Versione italiana
Esercizi sul Circocentro in Geometria
Il circocentro è uno dei punti notevoli di un triangolo. È il punto di intersezione delle bisettrici dei lati del triangolo e rappresenta il centro della circonferenza circoscritta al triangolo.
Concetti Chiave
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Definizione di Circocentro: Il circocentro di un triangolo è il punto in cui si incontrano le tre bisettrici dei lati del triangolo. È equidistante dai tre vertici del triangolo.
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Equazione della circonferenza circoscritta: La circonferenza circoscritta ha come centro il circocentro e passa per i tre vertici del triangolo.
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Coordinate del Circocentro: Se i vertici del triangolo sono A(x_1, y_1), B(x_2, y_2), e C(x_3, y_3), le coordinate del circocentro O(x_O, y_O) possono essere calcolate utilizzando le seguenti formule:
x_O = \frac{(x_1^2 + y_1^2)(y_2 - y_3) + (x_2^2 + y_2^2)(y_3 - y_1) + (x_3^2 + y_3^2)(y_1 - y_2)}{2 \cdot \text{Area}}
y_O = \frac{(x_1^2 + y_1^2)(x_3 - x_2) + (x_2^2 + y_2^2)(x_1 - x_3) + (x_3^2 + y_3^2)(x_2 - x_1)}{2 \cdot \text{Area}}
dove l’area del triangolo può essere calcolata con la formula:
\text{Area} = \frac{1}{2} \left| x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) \right|
Esercizi
Esercizio 1: Trovare il Circocentro di un Triangolo
Problema: Trova il circocentro del triangolo con vertici A(1, 2), B(4, 6), e C(5, 1).
Soluzione:
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Calcola l’area del triangolo:
\text{Area} = \frac{1}{2} \left| 1(6 - 1) + 4(1 - 2) + 5(2 - 6) \right|
= \frac{1}{2} \left| 1 \cdot 5 + 4 \cdot (-1) + 5 \cdot (-4) \right| = \frac{1}{2} \left| 5 - 4 - 20 \right| = \frac{1}{2} \left| -19 \right| = \frac{19}{2} -
Calcola le coordinate del circocentro:
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Calcola x_O:
x_O = \frac{(1^2 + 2^2)(6 - 1) + (4^2 + 6^2)(1 - 2) + (5^2 + 1^2)(2 - 6)}{2 \cdot \frac{19}{2}}
= \frac{(1 + 4)(5) + (16 + 36)(-1) + (25 + 1)(-4)}{19}
= \frac{5 \cdot 5 - 52 - 104}{19} = \frac{25 - 52 - 104}{19} = \frac{-131}{19} \approx -6.89 -
Calcola y_O:
y_O = \frac{(1^2 + 2^2)(5 - 4) + (4^2 + 6^2)(1 - 5) + (5^2 + 1^2)(4 - 1)}{2 \cdot \frac{19}{2}}
= \frac{(1 + 4)(1) + (16 + 36)(-4) + (25 + 1)(3)}{19}
= \frac{5 - 208 + 78}{19} = \frac{-125}{19} \approx -6.58
-
-
Coordinate del circocentro:
Il circocentro O del triangolo è quindi:
O\left(-\frac{131}{19}, -\frac{125}{19}\right) \approx O(-6.89, -6.58)
Esercizio 2: Verificare la posizione del Circocentro
Problema: Considera un triangolo rettangolo con vertici A(0, 0), B(0, 4), e C(3, 0). Trova il circocentro e verifica se coincide con un vertice.
Soluzione:
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Identifica il triangolo rettangolo: In questo caso, l’angolo retto è in A(0, 0).
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Il circocentro di un triangolo rettangolo è il punto medio dell’ipotenusa. Calcoliamo le coordinate del circocentro.
- L’ipotenusa è il segmento BC con i punti B(0, 4) e C(3, 0).
- Le coordinate del circocentro O sono date dalla media delle coordinate di B e C:
O\left(\frac{0 + 3}{2}, \frac{4 + 0}{2}\right) = O\left(\frac{3}{2}, 2\right) = O(1.5, 2)
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Conclusione: Il circocentro O(1.5, 2) non coincide con nessuno dei vertici del triangolo.
Esercizio 3: Calcolare il raggio della circonferenza circoscritta
Problema: Utilizzando il triangolo con vertici A(1, 2), B(4, 6), e C(5, 1) trovato in precedenza, calcola il raggio della circonferenza circoscritta.
Soluzione:
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Calcola la distanza dal circocentro a uno dei vertici. Utilizziamo il vertice A(1, 2) e il circocentro O\left(-\frac{131}{19}, -\frac{125}{19}\right).
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Formula per la distanza:
r = \sqrt{\left(x_O - x_A\right)^2 + \left(y_O - y_A\right)^2}
Sostituendo i valori:
r = \sqrt{\left(-\frac{131}{19} - 1\right)^2 + \left(-\frac{125}{19} - 2\right)^2}
= \sqrt{\left(-\frac{131 + 19}{19}\right)^2 + \left(-\frac{125 + 38}{19}\right)^2}
= \sqrt{\left(-\frac{150}{19}\right)^2 + \left(-\frac{163}{19}\right)^2}
= \frac{1}{19} \sqrt{150^2 + 163^2}
= \frac{1}{19} \sqrt{22500 + 26569} = \frac{1}{19} \sqrt{49069} \approx \frac{221}{19} \approx 11.63
Il raggio della circonferenza circoscritta è quindi circa 11.63 unità.
English version
Exercises on the Circumcenter in Geometry
The circumcenter is one of the notable points of a triangle. It is the point of intersection of the bisectors of the sides of the triangle and represents the center of the circumscribed circle of the triangle.
Key Concepts
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Definition of Circumcenter: The circumcenter of a triangle is the point where the three bisectors of the sides of the triangle meet. It is equidistant from the three vertices of the triangle.
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Equation of the circumscribed circle: The circumscribed circle has the circumcenter as its center and passes through the three vertices of the triangle.
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Circumcenter Coordinates: If the vertices of the triangle are A(x_1, y_1), B(x_2, y_2), and C(x_3, y_3), the circumcenter coordinates O(x_O, y_O) can be calculated using the following formulas:
x_O = \frac{(x_1^2 + y_1^2)(y_2 - y_3) + (x_2^2 + y_2^2)(y_3 - y_1) + (x_3^2 + y_3^2)(y_1 - y_2)}{2 \cdot \text{Area}}
y_O = \frac{(x_1^2 + y_1^2)(x_3 - x_2) + (x_2^2 + y_2^2)(x_1 - x_3) + (x_3^2 + y_3^2)(x_2 - x_1)}{2 \cdot \text{Area}}
where the area of the triangle can be calculated with the formula:
\text{Area} = \frac{1}{2} \left| x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2) \right|
Exercises
Exercise 1: Finding the Circumcenter of a Triangle
Problem: Find the circumcenter of the triangle with vertices A(1, 2), B(4, 6), and C(5, 1).
Solution:
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Calculate the area of the triangle:
\text{Area} = \frac{1}{2} \left| 1(6 - 1) + 4(1 - 2) + 5(2 - 6) \right|
= \frac{1}{2} \left| 1 \cdot 5 + 4 \cdot (-1) + 5 \cdot (-4) \right| = \frac{1}{2} \left| 5 - 4 - 20 \right| = \frac{1}{2} \left| -19 \right| = \frac{19}{2} -
Calculate the coordinates of the circumcenter:
-
Calculate x_O:
x_O = \frac{(1^2 + 2^2)(6 - 1) + (4^2 + 6^2)(1 - 2) + (5^2 + 1^2)(2 - 6)}{2 \cdot \frac{19}{2}}
= \frac{(1 + 4)(5) + (16 + 36)(-1) + (25 + 1)(-4)}{19}
= \frac{5 \cdot 5 - 52 - 104}{19} = \frac{25 - 52 - 104}{19} = \frac{-131}{19} \approx -6.89 -
Calculate y_O:
y_O = \frac{(1^2 + 2^2)(5 - 4) + (4^2 + 6^2)(1 - 5) + (5^2 + 1^2)(4 - 1)}{2 \cdot \frac{19}{2}}
= \frac{(1 + 4)(1) + (16 + 36)(-4) + (25 + 1)(3)}{19}
= \frac{5 - 208 + 78}{19} = \frac{-125}{19} \approx -6.58
- Coordinates of the circumcenter:
The circumcenter O of the triangle is therefore:
O\left(-\frac{131}{19}, -\frac{125}{19}\right) \approx O(-6.89, -6.58)
Exercise 2: Verify the position of the Circumcenter
Problem: Consider a right-angled triangle with vertices A(0, 0), B(0, 4), and C(3, 0). Find the circumcenter and verify if it coincides with a vertex.
Solution:
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Identify the right-angled triangle: In this case, the right angle is in A(0, 0).
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The circumcenter of a right-angled triangle is the midpoint of the hypotenuse. Let’s calculate the coordinates of the circumcenter.
- The hypotenuse is the segment BC with the points B(0, 4) and C(3, 0).
- The coordinates of the circumcenter O are given by the average of the coordinates of B and C:
O\left(\frac{0 + 3}{2}, \frac{4 + 0}{2}\right) = O\left(\frac{3}{2}, 2\right) = O(1.5, 2)
- Conclusion: The circumcenter O(1.5, 2) does not coincide with any of the vertices of the triangle.
Exercise 3: Calculate the radius of the circumscribed circle
Problem: Using the triangle with vertices A(1, 2), B(4, 6), and C(5, 1) found previously, calculate the radius of the circumscribed circle.
Solution:
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Calculate the distance from the circumcenter to one of the vertices. We use the vertex A(1, 2) and the circumcenter O\left(-\frac{131}{19}, -\frac{125}{19}\right).
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Formula for distance:
r = \sqrt{\left(x_O - x_A\right)^2 + \left(y_O - y_A\right)^2}
Substituting the values:
r = \sqrt{\left(-\frac{131}{19} - 1\right)^2 + \left(-\frac{125}{19} - 2\right)^2}
= \sqrt{\left(-\frac{131 + 19}{19}\right)^2 + \left(-\frac{125 + 38}{19}\right)^2}
= \sqrt{\left(-\frac{150}{19}\right)^2 + \left(-\frac{163}{19}\right)^2}
= \frac{1}{19} \sqrt{150^2 + 163^2}
= \frac{1}{19} \sqrt{22500 + 26569} = \frac{1}{19} \sqrt{49069} \approx \frac{221}{19} \approx 11.63
The radius of the circumscribed circle is therefore approximately 11.63 units.
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