Длина общей внешней касательной двух окружностей — рабочий лист для 9 класса

Рабочий лист для 9 класса. Известны расстояние d между центрами двух окружностей и радиусы R и r. Требуется найти длину отрезка общей внешней касательной между точками касания, а не длину бесконечной прямой. Здесь это разные понятия.

Содержание статьи5 разделов

Небольшой разбор перед тестом

Пусть A и B — точки, где общая внешняя касательная касается окружностей, O₁ и O₂ — их центры. Радиусы O₁A и O₂B перпендикулярны касательной. При параллельном переносе меньшего радиуса получаем прямоугольный треугольник с гипотенузой d, одним катетом |R−r| и другим катетом AB. По теореме Пифагора:

L² = d² − (R−r)²; L = √(d² − (R−r)²). Формула относится именно к общей внешней касательной. Если d > |R−r|, отрезок положителен; если d < |R−r|, общей касательной нет. При d = |R−r| для внутреннего касания длина вырождается в нуль. Случай совпадающих окружностей нужно рассматривать отдельно.

Мини-тест: вычислить, выбрать, объяснить

В номерах 1–10 найдите длину между точками касания или обоснуйте отсутствие общей внешней касательной. Сделайте схематичный рисунок и подписывайте единицы.

  1. № 1. d = 13 см; R = 8 см; r = 3 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  2. № 2. d = 10 см; R = 9 см; r = 3 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  3. № 3. d = 17 м; R = 11 м; r = 3 м. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  4. № 4. d = 25 см; R = 10 см; r = 3 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  5. № 5. d = 15 см; R = 5 см; r = 5 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  6. № 6. d = 41 м; R = 16 м; r = 7 м. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  7. № 7. d = 29 см; R = 25 см; r = 5 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  8. № 8. d = 25 дм; R = 19 дм; r = 4 дм. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  9. № 9. d = 20 см; R = 13 см; r = 1 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.
  10. № 10. d = 5 см; R = 8 см; r = 2 см. Вычислите L или объясните невозможность построения.

В номерах 11–18 восстановите недостающие данные, сравните отрезки или оцените верность рассуждения.

  1. При R = 8 см, r = 3 см и L = 12 см найдите d.
  2. При R = 10 м, r = 3 м, L = 24 м вычислите d.
  3. d = 13 см, R = 8 см и L = 12 см. Известно R ≥ r. Найдите r.
  4. Для двух окружностей d = R + r = 7 см, R = 4 см, r = 3 см. Чему равен L?
  5. Удвоили оба радиуса и расстояние между центрами. Что станет с L, если исходное L = 8 дм?
  6. При одинаковом d = 13 см сравните L для разностей радиусов 5 см и 12 см.
  7. Верно ли L = √(d²−(R+r)²) для общей внешней касательной?
  8. d = 6 см, R = 10 см, r = 4 см. Может ли общая внешняя касательная иметь положительную длину?

Лист ответов к номерам 1–10

№ Дано Ответ Почему
1 d = 13 см; R = 8 см; r = 3 см 12 см |R−r|=5 см; L²=13²−5²=144 см², L=12 см.
2 d = 10 см; R = 9 см; r = 3 см 8 см |R−r|=6 см; L²=10²−6²=64 см², L=8 см.
3 d = 17 м; R = 11 м; r = 3 м 15 м |R−r|=8 м; L²=17²−8²=225 м², L=15 м.
4 d = 25 см; R = 10 см; r = 3 см 24 см |R−r|=7 см; L²=25²−7²=576 см², L=24 см.
5 d = 15 см; R = 5 см; r = 5 см 15 см |R−r|=0 см; L²=15²−0²=225 см², L=15 см.
6 d = 41 м; R = 16 м; r = 7 м 40 м |R−r|=9 м; L²=41²−9²=1600 м², L=40 м.
7 d = 29 см; R = 25 см; r = 5 см 21 см |R−r|=20 см; L²=29²−20²=441 см², L=21 см.
8 d = 25 дм; R = 19 дм; r = 4 дм 20 дм |R−r|=15 дм; L²=25²−15²=400 дм², L=20 дм.
9 d = 20 см; R = 13 см; r = 1 см 16 см |R−r|=12 см; L²=20²−12²=256 см², L=16 см.
10 d = 5 см; R = 8 см; r = 2 см Общей касательной нет d=5 см меньше |R−r|=6 см: одна окружность лежит внутри другой, не касаясь её.

Разбор вопросов 11–18

  1. 11. d = 13 см: d² = L² + (R−r)² = 144 + 25 = 169 см².
  2. 12. d = 25 м: d² = 576 + 49 = 625 м².
  3. 13. r = 3 см: |R−r|=√(169−144)=5 см; по R≥r получаем 8−r=5. Без условия порядка радиусов возможен ещё r=13 см.
  4. 14. L=√(49−1)=√48=4√3 см. При внешнем касании двух окружностей общие внешние касательные существуют.
  5. 15. L увеличится вдвое до 16 дм, поскольку подкоренное выражение увеличится в 4 раза.
  6. 16. При разности 5 см L=12 см; при разности 12 см L=5 см. Более большая разность радиусов даёт меньший отрезок при том же d.
  7. 17. Нет. Для внешней общей касательной в прямоугольном треугольнике катет равен |R−r|; сумма R+r возникает в формуле длины общей внутренней касательной для непересекающихся окружностей.
  8. 18. Нет: d=|R−r|, окружности касаются внутренним образом. Единственная общая касательная проходит в общей точке; расстояние между точками касания равно 0, положительной длины нет.

Спорные варианты и три типичные ошибки

  • Не подставляйте R + r вместо R − r: так вы находите другую касательную — внутреннюю, если она существует.
  • Не называйте √(отрицательного числа) длиной: в действительной геометрии это сигнал, что выбранное расположение окружностей не допускает искомую прямую.
  • В уравнении d² = L² + (R−r)² квадрат расстояния измеряется в см² или м²; после извлечения корня единица снова линейная.

Самопроверка: начисляйте один балл за найденную формулу или объяснение существования касательной и второй за правильное вычисление с единицей; задания 15–18 требуют словесного довода. Зачёт: 14 из 18 заданий с верными обоснованиями. Если в № 13 забыто условие R ≥ r, ответ не считается полным.

Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым