Как определить пересекаются ли окружности
Говорят, что две окружности пересекаются, если они имеют две общие точки.
Пусть \(R_1\) и \(R_2\) – радиусы окружностей \(\omega_1\) и \(\omega_2\) и \(d\) – расстояние между их центрами. Окружности \(\omega_1\) и \(\omega_2\) пересекаются тогда и только тогда, когда числа \(R_1\), \(R_2\), \(d \) являются длинами сторон некоторого треугольника, т. е. удовлетворяют всем неравенствам треугольника: $$ R_1+R_2 > d, \, R_1+d > R_2, \, R_2+d > R_1. $$
Касающиеся окружности
Говорят, что две окружности касаются, если они имеют одну общую точку. Окружности касаются внутренним образом, если одна из них расположена внутри другой. Окружности касаются внешним образом, если они расположены вне друг друга.
Пусть \(R_1\) и \(R_2\) – радиусы окружностей \(\omega_1\) и \(\omega_2\) и \(d\) – расстояние между их центрами. Окружности \(\omega_1\) и \(\omega_2\) касаются внешним образом тогда и только тогда, когда \(R_1+R_2=d\), внутренним образом – когда \(\left|R_1-R_2\right|=d\).
Как определить пересекаются ли окружности
Paul Bourke
Перевод Кантора И.А.
Будем рассматривать нашу задачу из системы координат с началом в центре первой окружности.
Определить центр окружности по каноническому уравнению вида Ax 2 + Ay 2 + a1x + a2y + a0 = 0, где A =/= 0, довольно просто — это (-a1/2A, -a2/2A);
перенести систему координат можно простым преобразованием
— подставить вместо старых переменных их новые значения в уравнения.
В такой системе координат уравнения окружностей можно записать как
(1) x 2 + y 2 = R 2 (2)(x-a) 2 + (y-b) 2 = r 2
Раскрывая скобки, вычитая (1) из (2) и приводя подобные, получаем другой вид (2):
-2ax-2by = R 2 — r 2 — a 2 — b 2 .
Если еще упростить и немного поменять обозначения, то (2) приведется к виду
ax+by=C, где С — новое обозначение выражения справа.
Таким образом, имеем систему:
(1) x 2 + y 2 = R 2 (2) ax + by = C,
решение которой, надеюсь, не составит проблем (например, подойдет подстановка — естественно с учетом случаев a=0, b=0 и т.п.) (2) в (1) и имеем простое квадратное уравнение на одну из переменных.
Решив его и получив из (2) значение оставшейся переменной, имеем(если и только если она есть) точку пересечения.
Пусть нужно найти пару точек P3 пересечения, если они существуют.
Для начала найдем расстояние между центрами окружностей. d = || P1 — P0 ||. Если d > r0 + r1, тогда решений нет: круги лежат отдельно. Аналогично в случае d a 2 + h 2 = r0 2 and b 2 + h 2 = r1 2
Используя равенство d = a + b, мы можем разрешить относительно a:
a = (r0 2 — r1 2 + d 2 ) / (2 d)
В случае соприкосновения окружностей, это, очевидно, превратится в r0, так как: d = r0 + r1
Решим относительно h, подставив в первое уравнение h 2 = r0 2 — a 2
Таким образом, получаем координаты точек P3 = (x3,y3):
Пересечение двух окружностей
Чтобы использовать калькулятор, введите координаты x и y центра и радиус каждой окружности.
Формулы для расчета приведены под калькулятором.
Точки пересечения двух окружностей
Первая окружность
Вторая окружность
Точность вычисления
Знаков после запятой: 2
Рассчитать
Проверка расстояния между окружностями
Файл очень большой, при загрузке и создании может наблюдаться торможение браузера.
Загрузить
Ссылка Сохранить Виджет
Пересечение окружностей
Сама по себе задача нахождения точек пересечения двух окружностей достаточно проста, однако предварительно надо проанализировать если ли вообще точки пересения у данных двух окружностей. Поэтому начать надо с вычисления расстояния d в декартовых координатах между центрами окружностей и сравнения его с радиусами окружностей r1 и r2.
При этом возможно следующие случаи (расстояние между центрами показано красным отрезком):
Если окружности действительно пересекаются, калькулятор использует следующие формулы (в-основном выведенные из теоремы Пифагора), проиллюстрированные рисунком ниже:
Сначала калькулятор находит отрезок a
Чтобы найти точку P3, калькулятор использует следующую формулу (в векторном виде):
И наконец, чтобы найти точки пересечения, калькулятор использует следующие уравнения:
Первая точка:
Обратите внимание на разные знаки перед вторым слагаемым
По теме также можно посмотреть следующие ссылки (на английском языке): Circle-Circle Intersection и Circles and spheres
Как определить пересекаются ли окружности
Говорят, что прямая и окружность пересекаются, если они имеют ровно две общие точки. В этом случае прямая называется секущей к окружности. Окружность и прямая касаются, если они имеют ровно одну общую точку. В этом случае прямая называется касательной к окружности, а общая точка прямой и окружности – их точкой касания. Прямая и окружность не пересекаются, если они не имеют общих точек.
Пусть \(R\) – радиус окружности \(\omega\) и \(d\) – расстояние от центра окружности \(\omega\) до прямой \(l\). Тогда
\(\quad \quad \omega\) и \(l\) пересекаются \(\, \Leftrightarrow \, d < R\);
\(\quad \quad \omega\) и \(l\) касаются \(\, \Leftrightarrow \, d=R\);
\(\quad \quad \omega\) и \(l\) не пересекаются \(\, \Leftrightarrow \, d > R\).
\(\omega\) и \(l\) пересекаются
\(\omega\) и \(l\) касаются
\(\omega\) и \(l\) не пересекаются