Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Math: 41. GeoGebra 기하 (18) - 원의 중심 및 접선 [링크 복사], [링크+제목 복사]
조회: 12013
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)
12879정성태12/16/202113296오류 유형: 774. Windows Server 2022 + docker desktop 설치 시 WSL 2로 선택한 경우 "Failed to deploy distro docker-desktop to ..." 오류 발생
12878정성태12/15/20218348개발 환경 구성: 617. 윈도우 WSL 환경에서 같은 종류의 리눅스를 다중으로 설치하는 방법
12877정성태12/15/20217010스크립트: 36. 파이썬 - pymysql 기본 예제 코드
12876정성태12/14/20216832개발 환경 구성: 616. Custom Sources를 이용한 Azure Monitor Metric 만들기
12875정성태12/13/20216547스크립트: 35. python - time.sleep(...) 호출 시 hang이 걸리는 듯한 문제
12874정성태12/13/20216558오류 유형: 773. shell script 실행 시 "$'\r': command not found" 오류
12873정성태12/12/20217681오류 유형: 772. 리눅스 - PATH에 등록했는데도 "command not found"가 나온다면?
12872정성태12/12/20217466개발 환경 구성: 615. GoLang과 Python 빌드가 모두 가능한 docker 이미지 만들기
12871정성태12/12/20217581오류 유형: 771. docker: Error response from daemon: OCI runtime create failed
12870정성태12/9/20216164개발 환경 구성: 614. 파이썬 - PyPI 패키지 만들기 (4) package_data 옵션
12869정성태12/8/20218415개발 환경 구성: 613. git clone 실행 시 fingerprint 묻는 단계를 생략하는 방법
12868정성태12/7/20216987오류 유형: 770. twine 업로드 시 "HTTPError: 400 Bad Request ..." 오류 [1]
12867정성태12/7/20216675개발 환경 구성: 612. 파이썬 - PyPI 패키지 만들기 (3) entry_points 옵션
12866정성태12/7/202114046오류 유형: 769. "docker build ..." 시 "failed to solve with frontend dockerfile.v0: failed to read dockerfile ..." 오류
12865정성태12/6/20216742개발 환경 구성: 611. 파이썬 - PyPI 패키지 만들기 (2) long_description, cmdclass 옵션
12864정성태12/6/20215202Linux: 46. WSL 환경에서 find 명령을 사용해 파일을 찾는 방법
12863정성태12/4/20217122개발 환경 구성: 610. 파이썬 - PyPI 패키지 만들기
12862정성태12/3/20215874오류 유형: 768. Golang - 빌드 시 "cmd/go: unsupported GOOS/GOARCH pair linux /amd64" 오류
12861정성태12/3/20218100개발 환경 구성: 609. 파이썬 - "Windows embeddable package"로 개발 환경 구성하는 방법
12860정성태12/1/20216189오류 유형: 767. SQL Server - 127.0.0.1로 접속하는 경우 "Access is denied"가 발생한다면?
12859정성태12/1/202112378개발 환경 구성: 608. Hyper-V 가상 머신에 Console 모드로 로그인하는 방법
12858정성태11/30/20219639개발 환경 구성: 607. 로컬의 USB 장치를 원격 머신에 제공하는 방법 - usbip-win
12857정성태11/24/20217078개발 환경 구성: 606. WSL Ubuntu 20.04에서 파이썬을 위한 uwsgi 설치 방법
12856정성태11/23/20218883.NET Framework: 1121. C# - 동일한 IP:Port로 바인딩 가능한 서버 소켓 [2]
12855정성태11/13/20216234개발 환경 구성: 605. Azure App Service - Kudu SSH 환경에서 FTP를 이용한 파일 전송
12854정성태11/13/20217791개발 환경 구성: 604. Azure - 윈도우 VM에서 FTP 여는 방법
... 16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  [30]  ...