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Tema 05 · Semana 6 núcleo

Circunferencias

Distancia constante a un punto

Ecuación canónica $(x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2$ y forma general $x^2+y^2+Dx+Ey+F=0$. Posición relativa de recta y circunferencia. Tangentes.

Por qué importa

Hitboxes, sensores de proximidad, normalización de vectores y trigonometría unitaria.

En La Salle

Es la antesala visual de la circunferencia goniométrica que usarás cada día en trigonometría y números complejos.

Objetivos
  • Pasar de forma general a canónica completando cuadrados.
  • Decidir si una recta es secante, tangente o exterior.
  • Hallar la tangente a una circunferencia en un punto dado.
  • Calcular intersección de dos circunferencias.
Tu progreso · Circunferencias

1. Definición

Lugar geométrico de los puntos del plano que están a distancia constante rr (radio) de un punto fijo C=(a,b)C = (a, b) (centro).

2. Ecuaciones

  • Canónica: (xa)2+(yb)2=r2(x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2.
  • General: x2+y2+Dx+Ey+F=0x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0.

Conversión:

a=D2,b=E2,r=a2+b2Fa = -\dfrac{D}{2}, \quad b = -\dfrac{E}{2}, \quad r = \sqrt{a^2 + b^2 - F}

Si a2+b2F<0a^2 + b^2 - F < 0, la “circunferencia” no existe (radio imaginario).

Demo · arrastra el centro, ajusta el radio
Centro: (0, 0)
Radio: 3
Canónica: (x0)² + (y0)² = 9.0
General: x² + y² + 0.0x + 0.0y 9.0 = 0

3. Posición relativa de recta y circunferencia

Sustituye la ecuación de la recta en la circunferencia: te queda una cuadrática en una variable. Discriminante Δ\Delta:

  • Δ>0\Delta > 0: secante (corta en 2 puntos).
  • Δ=0\Delta = 0: tangente (1 punto).
  • Δ<0\Delta < 0: exterior (no corta).

Alternativa más rápida con distancia: si d(C,r)d(C, r) es la distancia del centro a la recta:

  • d<rd < r: secante.
  • d=rd = r: tangente.
  • d>rd > r: exterior.

4. Recta tangente en un punto PP de la circunferencia

La tangente es perpendicular al radio en ese punto. Pendiente del radio: mrm_r. Pendiente de la tangente: 1/mr-1/m_r.

Ejemplo

Circunferencia x2+y2=25x^2 + y^2 = 25, punto P=(3,4)P = (3, 4) (está en la circunferencia: 9+16=259 + 16 = 25 ✅).

Pendiente del radio OPOP: mr=4/3m_r = 4/3. Pendiente tangente: 3/4-3/4.

Tangente: y4=34(x3)3x+4y=25y - 4 = -\dfrac{3}{4}(x - 3) \Rightarrow 3x + 4y = 25.

💡Truco

Atajo memorizable: la tangente a x2+y2=r2x^2 + y^2 = r^2 en (x0,y0)(x_0, y_0) es x0x+y0y=r2x_0 x + y_0 y = r^2.

Ejercicios

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Ejercicio · interactivo
x2+y26x+4y12=0x^2 + y^2 - 6x + 4y - 12 = 0. ¿Cuál es el radio de la circunferencia?
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Ejercicio · interactivo
Misma circunferencia: ¿cuál es la coordenada xx del centro?
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Ejercicio · interactivo
Distancia del origen a la recta y=x+1y = x + 1. (Usa xy+1=0x - y + 1 = 0.)