정성태12/4/202010106디버깅 기술: 176. windbg - 특정 Win32 API에서 BP가 안 걸리는 경우 (2) [1]
12438정성태12/2/202010063오류 유형: 688. .Visual C++ - Error C2011 'sockaddr': 'struct' type redefinition
12437정성태12/1/20209732VS.NET IDE: 155. pfx의 암호 키 파일을 Visual Studio 없이 등록하는 방법
12436정성태12/1/202010027오류 유형: 687. .NET Core 2.2 빌드 - error MSB4018: The "RazorTagHelper" task failed unexpectedly.
12435정성태12/1/202015473Windows: 181. 윈도우 환경에서 클라이언트 소켓의 최대 접속 수 (4) - ReuseUnicastPort를 이용한 포트 고갈 문제 해결 [1]파일 다운로드1
12434정성태11/30/202010785Windows: 180. C# - dynamicport 값의 범위를 알아내는 방법
12433정성태11/29/20209832Windows: 179. 윈도우 환경에서 클라이언트 소켓의 최대 접속 수 (3) - SO_PORT_SCALABILITY파일 다운로드1
12432정성태11/29/202011234Windows: 178. 윈도우 환경에서 클라이언트 소켓의 최대 접속 수 (2) - SO_REUSEADDR [1]파일 다운로드1
12431정성태11/27/20209165.NET Framework: 976. UnmanagedCallersOnly + C# 9.0 함수 포인터 사용 시 x86 빌드에서 오동작하는 문제파일 다운로드1
12430정성태11/27/20209907오류 유형: 686. Ubuntu - E: The repository 'cdrom://...' does not have a Release file.
... 46  [47]  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ...