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CIRCONFERENZA

  

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a. Scrivi l'equazione della circonferenza $\gamma$ tangente alle due rette di equazioni $x=-2$ e $y=4$, avente il centro sul semiasse delle ascisse positive.
b. Traccia una retta di equazione $y=t$, con $t>0$, che interseca la circonferenza $y$ in due punti $A$ e $B\left(\operatorname{con} x_A<x_B\right)$. Indica con $A^{\prime}$ e $B^{\prime}$, rispettivamente, le proiezioni di $A$ e $B$ sull'asse $x$ e determina il valore di t per cui risulta $\overrightarrow{A B}=2 \overrightarrow{B B^{\prime}}$.
In corrispondenza della retta determinata al punto precedente, risolvi i seguenti ulteriori quesiti.
c. Scrivi l'equazione della parabola $\delta$ con asse verticale che ha come vertice il centro di $\gamma$ e che passa per i due punti A e B.
d. Determina il rapporto tra il segmento circolare limitato dalla corda $A B$ e dal minore dei due archi $\overparen{A B}$ della circonferenza $\gamma$ e il segmento parabolico limitato dalla corda $A B$ e dalla parabola $\delta$.

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Con riferimento agli elementi in viola rappresentati sul grafico che segue, possiamo evitare inutili calcoli. 

a.   Circonferenza $γ$

      • Centro C(2,0) 
      • raggio r = 4

per cui

$ (x-2)^2 + y^2 =16 \quad \text{ovvero}\quad x^2+y^2-4x-12 = 0 $

b.   y = t

Calcoliamo le coordinate, in funzione del parametro t, dei punti A e B. Si tratta di risolvere il sistema

$\left\{\begin{aligned} x^2+y^2-4x &= 12 \\ y &= t \end{aligned} \right.$

le soluzioni sono x = 2±√(16-t²) & y = t.

Le coordinate dei punti A, B saranno

A(2-√(16-t²), t); B(2+√(16-t²), t) 

ne consegue che

A'(2-√(16-t²), 0); B'(2+√(16-t²), 0)

Imponiamo la relazione $  \bar{AB} = 2 \bar{BB'}$ cioè

$2 \sqrt{16-t^2} = 2 t$

$ t = 2 \sqrt{2}$      nota t>0 per ipotesi.

La retta ha equazione y = 2√2; mentre

A(2-2√2, 2√2); B(2+2√2, 2√2)

 

c.   Parabola δ

  • Asse verticale cioè del tipo δ: y = ax²+bx+c
  • con vertice nel Centro C, cioè V(2,0). Ne consegue che
      • Vx = -b/(2a) = 2 ⇒ b = -4a
      • Vy = -(b²-4ac)/4a = 0 ⇒ b = -c (la soluzione b = 0 che implica a=0 è da scartare)
  • che passa per A. Dai passaggi precedenti l'equazione δ è del tipo y = ax²-4ax+4a cioè y=a(x²-4x+4) = a(x-2)²
      • 2√2 = a((2-√2) - 2)² ⇒ a = √2 / 4

L'equazione della parabola δ è 

$ y = \frac{\sqrt{2}}{4} ( x-2)^2 $.

d.  rapporto segmento circolare/segmento parabolico

d.1. Area segmento circolare.

La si ottiene sottraendo l'area del triangolo ABO dall'area del settore circolare.

i) Area settore circolare.

dal teorema della corda ricaviamo l'angolo alla circonferenza α.

$ \bar{AB} = 2rsin(α)$

$ sin(α) = \frac {2 \cdot 4}{4\sqrt{2}} = \frac {\sqrt{2}}{2}$

quindi l'angolo alla circonferenza misura $\frac {π}{4}$ ne consegue che l'angolo al centro è pari a  $\frac {π}{2}$

Area circonferenza $S = π r^2 = 16π$

Area settore circolare $ S_c = 4π$  (un quarto dell'intera area del cerchio)

Calcoliamo l'area del triangolo isoscele di lato l=4 e base $ \bar{AB} = 4√2$

altezza. $h = \bar{BB'} = 2\sqrt{2}$ 

Area triangolo. $ S_t = \frac {\bar{AB} \cdot h}{2} = 8$

Area segmento circolare. A_{sc} = S_c -S_t = 4π - 8 = 4(π-2)$

ii) Area segmento parabolico

dalla formula di Archimede

Area segmento parabolico.

$S_p = \frac {1}{6} |a| (x_B - x_A)^3 = \frac {1}{6}\frac{\sqrt{2}}{4} (4\sqrt{2})^3 $

$S_p = \frac {32}{3}$

iii) Il rapporto.

Il rapporto q tra le due aree vale quindi

$q = \frac {A_{sc}}{S_p} = \frac {4(π-2)}{\frac {32}{3}}$ 

$q = \frac{3(π-2)}{8}$

 

 

desmos graph (46)

 



Risposta
SOS Matematica

4.6
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