Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 41. GeoGebra 기하 (18) - 원의 중심 및 접선 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 19580
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
 




... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  [100]  101  102  103  104  105  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11429정성태1/9/201818441개발 환경 구성: 348. ASP.NET Core 2.1 Preview 버전 적용 방법
11428정성태1/6/201821219개발 환경 구성: 347. WinForm 프로젝트를 WPF 프로젝트 유형으로 변경하는 방법파일 다운로드1
11427정성태1/5/201819236오류 유형: 445. vcpkg 빌드 오류 - Starting the CLR failed with HRESULT 80040153
11426정성태1/5/201828902오류 유형: 444. curl로 호출할 때 발생하는 오류 정리
11425정성태1/4/201819478개발 환경 구성: 346. ASP.NET Core Web Application을 IIS에서 호스팅하는 방법 (2)
11424정성태1/4/201819049개발 환경 구성: 345. ASP.NET Core 프로젝트를 명령행에서 빌드하는 방법
11423정성태1/3/201837311VC++: 123. 내가 만든 코드보다 OpenCV의 속도가 월등히 빠른 이유 [8]파일 다운로드2
11422정성태1/2/201827941.NET Framework: 723. C# - OpenCvSharp 사용 시 C/C++을 이용한 속도 향상 (for 루프 연산) [4]파일 다운로드1
11421정성태1/2/201819697오류 유형: 443. Visual Studio - nuget configuration is invalid
11420정성태12/30/201723810.NET Framework: 722. C# - Windows 10 운영체제의 데스크톱 앱에서 음성인식(SpeechRecognizer) 사용하는 방법 [3]파일 다운로드1
11419정성태12/23/201725964.NET Framework: 721. WebClient 타입의 ...Async 메서드 호출은 왜 await + 동기 호출 시 hang 현상이 발생할까요? [2]파일 다운로드1
11418정성태12/23/201735749.NET Framework: 720. 비동기 메서드 내에서 await 시 ConfigureAwait 호출 의미 [2]파일 다운로드1
11417정성태12/22/201721592.NET Framework: 719. Task를 포함하는 async 메서드의 동작 방식 [2]
11416정성태12/21/201719257.NET Framework: 718. AsyncTaskMethodBuilder.Create() 메서드 동작 방식 [2]
11415정성태12/21/201720974.NET Framework: 717. Task를 포함하지 않는 async 메서드의 동작 방식 [6]
11414정성태12/21/201728130.NET Framework: 716. async 메서드의 void 반환 타입 사용에 대하여파일 다운로드2
11413정성태12/20/201722441개발 환경 구성: 344. 윈도우 10 - TTS 및 음성 인식을 위한 환경 설정
11412정성태12/20/201725050.NET Framework: 715. C# - Windows 10 운영체제의 데스크톱 앱에서 TTS(SpeechSynthesizer) 사용하는 방법 [1]파일 다운로드1
11411정성태12/20/201723349사물인터넷: 15. 라즈베리 파이용 C++ 프로젝트에 SSL Socket 적용
11410정성태12/20/201735637.NET Framework: 714. SSL Socket 예제 - C/C++ 서버, C# 클라이언트 [1]파일 다운로드1
11409정성태12/18/201741602VC++: 122. 오픈 소스 라이브러리를 쉽게 빌드해 주는 "C++ Package Manager for Windows: vcpkg" [7]
11408정성태12/18/201721267.NET Framework: 713. C# - SharpDX + DXGI를 이용한 윈도우 화면 캡처 소스 코드 + Direct2D 출력 + OpenCV (2)파일 다운로드1
11407정성태12/18/201724153.NET Framework: 712. C# - SharpDX + DXGI를 이용한 윈도우 화면 캡처 소스 코드 + Direct2D 출력 + OpenCV [1]파일 다운로드1
11406정성태12/17/201746540.NET Framework: 711. C# - OpenCvSharp의 Mat 데이터 조작 방법 [5]파일 다운로드1
11405정성태12/17/201742491.NET Framework: 710. C# - OpenCvSharp을 이용한 Webcam 영상 처리 + Direct2D [1]파일 다운로드1
11404정성태12/16/201729822.NET Framework: 709. C# - OpenCvSharp을 이용한 동영상(avi, mp4, ...) 처리 + Direct2D [7]파일 다운로드1
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  [100]  101  102  103  104  105  ...