Опи́санная окру́жность многоугольника — окружность, содержащая все вершины многоугольника. Центром является точка (принято обозначать ) пересечения серединных перпендикуляров к сторонам многоугольника.
Свойства
- Центр описанной окружности выпуклого n-угольника лежит в точке пересечения серединных перпендикуляров к его сторонам. Как следствие: если рядом с n-угольником описана окружность, то все серединные перпендикуляры к его сторонам пересекаются в одной точке (центре окружности).
- Вокруг любого правильного многоугольника можно описать окружность.
Для треугольника
Окружность, описанная вокруг треугольника
- 3 из 4 окружностей, описанных относительно серединных треугольников (образованных средними линиями треугольника), пересекаются в одной точке внутри треугольника. Эта точка и есть центр описанной окружности основного треугольника.
- Центр описанной около треугольника окружности служит ортоцентром треугольника с вершинами в серединах сторон данного треугольника.
- Расстояние от вершины треугольника до ортоцентра вдвое больше, чем расстояние от центра описанной окружности до противоположной стороны.
- Радиус описанной окружности может быть найден по формулам
-
-
- Где:
- — стороны треугольника,
- — угол, лежащий против стороны ,
- — площадь треугольника.
- Положение центра описанной окружности.
Пусть радиус-векторы вершин треугольника, — радиус-вектор центра описанной окружности. Тогда
где
![\alpha_A = \frac{a^2}{8S^2}(\mathbf{r}_A-\mathbf{r}_B,\mathbf{r}_A-\mathbf{r}_C), \qquad
\alpha_B = \frac{b^2}{8S^2}(\mathbf{r}_B-\mathbf{r}_A,\mathbf{r}_B-\mathbf{r}_C), \qquad
\alpha_C = \frac{c^2}{8S^2}(\mathbf{r}_C-\mathbf{r}_A,\mathbf{r}_C-\mathbf{r}_B)](//upload.wikimedia.org/math/0/9/6/0960b7559689478310249efab1089d6f.png)
- Уравнение описанной окружности.
Пусть координаты вершин треугольника в некоторой декартовой системе координат на плоскости, — координаты центра описанной окружности. Тогда
![x_O=\frac{1}{4S}\begin{vmatrix}
x_A^2 + y_A^2 & y_A & 1 \\
x_B^2 + y_B^2 & y_B & 1 \\
x_C^2 + y_C^2 & y_C & 1
\end{vmatrix} \qquad
y_O=-\frac{1}{4S}\begin{vmatrix}
x_A^2 + y_A^2 & x_A & 1 \\
x_B^2 + y_B^2 & x_B & 1 \\
x_C^2 + y_C^2 & x_C & 1
\end{vmatrix}](//upload.wikimedia.org/math/d/e/d/dedf37f70b7bcb4a5919af6a3e11c74c.png)
а уравнение описанной окружности имеет вид
![\begin{vmatrix}
x^2 + y^2 & x & y & 1 \\
x_A^2 + y_A^2 & x_A & y_A & 1 \\
x_B^2 + y_B^2 & x_B & y_B & 1 \\
x_C^2 + y_C^2 & x_C & y_C & 1
\end{vmatrix} =0](//upload.wikimedia.org/math/b/f/6/bf6ae8f7ea905f5f463cf920b82795b7.png)
Для точек , лежащих внутри окружности, определитель отрицателен, а для точек вне ее — положителен.
- Теорема о трезубце: Если — точка пересечения биссектрисы угла с описанной окружностью, а — центр вписанной окружности то .
- Формула Эйлера: Если — расстояние между центрами вписанной и описанной окружностей, а их радиусы равны и соответственно, то .
Для четырехугольника
Вписанный простой (без самопересечений) четырёхугольник необходимо является выпуклым.
Вокруг выпуклого четырёхугольника можно описать окружность тогда и только тогда, когда сумма его внутренних противоположных углов равна 180° (π радиан).
Можно описать окружность вокруг:
У четырёхугольника, вписанного в окружность, произведение длин диагоналей равно сумме двух произведений длин пар противоположных сторон:[1]
- |AC|·|BD| = |AB|·|CD| + |BC|·|AD|
Для многоугольника
- Если из отрезков составить многоугольник, то его площадь будет максимальна, когда он вписанный.
Примечания
Литература
См. также