Содержание
Дуга́ — одно из двух подмножеств окружности, на которые её разбивают любые две различные принадлежащие ей точки. Любые две точки A и B окружности разбивают её на две части; каждая из этих частей называется дугой.
Если A и B — концы диаметра (то есть центральный угол AOB — развернутый), точка O — центр окружности, то они определяют две равные дуги, называемые полуокружностями. Если угол AOB не развернутый, то одна из двух дуг AB — это часть окружности, лежащая внутри угла AOB; говорят, что она меньше полуокружности, и что вторая дуга больше полуокружности. Эти углы и дуги называют дополнительными.
Дуги можно измерять в угловых единицах. Равные по центральным углам [1] дуги необязательно равны по длине и прямо пропорциональны радиусу окружности. Они равны только при равенстве радиусов окружностей.
Хочешь подготовиться к ОГЭ или ЕГЭ по математике на отлично?
Хочешь проверить свои силы и узнать результат насколько ты готов к ЕГЭ или ОГЭ?
Важное замечание!
Если вместо формул ты видишь абракадабру, почисти кэш. Как это сделать в твоем браузере написано здесь: «Как почистить кэш браузера».
Основные термины.
Хорошо ли ты помнишь все названия, связанные с окружностью? На всякий случай напомним – смотри на картинки – освежай знания.
Ну, во-первых – центр окружности – такая точка, расстояния от которой до всех точек окружности одинаковые.
Во-вторых – радиус – отрезок, соединяющий центр и точку на окружности.
Радиусов очень много (столько же, сколько и точек на окружности), но длина у всех радиусов – одинаковая.
Иногда для краткости радиусом называют именно длину отрезка «центр – точка на окружности», а не сам отрезок.
А вот что получится, если соединить две точки на окружности? Тоже отрезок?
Так вот, этот отрезок называется «хорда».
Тут есть ещё одно принятое выражение: «хорда стягивает дугу». Вот, здесь на рисунке, например, хорда стягивает дугу . А если хорда вдруг проходит через центр, то у неё есть специальное название: «диаметр».
Так же, как и в случае с радиусом, диаметром часто называют длину отрезка, соединяющего две точки на окружности и проходящего через центр. Кстати, а как связаны диаметр и радиус? Посмотри внимательно. Конечно же, радиус равен половине диаметра.
Кроме хорд бывают еще и секущие.
Вспомнили самое простое?
А теперь – названия для углов.
Центральный угол – угол между двумя радиусами.
Естественно, не правда ли? Стороны угла выходят из центра – значит, угол – центральный.
А теперь – вписанный угол
Вписанный угол – угол между двумя хордами, которые пересекаются в точке на окружности.
При этом говорят, что вписанный угол опирается на дугу (или на хорду) .
Вот здесь иногда возникают сложности. Обрати внимание – НЕ ЛЮБОЙ угол внутри окружности – вписанный, а только такой, у которого вершина «сидит» на самой окружности.
Смотри на картинку:
Измерения дуг и углов.
Длина окружности. Дуги и углы измеряются в градусах и радианах. Сперва о градусах. Для углов проблем нет – нужно научиться измерить дугу в градусах.
Градусная мера (величина дуги) – это величина (в градусах) соответствующего центрального угла
Что здесь значит слово «соответствующего»? Смотрим внимательно:
Видишь две дуги и два центральных угла? Ну вот, большей дуге соответствует больший угол (и ничего страшного, что он больше ), а меньшей дуге соответствует меньший угол.
Итак, договорились: в дуге содержится столько же градусов, сколько в соответствующем центральном угле.
А теперь о страшном – о радианах!
Что же это за зверь такой «радиан»?
Представь себе: радианы – это способ измерения угла … в радиусах!
Угол величиной радиан – такой центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности.
Тогда возникает вопрос – а сколько же радиан в развёрнутом угле?
Иными словами: сколько радиусов «помещается» в половине окружности? Или ещё по-другому: во сколько раз длина половины окружности больше радиуса?
Этим вопросом задавались учёные ещё в Древней Греции.
И вот, после долгих поисков они обнаружили, что отношение длины окружности к радиусу никак не хочет выражаться «человеческими» числами вроде и т.п.
И даже не получается выразить это отношение через корни. То есть, оказывается, нельзя сказать, что половина окружности в раза или в раз больше радиуса! Представляешь, как удивительно это было обнаружить людям впервые?! Для отношения длины половины окружности к радиусу на хватило «нормальных» чисел. Пришлось вводить букву .
Итак, – это число, выражающее отношение длины полуокружности к радиусу.
Теперь мы можем ответить на вопрос: сколько радиан в развёрнутом угле? В нём радиан. Именно оттого, что половина окружности в раз больше радиуса.
Древние (и не очень) люди на протяжении веков (!) попытались поточнее подсчитать это загадочное число , получше выразить его (хоть приблизительно) через «обыкновенные» числа. А мы сейчас до невозможности ленивы – нам достаточно двух знаков после занятой, мы привыкли, что
Задумайся, это значит, например, что y окружности с радиусом единица длина приблизительно равна , а точно эту длину просто невозможно записать «человеческим» числом – нужна буква . И тогда эта длина окружности окажется равной . И конечно, длина окружности радиуса равна .
Вернёмся к радианам.
Мы выяснили уже, что в развёрнутом угле содержится радиан.
Исходя из этого, можно пересчитать любые углы «в градусах» на углы «в радианах». Для этого нужно просто решить пропорцию! Давай попробуем. Возьмём угол в .
Значит, рад., то есть рад. Таким же образом получается табличка с наиболее популярными углами.
Итак, осознай и не бойся: если ты видишь букву или выражение и т.п., то речь идёт об угле и, по сути, запись через букву всегда выражает, какую часть от развёрнутого угла составляет тот угол, о котором идёт речь. А для убедительности ещё раз взгляни на табличку
| от , то есть от |
| от , то есть от |
| от , то есть от |
| это и есть |
| в раза больше, чем |
| А это раза по , то есть |
Соотношение между величинами вписанного и центрального углов.
Имеет место удивительный факт:
Величина вписанного угла вдвое меньше, чем величина соответствующего центрального угла.
Посмотри, как это утверждение выглядит на картинке. «Соответствующий» центральный угол такой, у которого концы совпадают с концами вписанного угла, а вершина в центре. И при этом «соответствующий» центральный угол должен «смотреть» на ту же хорду ( ), что и вписанный угол.
Почему же так? Давай разберёмся сначала на простом случае. Пусть одна из хорд проходит через центр. Ведь бывает же так иногда, верно?
Что же тут получается? Рассмотрим . Он равнобедренный – ведь и – радиусы. Значит, (обозначили их ).
Теперь посмотрим на . Это же внешний угол для ! Вспоминаем, что внешний угол равен сумм двух внутренних, не смежных с ним, и записываем:
То есть ! Неожиданный эффект. Но и есть центральный угол для вписанного .
Значит, для этого случая доказали, что центральный угол вдвое больше вписанного. Но уж больно частный случай: правда ведь, далеко не всегда хорда проходит прямиком через центр? Но ничего, сейчас этот частный случай нам здорово поможет. Смотри: второй случай: пусть центр лежит внутри .
Давай сделаем вот что: проведём диаметр . И тогда … видим две картинки, которые уже разбирали в первом случае. Поэтому уже имеем, что
Значит, (на чертеже , а )
Ну вот, и остался последний случай: центр вне угла .
Делаем то же самое: проводим диаметр через точку . Все то же самое, но вместо суммы – разность.
Давай теперь сформируем два главных и очень важных следствия из утверждения о том, что вписанный угол вдвое меньше центрального.
Следствие 1
Все вписанные углы, опирающиеся на одну дугу, равны между собой.
Вписанных углов, опирающихся на одну и ту же дугу (у нас эта дуга ) – бесчисленное множество, они могут выглядеть совсем по-разному, но у них у всех один и тот же центральный угол ( ), а значит, все эти вписанные углы равны между собой.
Следствие 2
Угол, опирающийся на диаметр – прямой.
Смотри: какой угол является центральным для ?
Конечно, . Но он равен ! Ну вот, поэтому (а так же ещё множество вписанных углов, опирающихся на ) и равен .
Угол между двумя хордами и секущими
А что, если интересующий нас угол НЕ вписанный и НЕ центральный, а, например, такой:
Можно ли его как-то выразить всё-таки через какие-то центральные углы? Оказывается, можно. Смотри: нас интересует .
a) ( как внешний угол для ). Но — вписанный, опирается на дугу — . – вписанный, опирается на дугу — .
Для красоты говорят:
Угол между хордами равен полусумме угловых величин дуг, заключённых в этот угол.
– так пишут для краткости, но конечно, при использовании этой формулы нужно иметь в виду центральные углы
b) А теперь — «снаружи»! Как же быть? Да почти так же! Только теперь (снова применяем свойство внешнего угла для ). То есть теперь .
И значит, . Наведём красоту и краткость в записях и формулировках:
Угол между секущими равен полуразности угловых величин дуг, заключённых в этот угол.
Ну вот, теперь ты вооружён всеми основными знаниями об углах, связанных с окружностью. Вперёд, на штурм задач!
ОСТАВШИЕСЯ 2/3 СТАТЬИ ДОСТУПНЫ ТОЛЬКО УЧЕНИКАМ YOUCLEVER!
Стать учеником YouClever,
Подготовиться к ОГЭ или ЕГЭ по математике,
А также получить доступ к учебнику YouClever без ограничений.
 Основные определения и свойства. Число π |
| Формулы для площади круга и его частей |
| Формулы для длины окружности и ее дуг |
| Площадь круга |
| Длина окружности |
| Длина дуги |
| Площадь сектора |
| Площадь сегмента |
Основные определения и свойства
| Фигура | Рисунок | Определения и свойства |
| Окружность |  |
|
| Дуга |  |
|
| Круг |  |
|
| Сектор |  |
|
| Сегмент |  |
|
| Правильный многоугольник |  |
|
 |
| Окружность |
|
Множество точек плоскости, находящихся на одном и том же расстоянии от одной точки — центра окружности
Часть окружности, расположенная между двумя точками окружности
Конечная часть плоскости, ограниченная окружностью
Часть круга, ограниченная двумя радиусами
Часть круга, ограниченная хордой
Выпуклый многоугольник, у которого все стороны равны и все углы равны
Около любого правильного многоугольника можно описать окружность
Определение 1 . Площадью круга называют предел, к которому стремятся площади правильных многоугольников, вписанных в круг, при неограниченном возрастании числа сторон.
Определение 2 . Длиной окружности называют предел, к которому стремятся периметры правильных многоугольников, вписанных в круг, при неограниченном возрастании числа сторон.
Замечание 1 . Доказательство того, что пределы площадей и периметров правильных многоугольников, вписанных в круг, при неограниченном возрастании числа сторон действительно существуют, выходит за рамки школьной математики и в нашем справочнике не приводится.
Определение 3 . Числом π (пи) называют число, равное площади круга радиуса 1.
Замечание 2 . Число π является иррациональным числом, т.е. числом, которое выражается бесконечной непериодической десятичной дробью:
Число π является трансцендентным числом, то есть числом, которое не может быть корнем алгебраического уравнения с целочисленными коэффициентами.
Формулы для площади круга и его частей
| Числовая характеристика | Рисунок | Формула |
| Площадь круга |  |
|
| Площадь сектора |  |
|
| Площадь сегмента |  |
| Площадь круга |
|
,
где R – радиус круга, D – диаметр круга
,
если величина угла α выражена в радианах
,
если величина угла α выражена в градусах
,
если величина угла α выражена в радианах
,
если величина угла α выражена в градусах
Формулы для длины окружности и её дуг
| Числовая характеристика | Рисунок | Формула |
| Длина окружности |  |
|
| Длина дуги |  |
| Длина окружности |
|
где R – радиус круга, D – диаметр круга
если величина угла α выражена в радианах
,
если величина угла α выражена в градусах
Площадь круга
Рассмотрим две окружности с общим центром ( концентрические окружности ) и радиусами радиусами 1 и R , в каждую из которых вписан правильный n – угольник (рис. 1).
Обозначим через O общий центр этих окружностей. Пусть внутренняя окружность имеет радиус 1 .
Поскольку при увеличении n площадь правильного n – угольника, вписанного в окружность радиуса 1 , стремится к π , то при увеличении n площадь правильного n – угольника, вписанного в окружность радиуса R , стремится к числу πR 2 .
Таким образом, площадь круга радиуса R , обозначаемая S , равна
Длина окружности
то, обозначая длину окружности радиуса R буквой C , мы, в соответствии с определением 2, при увеличении n получаем равенство:
откуда вытекает формула для длины окружности радиуса R :
Следствие . Длина окружности радиуса 1 равна 2π.
Длина дуги
Рассмотрим дугу окружности, изображённую на рисунке 3, и обозначим её длину символом L(α), где буквой α обозначена величина соответствующего центрального угла.
В случае, когда величина α выражена в градусах, справедлива пропорция
из которой вытекает равенство:
В случае, когда величина α выражена в радианах, справедлива пропорция
из которой вытекает равенство:
Площадь сектора
Рассмотрим круговой сектор, изображённый на рисунке 4, и обозначим его площадь символом S (α) , где буквой α обозначена величина соответствующего центрального угла.
В случае, когда величина α выражена в градусах, справедлива пропорция
из которой вытекает равенство:
В случае, когда величина α выражена в радианах, справедлива пропорция
из которой вытекает равенство:
Площадь сегмента
Рассмотрим круговой сегмент, изображённый на рисунке 5, и обозначим его площадь символом S (α), где буквой α обозначена величина соответствующего центрального угла.
Поскольку площадь сегмента равна разности площадей кругового сектора MON и треугольника MON (рис.5), то в случае, когда величина α выражена в градусах, получаем
В случае, когда величина α выражена в в радианах, получаем