Getal & Ruimte (12e editie) - havo wiskunde B

'De vergelijking van een cirkel'.

havo wiskunde B 7.3 Cirkelvergelijkingen

De vergelijking van een cirkel (11)

opgave 1

Gegeven is het punt \(M (-7 , 2) \text{.}\)

1p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(M\) en straal \(6 \text{.}\)

MiddelpuntEnStraal (1)
00b5 - De vergelijking van een cirkel - basis - 1ms

\(c{:}\,(x + 7)^{2} + (y - 2)^{2} = 36 \text{.}\)

1p

opgave 2

Gegeven zijn de punten \(M (4 , 1)\) en \(A (3 , 3) \text{.}\)

2p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(M\) die door het punt \(A\) gaat.

MiddelpuntDoorPunt
00b6 - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

\(r = d(M , A) = \sqrt{(4 - 3)^{2} + (1 - 3)^{2}} = \sqrt{5} \text{.}\)

1p

\(c{:}\,(x - 4)^{2} + (y - 1)^{2} = 5 \text{.}\)

1p

opgave 3

Gegeven zijn de punten \(A (2 , 4)\) en \(B (-1 , -3) \text{.}\)

3p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middellijn \(A\kern{-.8pt}B \text{.}\)

Middellijn
00b7 - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

Het middelpunt \(M\) is het midden van \(A\kern{-.8pt}B \text{,}\) dus
\(M ({1 \over 2} (2 + -1) , {1 \over 2} (4 + -3)) = M (\frac{1}{2} , \frac{1}{2}) \text{.}\)

1p

\(r = d(M , A) = \sqrt{(\frac{1}{2} - 2)^{2} + (\frac{1}{2} - 4)^{2}} = \sqrt{14\frac{1}{2}} \text{.}\)

1p

\(c{:}\,(x - \frac{1}{2})^{2} + (y - \frac{1}{2})^{2} = 14\frac{1}{2} \text{.}\)

1p

opgave 4

Gegeven is het punt \(M (-4 , 7) \text{.}\)

2p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(M\) die raakt aan de \(x \text{-}\)as.

MiddelpuntRaaktAanAs
00b8 - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

Cirkel \(c\) raakt aan de \(x \text{-}\)as, dus \(r = d(M , x \text{-as}) = 7 \text{.}\)

1p

\(c{:}\,(x + 4)^{2} + (y - 7)^{2} = 49 \text{.}\)

1p

opgave 5

Gegeven is het punt \(M (0 , 5) \text{.}\)

1p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(M\) en straal \(2 \text{.}\)

MiddelpuntEnStraal (2)
00b9 - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

\(c{:}\,x^{2} + (y - 5)^{2} = 4 \text{.}\)

1p

opgave 6

Gegeven is de cirkel \(c{:}\,x^{2} + y^{2} - 4 x - 10 y + 13 = 0 \text{.}\)

2p

Bepaal de coördinaten van het middelpunt \(M\) en de straal \(r\) van cirkel \(c \text{.}\)

Kwadraatafsplitsen (1)
00ba - De vergelijking van een cirkel - basis - 1ms

Kwadraatafsplitsen geeft
\(x^{2} + y^{2} - 4 x - 10 y + 13 = 0\)
\((x - 2)^{2} - 4 + (y - 5)^{2} - 25 + 13 = 0\)
\((x - 2)^{2} + (y - 5)^{2} = 16 \text{.}\)

1p

Dus \(M (2 , 5)\) en \(r = \sqrt{16} = 4 \text{.}\)

1p

opgave 7

Gegeven is de cirkel \(c{:}\,x^{2} + y^{2} - 2 x + 3 y - 10 = 0 \text{.}\)

2p

Bepaal de coördinaten van het middelpunt \(M\) en de straal \(r\) van cirkel \(c \text{.}\)

Kwadraatafsplitsen (2)
00bb - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

Kwadraatafsplitsen geeft
\(x^{2} + y^{2} - 2 x + 3 y - 10 = 0\)
\((x - 1)^{2} - 1 + (y + 1\frac{1}{2})^{2} - 2\frac{1}{4} - 10 = 0\)
\((x - 1)^{2} + (y + 1\frac{1}{2})^{2} = 13\frac{1}{4} \text{.}\)

1p

Dus \(M (1 , -1\frac{1}{2})\) en \(r = \sqrt{13\frac{1}{4}} \text{.}\)

1p

opgave 8

Gegeven is de cirkel \(c{:}\,x^{2} + y^{2} + 2 y - 8 = 0 \text{.}\)

2p

Bepaal de coördinaten van het middelpunt \(M\) en de straal \(r\) van cirkel \(c \text{.}\)

Kwadraatafsplitsen (3)
00bc - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

Kwadraatafsplitsen geeft
\(x^{2} + y^{2} + 2 y - 8 = 0\)
\(x^{2} + (y + 1)^{2} - 1 - 8 = 0\)
\(x^{2} + (y + 1)^{2} = 9 \text{.}\)

1p

Dus \(M (0 , -1)\) en \(r = \sqrt{9} = 3 \text{.}\)

1p

opgave 9

Gegeven zijn het punt \(A (2 , 4)\) en de lijn \(l{:}\,2 x - 3 y = 5 \text{.}\)

5p

Stel een vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(A (2 , 4)\) die de lijn \(l{:}\,2 x - 3 y = 5\) raakt.

OpstellenCirkelMetRaaklijn
00bw - De vergelijking van een cirkel - basis - 58ms - data pool: #788 (57ms)

De lijn \(n\) gaat door \(A\) en staat loodrecht op \(l \text{.}\)
\(\begin{rcases}n{:}\,-3 x - 2 y = c \\ A (2 , 4)\end{rcases} c = -3 ⋅ 2 - 2 ⋅ 4 = -14\)
Dus \(n{:}\,-3 x - 2 y = -14 \text{.}\)

1p

\(l\) en \(n\) snijden geeft het punt \(S \text{.}\)
\(\begin{cases}2 x - 3 y = 5 \\ -3 x - 2 y = -14\end{cases}\) \(\begin{vmatrix}3 \\ 2\end{vmatrix}\) geeft \(\begin{cases}6 x - 9 y = 15 \\ -6 x - 4 y = -28\end{cases}\)
Optellen geeft \(-13 y = -13\) dus \(y = 1 \text{.}\)

1p

\(\begin{rcases}2 x - 3 y = 5 \\ y = 1\end{rcases} \begin{matrix}2 x - 3 ⋅ 1 = 5 \\ x = 4\end{matrix}\)
Dus \(S (4 , 1) \text{.}\)

1p

\(d(A , l) = d(A , S) = \sqrt{(2 - 4)^{2} + (4 - 1)^{2}} = \sqrt{13} \text{.}\)

1p

\(A (2 , 4)\) en \(r = d(A , l) = \sqrt{13} \text{,}\) dus
\(c{:}\,(x - 2)^{2} + (y - 4)^{2} = 13 \text{.}\)

1p

opgave 10

Gegeven is het punt \(M (4 , 1) \text{.}\)

2p

Stel de vergelijking op van de cirkel \(c\) met middelpunt \(M\) en straal \(7 \text{.}\)
Geef het antwoord in de vorm \(x^{2} + y^{2} + a x + b y + c = 0 \text{.}\)

MiddelpuntEnStraal (3)
00bx - De vergelijking van een cirkel - basis - 0ms

\(c{:}\,(x - 4)^{2} + (y - 1)^{2} = 49 \text{.}\)

1p

Haakjes wegwerken geeft
\(x^{2} - 8 x + 16 + y^{2} - 2 y + 1 = 49\)
en dus
\(c{:}\,x^{2} + y^{2} - 8 x - 2 y - 32 = 0 \text{.}\)

1p

opgave 11

Er zijn twee cirkels \(c_{1}\) en \(c_{2}\) waarvan het middelpunt op de lijn \(l{:}\,y = 3 x + 1\) ligt, die straal \(4\) hebben en die de \(y \text{-}\)as raken.

4p

Stel van zowel \(c_{1}\) als \(c_{2}\) een vergelijking op.

MiddelpuntOpLijnRaaktAanAs
00es - De vergelijking van een cirkel - basis - 1ms

De cirkels raken de \(y \text{-}\)as en hebben straal \(4 \text{,}\) dus \(x_{M} = 4\) of \(x_{M} = -4 \text{.}\)

1p

\(\begin{rcases}y = 3 x + 1 \\ x_{M} = 4\end{rcases} \text{ geeft } y_{M} = 3 ⋅ 4 + 1 = 13\)

1p

Middelpunt \(M_{1} (4 , 13)\) en straal \(r = 4 \text{,}\) dus
\(c_{1}{:}\,(x - 4)^{2} + (y - 13)^{2} = 16\)

1p

Op dezelfde manier geldt dat
\(\begin{rcases}y = 3 x + 1 \\ x_{M} = -4\end{rcases} \text{ geeft } y_{M} = 3 ⋅ -4 + 1 = -11\)
Middelpunt \(M_{2} (-4 , -11)\) en straal \(r = 4 \text{,}\) dus
\(c_{2}{:}\,(x + 4)^{2} + (y + 11)^{2} = 16\)

1p

havo wiskunde B 7.4 Raaklijnen en snijpunten bij cirkels

De vergelijking van een cirkel (2)

opgave 1

Gegeven is de cirkel \(c{:}\,x^{2} + y^{2} + 4 x - 2 y - 15 = 0 \text{.}\)
De punten \(A\) en \(B\) met \(x_{A} = x_{B} = 2\) en \(y_{A} > y_{B}\) liggen op \(c \text{.}\)

2p

Bereken de coördinaten van \(A\) en van \(B \text{.}\)

GegevenRaakpunt (2)
00br - De vergelijking van een cirkel - basis - 1ms

\(x = 2\) invullen in de vergelijking van \(c\) geeft
\(2^{2} + y^{2} + 4 ⋅ 2 - 2 y - 15 = 0 \text{.}\)

1p

De vergelijking oplossen geeft
\(y^{2} - 2 y - 3 = 0\)
\((y + 1) (y - 3) = 0\)
\(y = -1 ∨ y = 3\)
\(y_{A} > y_{B} \text{,}\) dus \(A (2 , 3)\) en \(B (2 , -1) \text{.}\)

1p

opgave 2

Gegeven zijn de lijn \(l{:}\,4 x + y = -4\) en de cirkel \(c{:}\,x^{2} + y^{2} - 8 x + 6 y - 9 = 0 \text{.}\)

4p

Bereken exact de coördinaten van de snijpunten van \(l\) en \(c \text{.}\)

SnijpuntenLijnEnCirkel
00by - De vergelijking van een cirkel - basis - 4ms - data pool: #56 (2ms)

Omschrijven van \(l\) geeft \(y = -4 x - 4 \text{.}\)
Substitutie in \(x^{2} + y^{2} - 8 x + 6 y - 9 = 0\) geeft
\(x^{2} + (-4 x - 4)^{2} - 8 x + 6 (-4 x - 4) - 9 = 0 \text{.}\)

1p

Haakjes wegwerken geeft
\(x^{2} + 16 x^{2} + 32 x + 16 - 8 x - 24 x - 24 - 9 = 0\)
\(17 x^{2} - 17 = 0 \text{.}\)

1p

Oplossen van de vergelijking geeft
\(x^{2} - 1 = 0\)
\((x - 1) (x + 1) = 0\)
Dus \(x = 1 ∨ x = -1 \text{.}\)

1p

Invullen van \(x = 1\) in \(y = -4 x - 4\) geeft \(y = -8 \text{,}\) dus snijpunt \((1 , -8) \text{.}\)
Invullen van \(x = -1\) geeft \(y = 0 \text{,}\) dus snijpunt \((-1 , 0) \text{.}\)

1p

"