Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 41. GeoGebra 기하 (18) - 원의 중심 및 접선 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 11881
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
 




... 16  17  18  [19]  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13144정성태10/20/20225682.NET Framework: 2059. ClrMD를 이용해 윈도우 환경의 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13143정성태10/19/20226208오류 유형: 821. windbg/sos - Error code - 0x000021BE
13142정성태10/18/20224889도서: 시작하세요! C# 12 프로그래밍
13141정성태10/17/20226696.NET Framework: 2058. [in,out] 배열을 C#에서 C/C++로 넘기는 방법 - 세 번째 이야기파일 다운로드1
13140정성태10/11/20226044C/C++: 159. C/C++ - 리눅스 환경에서 u16string 문자열을 출력하는 방법 [2]
13139정성태10/9/20225904.NET Framework: 2057. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 모든 닷넷 모듈을 추출하는 방법파일 다운로드1
13138정성태10/8/20227182.NET Framework: 2056. C# - await 비동기 호출을 기대한 메서드가 동기로 호출되었을 때의 부작용 [1]
13137정성태10/8/20225566.NET Framework: 2055. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프로부터 닷넷 모듈을 추출하는 방법
13136정성태10/7/20226150.NET Framework: 2054. .NET Core/5+ SDK 설치 없이 dotnet-dump 사용하는 방법
13135정성태10/5/20226381.NET Framework: 2053. 리눅스 환경의 .NET Core 3/5+ 메모리 덤프를 분석하는 방법 - 두 번째 이야기
13134정성태10/4/20225094오류 유형: 820. There is a problem with AMD Radeon RX 5600 XT device. For more information, search for 'graphics device driver error code 31'
13133정성태10/4/20225436Windows: 211. Windows - (commit이 아닌) reserved 메모리 사용량 확인 방법 [1]
13132정성태10/3/20225309스크립트: 42. 파이썬 - latexify-py 패키지 소개 - 함수를 mathjax 식으로 표현
13131정성태10/3/20227952.NET Framework: 2052. C# - Windows Forms의 데이터 바인딩 지원(DataBinding, DataSource) [2]파일 다운로드1
13130정성태9/28/20225086.NET Framework: 2051. .NET Core/5+ - 에러 로깅을 위한 Middleware가 동작하지 않는 경우파일 다운로드1
13129정성태9/27/20225374.NET Framework: 2050. .NET Core를 IIS에서 호스팅하는 경우 .NET Framework CLR이 함께 로드되는 환경
13128정성태9/23/20227946C/C++: 158. Visual C++ - IDL 구문 중 "unsigned long"을 인식하지 못하는 #import파일 다운로드1
13127정성태9/22/20226400Windows: 210. WSL에 systemd 도입
13126정성태9/15/20227007.NET Framework: 2049. C# 11 - 정적 메서드에 대한 delegate 처리 시 cache 적용
13125정성태9/14/20227195.NET Framework: 2048. C# 11 - 구조체 필드의 자동 초기화(auto-default structs)
13124정성태9/13/20226922.NET Framework: 2047. Golang, Python, C#에서의 CRC32 사용
13123정성태9/8/20227379.NET Framework: 2046. C# 11 - 멤버(속성/필드)에 지정할 수 있는 required 예약어 추가
13122정성태8/26/20227392.NET Framework: 2045. C# 11 - 메서드 매개 변수에 대한 nameof 지원
13121정성태8/23/20225379C/C++: 157. Golang - 구조체의 slice 필드를 Reflection을 이용해 변경하는 방법
13120정성태8/19/20226812Windows: 209. Windows NT Service에서 UI를 다루는 방법 [3]
13119정성태8/18/20226384.NET Framework: 2044. .NET Core/5+ 프로젝트에서 참조 DLL이 보관된 공통 디렉터리를 지정하는 방법
... 16  17  18  [19]  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ...