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Circunferencia

La circunferencia es una curva plana y cerrada tal que todos sus puntos están a igual distancia del centro.[1]

Una circunferencia es el lugar geométrico de los puntos de un plano que equidistan a otro punto llamado centro.

Distíngase de círculo, cuyo lugar geométrico queda determinado por una circunferencia y la región del plano que encierra esta.

Historia

El interés por conocer la longitud de una circunferencia surge en Babilonia. Cuando usaban los carros con ruedas, era primordial relacionar el diámetro o radio con la circunferencia.[2]

Terminología frecuente

 

Elementos relevantes de la circunferencia, heredados por el círculo:

  • El centro es el punto equidistante a todos los puntos de una circunferencia. Señalado con el nombre   en la figura.
  • Un radio es cualquier segmento que une el centro de la circunferencia con un punto cualquiera de la misma. El radio también es la longitud de los segmentos del mismo nombre. Señalado con el nombre   en la figura.
  • Un diámetro es cualquier segmento que une dos puntos de la circunferencia pasando por su centro. El diámetro también es la longitud de los segmento del mismo nombre. Señalado con el nombre   en la figura.
  • El perímetro es el contorno de la circunferencia y su longitud. Señalado con el nombre   en la figura.
     
  • Una cuerda es cualquier segmento que une dos puntos de una circunferencia. El diámetro es una cuerda de máxima longitud. Segmento verde en la figura.
  • Un arco es cualquier porción de circunferencia delimitada por dos puntos sobre esta. Se dice también que una cuerda subtiende cada arco que determinan sus extremos. Línea curva azul en la figura.
  • Una flecha o sagita respecto una cuerda es el segmento de su mediatriz que hay entre esta cuerda y el arco que determina esta, sin pasar por el centro. Segmento rojo en la figura.
  • Una semicircunferencia es cualquier arco delimitado por los extremos de un diámetro.

Perímetro

La longitud de una circunferencia en función del radio   o del diámetro   es:

   

donde   es la constante pi.

Área

El área del círculo o de la región del plano delimitada por una circunferencia:

A =     

Propiedades

Solo las rectas que contengan el centro de la circunferencia pueden ser un eje de simetría de esta.
Los puntos de la circunferencia sobre cualquier perpendicular a las recta que pasa por el centro son equidistantes a esta. Al construir un triángulo isósceles con dos radios y la perpendicular queda probado que son equidistantes a la recta que ahora se le puede llamar recta de simetría.
Las circunferencias son invariantes a cualquier rotación con el eje en el centro de esta circunferencia.
Trivial después de entender que los radios sufren una rotación, por tanto, no modifican su longitud ni su origen común, ya que se trata de un desplazamiento del plano y por tanto una isometría.

Posiciones relativas respecto la circunferencia

Los puntos

 

Posiciones de los puntos respecto de la circunferencia:

  • Un punto exterior es el que está a una distancia mayor al radio de la circunferencia respecto la posición de su centro.
  • Un punto interior es el que está a una distancia menor al radio de la circunferencia respecto la posición de su centro.

Las rectas

 

Posiciones de las rectas respecto de la circunferencia:

  • Una recta exterior es cualquier recta que no tiene puntos en común con la circunferencia.
  • Una recta tangente es cualquier recta que toca la circunferencia en un único punto.
  • Una recta secante es cualquier recta que corta la circunferencia en dos puntos.[3]

Se llama punto de tangencia cada uno de los puntos que comparte la circunferencia con los diferentes elementos tangentes, es decir, el punto donde se produce la tangencia. En todo punto de la circunferencia se pueden hacer tangencias.

Propiedades
Toda recta tangente a una circunferencia es perpendicular al radio que contiene el punto de tangencia.
Por reducción al absurdo, se puede suponer que no es perpendicular, por tanto, se puede construir un triángulo isósceles con otro radio, probando así que hay otro punto de tangencia diferente al primero y como este debería ser único implica la negación de que no sean perpendiculares y por tanto es un ángulo recto.

Entre circunferencias

Posiciones entre circunferencias:

 
  • Una circunferencia es exterior a otra, si todos sus puntos son exteriores a esta otra. Véase la figura 1 y 8.
  • Una circunferencia es interior a otra, si todos sus puntos son interiores a esta otra. Véase la figura 5.
  • Una circunferencia es circundante a otra, si todos sus puntos no son interiores a esta otra que a su vez no es exterior a la primera. Véase las figuras 7 y 8.
  • Una circunferencia es tangente exterior a otra, si tienen un único punto común y todos los demás puntos de una son exteriores a la otra. Véase la figura 2.
  • Una circunferencia circundante es tangente exterior a otra, si tienen un único punto común. Véase la figura 7.
  • Una circunferencia es tangente interior a otra, si tienen un único punto común y todos los demás puntos de una son interiores a la otra. Véase la figura 4.
  • Una circunferencia es secante a otra, si se cortan en dos puntos distintos. Véase la figura 3.
  • Una circunferencia es secante ortogonalmente a otra, si el ángulo de su intersección es recto, es decir, sus rectas tangentes en cada una de las intersecciones son perpendiculares.
  • Son excéntricas las circunferencias que no tienen el mismo centro.
  • Son concéntricas las circunferencias que tienen el mismo centro, es decir, las que no son excéntricas.
  • Son coincidentes las circunferencias que tienen el mismo centro y el mismo radio, es decir, que todos los puntos de una son los de la otra y viceversa. Véase la figura 6.
Propiedades
Los centros de las circunferencias tangentes están alineados con el punto de tangencia.
Como la recta tangente en el punto es perpendicular al radio, implica que todos los radios son perpendiculares a dicha recta tangente en el mismo punto, es decir, todos los centros están alineados.

Ángulos en una circunferencia

 

Posición de los ángulos respecto de una circunferencia, puede ser:

  • Un ángulo central es el que tiene su vértice en el centro de la circunferencia.[4]​ Véase la figura 1.
  • Un ángulo inscrito es el que tiene su vértice sobre la circunferencia cuyos lados determinan una cuerdas cada uno en la dicha circunferencia.[4]​ Véase la figura 2.
  • Un ángulo semi-inscrito es el que tiene su vértice sobre la circunferencia y uno de sus lados secantes determina una cuerda y el otro una recta tangente a la circunferencia, es decir, que el vértice es un punto de tangencia.[4]​ Véase la figura 3.
  • Un ángulo ex-inscrito es el que tiene su vértice sobre la circunferencia y uno de sus lados determina una cuerda y la prolongación del otro determina otra cuerda, es decir, es el ángulo exterior de un ángulo inscrito.[5]​ Véase la figura 4.
  • Un ángulo interior es el que tiene su vértice en el interior de la circunferencia.[4]​ Véase la figura 5.
  • Un ángulo exterior es el que tiene su vértice en el exterior de la circunferencia y cada lado es tangente o secante a la circunferencia.[4]​ Véanse las figuras 6,7 y 8.
Propiedades
 

En el ángulo central su amplitud   y el radio   de la circunferencia, determina la longitud del arco   resaltado en la figura en azul. Si el ángulo está en grados:

   
El ángulo central indica qué fracción de circunferencia que tiene el arco, así, si   entonces:
 

Es decir, el arco es directamente proporcional al ángulo central, y que simplificando queda la fórmula buscada.

Si el ángulo está en radianes:

   
 

El arco capaz relaciona el ángulo central, inscrito, semi-inscrito y ex-inscrito siempre que las intersecciones de los lados mantengan la misma distancia.

Si el ángulo inscrito, semi-inscrito y ex-inscrito tienen la misma amplitud  , entonces, determinan la misma longitud de arco, de color azul en la imagen, sobre una misma circunferencia de radio  . Si el ángulo está en grados:

   
Como el ángulo central mide el doble que el ángulo inscrito, semi-inscrito y ex-inscrito, este hecho se sustituye en la fórmula usada en el ángulo central quedando:
 

Simplificando queda la fórmula buscada.

Si el ángulo está en radianes:

   

Diversos tipos de ángulos aparecen en el análisis de la potencia de un punto respecto de una circunferencia.

Inscripción y circunscripción

Diremos que una circunferencia está circunscrita a un polígono cuando todos los vértices de dicho polígono están sobre esta, se dice que este polígono está inscrito.

Diremos que una circunferencia está inscrita a un polígono cuando sea tangente a todos los lados de dicho polígono, se dice que este polígono está circunscrito.

Representación de la circunferencia

La circunferencia se puede representar mediante ecuaciones o funciones que determinan la posición de cada uno de sus puntos. Para ello solo hace falta garantizar que la distancia de cada punto   de la circunferencia a su centro   sea constante para cada una de las ecuaciones y funciones que se tenga.

Ecuación de la circunferencia

 
circunferencia de radio dos en un sistema de coordenadas

Una circunferencia queda determinada por un centro   y un radio  , por tanto, su ecuación queda determinada al imponer que la distancia de sus puntos,  , al centro sea constante, es decir,   dando la siguiente ecuación:[6][7]

 

Su representación en un sistema de coordenadas viene dada por cada punto de la forma   que satisfacen la ecuación.

La ecuación anterior es más sencilla si está centrada en el origen de coordenadas  

 

La circunferencia de centro en el origen de coordenadas y radio uno se denomina circunferencia unidad o circunferencia goniométrica y su ecuación es:[8][9][10][11][12]

 

Su función implícita es   y para representar la circunferencia se buscan los puntos del plano que cumplen la ecuación  

Propiedades

  • Es posible usar cuadratura para hallar la ecuación de la circunferencia a partir de su ecuación extendida:
 
Aplicando cuadratura a   y   se deduce que:
 
 

y por tanto   de donde:

 
  • A partir de los puntos extremos de un diámetro,   y  , la ecuación de la circunferencia es:
 
Solo hace falta extender el producto de la ecuación dada para identificar la circunferencia:

   

Finalmente se debe observar que los dos puntos anulan la ecuación y probar que el punto medio es el centro.

Función paramétrica

La circunferencia con centro en   y radio   se puede parametrizar usando funciones trigonométricas de un solo parámetro   para obtener una función paramétrica  

   

También se puede parametrizar con funciones funciones racionales como

   
Primero se utiliza un haz de rectas del tipo   para proyectar los valores de   sobre la recta vertical   que serán de la forma   y proyectando serán de la forma  .
 
Proyección sobre recta horizontal.

Si se sustituye sobre la circunferencia unidad   nos dará la intersección de la proyección sobre esta circunferencia y por tanto los puntos de esta paramétricamente:

     

finalmente sustituyendo sobre el haz y arreglando las fracciones queda  

donde   incluye el punto en el infinito.[13]

Función paramétrica en el plano complejo

En el plano complejo, una circunferencia con centro   y radio   a partir de la ecuación de la circunferencia   se obtiene la forma paramétrica:[14][15]

   

donde  

Función vectorial

Como en la función paramétrica, la circunferencia puede representarse en cualquier subespacio de dimensión dos de un espacio vectorial usando dos vectores ortonormales   y  , y por tanto generadores de dicho subespacio, permitiendo construir la circunferencia en cualquier plano oblicuo con centro   y radio   que viene dada o descrita por la función vectorial:

    donde  

Ecuación en coordenadas polares

Toda curva plana dada en coordenadas polares es de la forma     donde   es la distancia al centro o polo   y   el ángulo respecto el eje OX, por tanto la expresión de una circunferencia con centro en el polo y radio   es:

   
La curva   tiene que cumplir la ecuación:
 

Es decir:

 

De donde se deduce que  

Cuando el centro está en el punto   con radio   la circunferencia es:

    donde    
 
Extendiendo la ecuación de la circunferencia:
     

Se hace el cambio   y   y se simplifica como:

     

Finalmente se toma la raíz positiva para que   El polo no puede ser exterior a la circunferencia porque el dominio del parámetro no queda definido continuamente en la parametrización.

Propiedad

  • Dados tres puntos cualesquiera no alineados   y   existe una única circunferencia que contiene a estos tres puntos, es decir, esta circunferencia estará circunscrita al triángulo definido por estos puntos. La ecuación de la circunferencia está dada de por el determinante matricial:
 

Formas de identificar circunferencias

Según el área que se trabaje, hay formas de identificar y usar una circunferencia implícitamente, además de sus funciones y ecuaciones.

En topología

En topología, se denomina circunferencia a cualquier curva cerrada simple que sea homeomorfa a la circunferencia usual de la geometría (es decir, la esfera 1–dimensional). Se la puede definir como el espacio cociente determinado al identificar como uno los dos extremos de un intervalo cerrado. Sin embargo, los geómetras llaman 2-esfera a la circunferencia, mientras que los topólogos se refieren a ella como 1-esfera y la indican como  , dando lugar a posibles confusiones.[16]

La dimensión de la circunferencia es 1. De igual modo, la dimensión de una recta no acotada, o de un arco — esto es de un conjunto homeomorfo con un intervalo cerrado — y de una curva cerrada simple, i.e. un conjunto homeomorfo con una circunferencia, es igual a 1.[17]​ También el caso de una poligonal cerrada.

En ecuaciones diferenciales

En el tema de ecuaciones diferenciales, una circunferencia puede determinarse mediante una curva integral de una ecuación diferencial como:

 

En geometría diferencial de curvas

En teoría local de la curva, se considera como circunferencia una curva de curvatura constante sin torsión.

Circunferencias particulares

Circunferencias de Cardanus

Un par de circunferencias que se desplazan, tangencial e interiormente, una sobre la otra guardando una razón entre sus radios de 1:2. Investigadas, originalmente, por el matemático italiano, Girolamo de Cardano[18]

Circunferencia directriz

Usada en una alternativa definitoria de la elipse y de la hipérbola. Siendo estas el lugar de los centros de las circunferencias tangentes a la llamada circunferencia directriz.[18]

Circunferencia osculatriz

Al tratar de la curvatura de una curva o de una superficie, en el punto de contacto, además de la tangente se toma en cuenta la circunferencia de la curvatura, llamada circunferencia osculatriz[18][19]

Véase también

Referencias

  1. Real Academia Española y Asociación de Academias de la Lengua Española. «Circunferencia». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). 
  2. Boyer: Historia de la matemática
  3. De forma muy particular y para facilitar explicaciones didácticas en diferentes libros es posible encontrar por recta radial o recta diametral a las rectas que contienen al centro, un diámetro o un radio de una circunferencia.
  4. RACEFN, ed. (1999). Diccionario Esencial de las Ciencias. Editorial Espasa Calpe, S.A. p. 61. ISBN 84-239-7921-0. 
  5. Dibujo técnico I Escrito por CÉSAR CALAVERA OPI, ISABEL JIMÉNEZ RUIZ, pg 52
  6. Haaser, La Salle, Sulivan: Análisis Matemático I
  7. Según la especialización del libro consultado, la barra simple o la doble barra vertical representa la distancia, en este caso corresponde a la distancia euclidiana donde la distancia entre dos puntos es      
  8. "Introducción a la geometría" Eugenio Roanes Macías. Anaya editorial. 1.ª ed, 1980. ISBN 84-207-1478-X
  9. "Geometría Diferencial" Antonio López de la Rica, Agustín de la Villa Cuenca. 1997. ISBN 84-921847-3-6
  10. "Geometría analítica del plano y del espacio". Jesús M. Ruiz. Anaya, 1.ª ed, 2003. ISBN 84-667-2612-8
  11. "Cálculus" (Volumen I). Tom M. Apostol. Segunda edición, 1991. Editorial Reverté, S.A. ISBN 84-291-5002-1
  12. "Cálculo" (Volumen I) Ron Larson, Robert P. Hostetler, Bruce H. Edwards. McGraw-Hill, Octava edición, 2006. ISBN 970-10-5274-9
  13. Geometría analítica de Pastor, Santaló y Balanzat, página 76.
  14.   es una función analítica, usada para describir regiones circulares en plano complejo como arcos de circunferencias alrededor de un punto, por tanto, frecuente en diversa bibliografía de análisis.
  15. Weinberger, Hans F. (1992). Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (Dr. D. Francisco Vélez Cantarell, trad.) [Partial differential equations]. Ed Reverté, S.A. pp. a partir de la gágina 215. ISBN 84-291-5160-5. 
  16. Weisstein, Eric W. «Circle». En Weisstein, Eric W, ed. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. Consultado el 2016. 
  17. Kazimierz Kuratowski: Introducción a la teoría de conjuntos y a la topología, Editorial Vicens Vives, Barcelona, España, 1966
  18. Diccionarios RIODUERO. Matemáticas. ISBN 84-220-0832-7
  19. Cf. Barrett O'Neill. Elementos de Geometría Diferencial pág. 80 Limusa Wiley

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre círculos y circunferencias.
  •   Wikiversidad alberga proyectos de aprendizaje sobre Circunferencia.
  • Ejercicios resueltos y video tutoriales sobre la circunferencia
  • Círculo y circunferencia, en Descartes. Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa. Ministerio de Educación, Política Social y Deporte de España
  • Materiales didácticos: Circunferencia, en Descartes
  • Círculo y circunferencia en webdelprofesor.ula.ve, de la Universidad de Los Andes, Venezuela
  • Weisstein, Eric W. «Circunferencia "Circumference"». En Weisstein, Eric W, ed. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. 
  •   Datos: Q17278
  •   Multimedia: Circle geometry
  •   Citas célebres: Círculo

circunferencia, circunferencia, curva, plana, cerrada, todos, puntos, están, igual, distancia, centro, circunferencia, lugar, geométrico, puntos, plano, equidistan, otro, punto, llamado, centro, distíngase, círculo, cuyo, lugar, geométrico, queda, determinado,. La circunferencia es una curva plana y cerrada tal que todos sus puntos estan a igual distancia del centro 1 Una circunferencia es el lugar geometrico de los puntos de un plano que equidistan a otro punto llamado centro Distingase de circulo cuyo lugar geometrico queda determinado por una circunferencia y la region del plano que encierra esta Indice 1 Historia 2 Terminologia frecuente 2 1 Perimetro 2 2 Area 2 2 1 Propiedades 2 3 Posiciones relativas respecto la circunferencia 2 3 1 Los puntos 2 3 2 Las rectas 2 3 2 1 Propiedades 2 3 3 Entre circunferencias 2 3 3 1 Propiedades 2 3 4 Angulos en una circunferencia 2 3 4 1 Propiedades 2 4 Inscripcion y circunscripcion 3 Representacion de la circunferencia 3 1 Ecuacion de la circunferencia 3 1 1 Propiedades 3 2 Funcion parametrica 3 3 Funcion parametrica en el plano complejo 3 4 Funcion vectorial 3 5 Ecuacion en coordenadas polares 3 5 1 Propiedad 4 Formas de identificar circunferencias 4 1 En topologia 4 2 En ecuaciones diferenciales 4 3 En geometria diferencial de curvas 5 Circunferencias particulares 5 1 Circunferencias de Cardanus 5 2 Circunferencia directriz 5 3 Circunferencia osculatriz 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externosHistoria EditarEl interes por conocer la longitud de una circunferencia surge en Babilonia Cuando usaban los carros con ruedas era primordial relacionar el diametro o radio con la circunferencia 2 Terminologia frecuente Editar Elementos relevantes de la circunferencia heredados por el circulo El centro es el punto equidistante a todos los puntos de una circunferencia Senalado con el nombre C displaystyle C en la figura Un radio es cualquier segmento que une el centro de la circunferencia con un punto cualquiera de la misma El radio tambien es la longitud de los segmentos del mismo nombre Senalado con el nombre r displaystyle r en la figura Un diametro es cualquier segmento que une dos puntos de la circunferencia pasando por su centro El diametro tambien es la longitud de los segmento del mismo nombre Senalado con el nombre d displaystyle d en la figura El perimetro es el contorno de la circunferencia y su longitud Senalado con el nombre L displaystyle L en la figura Una cuerda es cualquier segmento que une dos puntos de una circunferencia El diametro es una cuerda de maxima longitud Segmento verde en la figura Un arco es cualquier porcion de circunferencia delimitada por dos puntos sobre esta Se dice tambien que una cuerda subtiende cada arco que determinan sus extremos Linea curva azul en la figura Una flecha o sagita respecto una cuerda es el segmento de su mediatriz que hay entre esta cuerda y el arco que determina esta sin pasar por el centro Segmento rojo en la figura Una semicircunferencia es cualquier arco delimitado por los extremos de un diametro Perimetro Editar La longitud de una circunferencia en funcion del radio r displaystyle r o del diametro d 2 r displaystyle d 2 cdot r es ℓ 2 p r displaystyle ell 2 pi cdot r p d displaystyle pi cdot d donde p 3 14159 displaystyle pi 3 14159 dots es la constante pi Area Editar Articulo principal Circulo El area del circulo o de la region del plano delimitada por una circunferencia A ℓ r 2 displaystyle frac ell cdot r 2 p r 2 displaystyle pi cdot r 2 p d 2 4 displaystyle frac pi cdot d 2 4 Propiedades Editar Solo las rectas que contengan el centro de la circunferencia pueden ser un eje de simetria de esta Los puntos de la circunferencia sobre cualquier perpendicular a las recta que pasa por el centro son equidistantes a esta Al construir un triangulo isosceles con dos radios y la perpendicular queda probado que son equidistantes a la recta que ahora se le puede llamar recta de simetria Las circunferencias son invariantes a cualquier rotacion con el eje en el centro de esta circunferencia Trivial despues de entender que los radios sufren una rotacion por tanto no modifican su longitud ni su origen comun ya que se trata de un desplazamiento del plano y por tanto una isometria Posiciones relativas respecto la circunferencia Editar Vease tambien Posiciones relativas en el circulo Los puntos Editar Posiciones de los puntos respecto de la circunferencia Un punto exterior es el que esta a una distancia mayor al radio de la circunferencia respecto la posicion de su centro Un punto interior es el que esta a una distancia menor al radio de la circunferencia respecto la posicion de su centro Las rectas Editar Posiciones de las rectas respecto de la circunferencia Una recta exterior es cualquier recta que no tiene puntos en comun con la circunferencia Una recta tangente es cualquier recta que toca la circunferencia en un unico punto Una recta secante es cualquier recta que corta la circunferencia en dos puntos 3 Se llama punto de tangencia cada uno de los puntos que comparte la circunferencia con los diferentes elementos tangentes es decir el punto donde se produce la tangencia En todo punto de la circunferencia se pueden hacer tangencias Propiedades Editar Toda recta tangente a una circunferencia es perpendicular al radio que contiene el punto de tangencia Por reduccion al absurdo se puede suponer que no es perpendicular por tanto se puede construir un triangulo isosceles con otro radio probando asi que hay otro punto de tangencia diferente al primero y como este deberia ser unico implica la negacion de que no sean perpendiculares y por tanto es un angulo recto Entre circunferencias Editar Posiciones entre circunferencias Una circunferencia es exterior a otra si todos sus puntos son exteriores a esta otra Vease la figura 1 y 8 Una circunferencia es interior a otra si todos sus puntos son interiores a esta otra Vease la figura 5 Una circunferencia es circundante a otra si todos sus puntos no son interiores a esta otra que a su vez no es exterior a la primera Vease las figuras 7 y 8 Una circunferencia es tangente exterior a otra si tienen un unico punto comun y todos los demas puntos de una son exteriores a la otra Vease la figura 2 Una circunferencia circundante es tangente exterior a otra si tienen un unico punto comun Vease la figura 7 Una circunferencia es tangente interior a otra si tienen un unico punto comun y todos los demas puntos de una son interiores a la otra Vease la figura 4 Una circunferencia es secante a otra si se cortan en dos puntos distintos Vease la figura 3 Una circunferencia es secante ortogonalmente a otra si el angulo de su interseccion es recto es decir sus rectas tangentes en cada una de las intersecciones son perpendiculares Son excentricas las circunferencias que no tienen el mismo centro Son concentricas las circunferencias que tienen el mismo centro es decir las que no son excentricas Son coincidentes las circunferencias que tienen el mismo centro y el mismo radio es decir que todos los puntos de una son los de la otra y viceversa Vease la figura 6 Propiedades Editar Los centros de las circunferencias tangentes estan alineados con el punto de tangencia Como la recta tangente en el punto es perpendicular al radio implica que todos los radios son perpendiculares a dicha recta tangente en el mismo punto es decir todos los centros estan alineados Angulos en una circunferencia Editar Posicion de los angulos respecto de una circunferencia puede ser Un angulo central es el que tiene su vertice en el centro de la circunferencia 4 Vease la figura 1 Un angulo inscrito es el que tiene su vertice sobre la circunferencia cuyos lados determinan una cuerdas cada uno en la dicha circunferencia 4 Vease la figura 2 Un angulo semi inscrito es el que tiene su vertice sobre la circunferencia y uno de sus lados secantes determina una cuerda y el otro una recta tangente a la circunferencia es decir que el vertice es un punto de tangencia 4 Vease la figura 3 Un angulo ex inscrito es el que tiene su vertice sobre la circunferencia y uno de sus lados determina una cuerda y la prolongacion del otro determina otra cuerda es decir es el angulo exterior de un angulo inscrito 5 Vease la figura 4 Un angulo interior es el que tiene su vertice en el interior de la circunferencia 4 Vease la figura 5 Un angulo exterior es el que tiene su vertice en el exterior de la circunferencia y cada lado es tangente o secante a la circunferencia 4 Veanse las figuras 6 7 y 8 Propiedades Editar En el angulo central su amplitud a displaystyle alpha y el radio r displaystyle r de la circunferencia determina la longitud del arco ℓ displaystyle ell resaltado en la figura en azul Si el angulo esta en grados ℓ a displaystyle ell alpha a 180 p r displaystyle frac alpha 180 circ cdot pi cdot r El angulo central indica que fraccion de circunferencia que tiene el arco asi si ℓ 2 p r displaystyle ell 2 pi cdot r entonces ℓ a a 360 2 p r displaystyle ell alpha frac alpha 360 circ cdot 2 pi cdot r Es decir el arco es directamente proporcional al angulo central y que simplificando queda la formula buscada Si el angulo esta en radianes ℓ a displaystyle ell alpha a r displaystyle alpha cdot r dd Articulo principal Arco capaz El arco capaz relaciona el angulo central inscrito semi inscrito y ex inscrito siempre que las intersecciones de los lados mantengan la misma distancia Si el angulo inscrito semi inscrito y ex inscrito tienen la misma amplitud a displaystyle alpha entonces determinan la misma longitud de arco de color azul en la imagen sobre una misma circunferencia de radio r displaystyle r Si el angulo esta en grados ℓ a displaystyle ell alpha a 90 p r displaystyle frac alpha 90 circ cdot pi cdot r Como el angulo central mide el doble que el angulo inscrito semi inscrito y ex inscrito este hecho se sustituye en la formula usada en el angulo central quedando ℓ a 2 a 360 2 p r displaystyle ell alpha frac 2 cdot alpha 360 circ cdot 2 pi cdot r dd Simplificando queda la formula buscada Si el angulo esta en radianes ℓ a displaystyle ell alpha a 2 r displaystyle alpha cdot 2 cdot r dd Diversos tipos de angulos aparecen en el analisis de la potencia de un punto respecto de una circunferencia Inscripcion y circunscripcion Editar Diremos que una circunferencia esta circunscrita a un poligono cuando todos los vertices de dicho poligono estan sobre esta se dice que este poligono esta inscrito Diremos que una circunferencia esta inscrita a un poligono cuando sea tangente a todos los lados de dicho poligono se dice que este poligono esta circunscrito Representacion de la circunferencia EditarLa circunferencia se puede representar mediante ecuaciones o funciones que determinan la posicion de cada uno de sus puntos Para ello solo hace falta garantizar que la distancia de cada punto P displaystyle P de la circunferencia a su centro C displaystyle C sea constante para cada una de las ecuaciones y funciones que se tenga Ecuacion de la circunferencia Editar circunferencia de radio dos en un sistema de coordenadas Una circunferencia queda determinada por un centro C a b displaystyle C a b y un radio r displaystyle r por tanto su ecuacion queda determinada al imponer que la distancia de sus puntos P x y displaystyle P x y al centro sea constante es decir P C r displaystyle P C r dando la siguiente ecuacion 6 7 x a 2 y b 2 r 2 displaystyle x a 2 y b 2 r 2 Su representacion en un sistema de coordenadas viene dada por cada punto de la forma x y displaystyle x y que satisfacen la ecuacion La ecuacion anterior es mas sencilla si esta centrada en el origen de coordenadas C 0 0 displaystyle C 0 0 x 2 y 2 r 2 displaystyle x 2 y 2 r 2 La circunferencia de centro en el origen de coordenadas y radio uno se denomina circunferencia unidad o circunferencia goniometrica y su ecuacion es 8 9 10 11 12 x 2 y 2 1 displaystyle x 2 y 2 1 Su funcion implicita es f x y x 2 y 2 1 displaystyle f x y x 2 y 2 1 y para representar la circunferencia se buscan los puntos del plano que cumplen la ecuacion f x y 0 displaystyle f x y 0 Propiedades Editar Es posible usar cuadratura para hallar la ecuacion de la circunferencia a partir de su ecuacion extendida x 2 y 2 D x E y F 0 displaystyle x 2 y 2 Dx Ey F 0 Aplicando cuadratura a x 2 D x displaystyle x 2 Dx y y 2 E y displaystyle y 2 Ey se deduce que a D 2 displaystyle a frac D 2 b E 2 displaystyle b frac E 2 y por tanto x a 2 y b 2 a 2 b 2 F displaystyle x a 2 y b 2 a 2 b 2 F de donde r a 2 b 2 F displaystyle r sqrt a 2 b 2 F A partir de los puntos extremos de un diametro x 1 y 1 displaystyle x 1 y 1 y x 2 y 2 displaystyle x 2 y 2 la ecuacion de la circunferencia es x x 1 x x 2 y y 1 y y 2 0 displaystyle x x 1 x x 2 y y 1 y y 2 0 Solo hace falta extender el producto de la ecuacion dada para identificar la circunferencia x x 1 x x 2 y y 1 y y 2 displaystyle x x 1 x x 2 y y 1 y y 2 x 2 x x 1 x x 2 x 1 x 2 y 2 y y 1 y y 2 y 1 y 2 displaystyle x 2 x cdot x 1 x cdot x 2 x 1 cdot x 2 y 2 y cdot y 1 y cdot y 2 y 1 cdot y 2 Finalmente se debe observar que los dos puntos anulan la ecuacion y probar que el punto medio es el centro Funcion parametrica Editar La circunferencia con centro en C a b displaystyle C a b y radio r displaystyle r se puede parametrizar usando funciones trigonometricas de un solo parametro 8 displaystyle theta para obtener una funcion parametrica r C 8 x y displaystyle r C theta x y x a r cos 8 y b r sen 8 displaystyle begin array l x a r cos theta y b r operatorname sen theta end array 8 0 2 p displaystyle theta in 0 2 pi Tambien se puede parametrizar con funciones funciones racionales como x a r 1 t 2 1 t 2 y b r 2 t 1 t 2 displaystyle begin array l x a r left frac 1 t 2 1 t 2 right y b r left frac 2t 1 t 2 right end array t R displaystyle t in bar mathbb R Primero se utiliza un haz de rectas del tipo y a x displaystyle y ax para proyectar los valores de t displaystyle t sobre la recta vertical x 1 displaystyle x 1 que seran de la forma 1 t displaystyle 1 t y proyectando seran de la forma a a t displaystyle a a cdot t Proyeccion sobre recta horizontal Si se sustituye sobre la circunferencia unidad x 1 2 y 2 1 displaystyle x 1 2 y 2 1 nos dara la interseccion de la proyeccion sobre esta circunferencia y por tanto los puntos de esta parametricamente a 1 2 a t 2 1 displaystyle a 1 2 a cdot t 2 1 Leftrightarrow a 2 1 t 2 2 a displaystyle a 2 cdot 1 t 2 2 cdot a Rightarrow a 2 1 t 2 displaystyle a frac 2 1 t 2 finalmente sustituyendo sobre el haz y arreglando las fracciones queda 1 t 2 1 t 2 2 t 1 t 2 displaystyle left frac 1 t 2 1 t 2 frac 2 cdot t 1 t 2 right donde R displaystyle bar mathbb R incluye el punto en el infinito 13 Funcion parametrica en el plano complejo Editar En el plano complejo una circunferencia con centro C a i b displaystyle C a i b y radio r displaystyle r a partir de la ecuacion de la circunferencia z c r displaystyle z c r se obtiene la forma parametrica 14 15 z r e i 8 C displaystyle z re i theta C r cos 8 i sen 8 a i b displaystyle r cos theta i operatorname sen theta a i b donde 8 0 2 p displaystyle theta in 0 2 pi Funcion vectorial Editar Como en la funcion parametrica la circunferencia puede representarse en cualquier subespacio de dimension dos de un espacio vectorial usando dos vectores ortonormales u displaystyle vec u y v displaystyle vec v y por tanto generadores de dicho subespacio permitiendo construir la circunferencia en cualquier plano oblicuo con centro c displaystyle vec c y radio r displaystyle r que viene dada o descrita por la funcion vectorial r 8 displaystyle r theta c u r cos 8 v r sen 8 displaystyle vec c vec u r cos theta vec v r operatorname sen theta donde 8 0 2 p displaystyle theta in 0 2 pi Ecuacion en coordenadas polares Editar Circunferencia unitaria Toda curva plana dada en coordenadas polares es de la forma a 8 displaystyle alpha theta r 8 cos 8 r 8 sen 8 displaystyle rho theta cos theta rho theta operatorname sen theta donde r 8 displaystyle rho theta es la distancia al centro o polo O displaystyle O y 8 displaystyle theta el angulo respecto el eje OX por tanto la expresion de una circunferencia con centro en el polo y radio r displaystyle r es a 8 displaystyle alpha theta r cos 8 r sen 8 displaystyle r cos theta r operatorname sen theta La curva a 8 displaystyle alpha theta tiene que cumplir la ecuacion x 2 y 2 r 2 displaystyle x 2 y 2 r 2 Es decir r 8 cos 8 2 r 8 sen 8 2 r 2 displaystyle rho theta cos theta 2 rho theta operatorname sen theta 2 r 2 De donde se deduce que r 8 r displaystyle rho theta r Cuando el centro esta en el punto d 0 displaystyle d 0 con radio r displaystyle r la circunferencia es a 8 displaystyle alpha theta r 8 cos 8 r 8 sen 8 displaystyle rho theta cos theta rho theta operatorname sen theta donde r 8 displaystyle rho theta d cos 8 r 2 d 2 sen 8 displaystyle d cos theta sqrt r 2 d 2 operatorname sen theta Extendiendo la ecuacion de la circunferencia x d 2 y 2 r 2 displaystyle x d 2 y 2 r 2 Rightarrow x 2 2 x d d 2 y 2 r 2 displaystyle x 2 2x cdot d d 2 y 2 r 2 Rightarrow x 2 y 2 2 x d d 2 r 2 0 displaystyle x 2 y 2 2x cdot d d 2 r 2 0 Se hace el cambio x r 8 cos 8 displaystyle x rho theta cos theta y y r 8 sen 8 displaystyle y rho theta operatorname sen theta y se simplifica como r 8 2 2 r 8 d cos 8 d 2 r 2 0 displaystyle rho theta 2 2 rho theta d cos theta d 2 r 2 0 Rightarrow r 8 displaystyle rho theta d cos 8 r 2 d 2 sen 8 displaystyle d cos theta pm sqrt r 2 d 2 operatorname sen theta Finalmente se toma la raiz positiva para que r 8 gt 0 displaystyle rho theta gt 0 El polo no puede ser exterior a la circunferencia porque el dominio del parametro no queda definido continuamente en la parametrizacion Propiedad Editar Dados tres puntos cualesquiera no alineados x 1 y 1 x 2 y 2 displaystyle x 1 y 1 x 2 y 2 y x 3 y 3 displaystyle x 3 y 3 existe una unica circunferencia que contiene a estos tres puntos es decir esta circunferencia estara circunscrita al triangulo definido por estos puntos La ecuacion de la circunferencia esta dada de por el determinante matricial det x y x 2 y 2 1 x 1 y 1 x 1 2 y 1 2 1 x 2 y 2 x 2 2 y 2 2 1 x 3 y 3 x 3 2 y 3 2 1 0 displaystyle det begin bmatrix x amp y amp x 2 y 2 amp 1 x 1 amp y 1 amp x 1 2 y 1 2 amp 1 x 2 amp y 2 amp x 2 2 y 2 2 amp 1 x 3 amp y 3 amp x 3 2 y 3 2 amp 1 end bmatrix 0 dd Formas de identificar circunferencias EditarSegun el area que se trabaje hay formas de identificar y usar una circunferencia implicitamente ademas de sus funciones y ecuaciones En topologia Editar En topologia se denomina circunferencia a cualquier curva cerrada simple que sea homeomorfa a la circunferencia usual de la geometria es decir la esfera 1 dimensional Se la puede definir como el espacio cociente determinado al identificar como uno los dos extremos de un intervalo cerrado Sin embargo los geometras llaman 2 esfera a la circunferencia mientras que los topologos se refieren a ella como 1 esfera y la indican como S 1 displaystyle S 1 dando lugar a posibles confusiones 16 La dimension de la circunferencia es 1 De igual modo la dimension de una recta no acotada o de un arco esto es de un conjunto homeomorfo con un intervalo cerrado y de una curva cerrada simple i e un conjunto homeomorfo con una circunferencia es igual a 1 17 Tambien el caso de una poligonal cerrada En ecuaciones diferenciales Editar En el tema de ecuaciones diferenciales una circunferencia puede determinarse mediante una curva integral de una ecuacion diferencial como x y y x displaystyle begin array l x y y x end array dd En geometria diferencial de curvas Editar En teoria local de la curva se considera como circunferencia una curva de curvatura constante sin torsion Circunferencias particulares EditarCircunferencias de Cardanus Editar Un par de circunferencias que se desplazan tangencial e interiormente una sobre la otra guardando una razon entre sus radios de 1 2 Investigadas originalmente por el matematico italiano Girolamo de Cardano 18 Circunferencia directriz Editar Usada en una alternativa definitoria de la elipse y de la hiperbola Siendo estas el lugar de los centros de las circunferencias tangentes a la llamada circunferencia directriz 18 Circunferencia osculatriz Editar Al tratar de la curvatura de una curva o de una superficie en el punto de contacto ademas de la tangente se toma en cuenta la circunferencia de la curvatura llamada circunferencia osculatriz 18 19 Vease tambien EditarCirculo Disco topologia Circunferencia de Apolonio 3 esfera n esfera Seccion conica Elipse Parabola Hiperbola Teorema segundo de TalesReferencias Editar Real Academia Espanola y Asociacion de Academias de la Lengua Espanola Circunferencia Diccionario de la lengua espanola 23 ª edicion Boyer Historia de la matematica De forma muy particular y para facilitar explicaciones didacticas en diferentes libros es posible encontrar por recta radial o recta diametral a las rectas que contienen al centro un diametro o un radio de una circunferencia a b c d e RACEFN ed 1999 Diccionario Esencial de las Ciencias Editorial Espasa Calpe S A p 61 ISBN 84 239 7921 0 Dibujo tecnico I Escrito por CESAR CALAVERA OPI ISABEL JIMENEZ RUIZ pg 52 Haaser La Salle Sulivan Analisis Matematico I Segun la especializacion del libro consultado la barra simple o la doble barra vertical representa la distancia en este caso corresponde a la distancia euclidiana donde la distancia entre dos puntos es d P C displaystyle d P C P C displaystyle P C x a 2 y b 2 displaystyle sqrt x a 2 y b 2 Introduccion a la geometria Eugenio Roanes Macias Anaya editorial 1 ª ed 1980 ISBN 84 207 1478 X Geometria Diferencial Antonio Lopez de la Rica Agustin de la Villa Cuenca 1997 ISBN 84 921847 3 6 Geometria analitica del plano y del espacio Jesus M Ruiz Anaya 1 ª ed 2003 ISBN 84 667 2612 8 Calculus Volumen I Tom M Apostol Segunda edicion 1991 Editorial Reverte S A ISBN 84 291 5002 1 Calculo Volumen I Ron Larson Robert P Hostetler Bruce H Edwards McGraw Hill Octava edicion 2006 ISBN 970 10 5274 9 Geometria analitica de Pastor Santalo y Balanzat pagina 76 e z displaystyle e z es una funcion analitica usada para describir regiones circulares en plano complejo como arcos de circunferencias alrededor de un punto por tanto frecuente en diversa bibliografia de analisis Weinberger Hans F 1992 Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales Dr D Francisco Velez Cantarell trad Partial differential equations Ed Reverte S A pp a partir de la gagina 215 ISBN 84 291 5160 5 Weisstein Eric W Circle En Weisstein Eric W ed MathWorld en ingles Wolfram Research Consultado el 2016 La referencia utiliza el parametro obsoleto anoacceso ayuda Kazimierz Kuratowski Introduccion a la teoria de conjuntos y a la topologia Editorial Vicens Vives Barcelona Espana 1966 a b c Diccionarios RIODUERO Matematicas ISBN 84 220 0832 7 Cf Barrett O Neill Elementos de Geometria Diferencial pag 80 Limusa WileyEnlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre circulos y circunferencias Wikiversidad alberga proyectos de aprendizaje sobre Circunferencia Ejercicios resueltos y video tutoriales sobre la circunferencia Circulo y circunferencia en Descartes Centro Nacional de Informacion y Comunicacion Educativa Ministerio de Educacion Politica Social y Deporte de Espana Materiales didacticos Circunferencia en Descartes Circulo y circunferencia en webdelprofesor ula ve de la Universidad de Los Andes Venezuela Weisstein Eric W Circunferencia Circumference En Weisstein Eric W ed MathWorld en ingles Wolfram Research Datos Q17278 Multimedia Circle geometry Citas celebres Circulo Obtenido de https es wikipedia org w index php title Circunferencia amp oldid 139642390, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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