Altissima

Selasa, 25 Januari 2022

Garis singgung lingkaran

Pengertian Garis Singgung Lingkaran dan Kharakteristiknya


Kalian tentu pernah melihat katrol bukan? Ya... sebuah katrol memiliki tali dan sebuah tuas berbentuk roda. Tali tersebut berada pada bagian tepi roda katrol. Kalau kita bayangkan tali itu sebagai garis dan roda katrol sebagai lingkaran, maka seakan-akan terdapat dua buah garis yang menyinggung lingkaran. Nah pada kesempatan kali ini kita akan membahas mengenai garis singgung lingkaran. Pokok pembahasan yang akan kita capai adalah mengenal definisi garis singgung serta menentukan panjang garis singgung yang terdapat pada lingkaran.

katrol


A. Pengertian Garis Singgung lingkaran 


    Sebuah garis dapat memiliki hubungan dengan lingkaran. Hubungan ini  terletak pada kedudukan garis tersebut terhadap lingkaran. Sebuah garis dapat memiliki hubungan dengan lingkaran seperti misalnya garis berada di luar lingkaran, garis memotong lingkaran dan garis menynggung lingkaran di suatu titik. Sebuah garis yang berada di luar lingkaran tidak memiliki titik yang bersentuhan pada lingkaran. Garis yang memotong lingkaran akan menghasilkan dua buah titik potong pada lingkaran tersebut. Sementara garis singgung lingkaran adalah garis yang menyentuh lingkaran di satu titik tertentu. Garis yang menyinggung lingkaran ini selanjutnya akan disebut garis singgung lingkaran.

hubungan garis dengan lingkaran


B. Kharakteristik garis singgung lingkaran

        Apabila kita amati lebih jauh, maka terdapat beberapa ciri khas yang unik pada garis singging ligkaran. Beberapa ciri khas tersebut di antaranya dijelaskan sebagai berikut:
  1. Melalui suatu titik pada lingkaran hanya dapat dibuat satu garis singgung  lingkaran tersebut
           Jika kita membuat sejumlah garis yang menyinggung lingkaran, maka kita akan mendapatkan bahwa setiap garis tersebut akan memiliki titik singgung lingkaran yang berbeda satu dengan yang lainnya. Hal ini menunjukan bahwa melalui suatu titik pada lingkaran hanya dapat dibuat 1 garis yang menyinggung lingkaran tersebut.

    4 buah garis menyinggung lingkaran di 4 titik yang berbeda

         Kita mungkin bertanya benarkah pernyataan tersebut? Tentu saja pertanyaan ini dapat kita jawab jika kita membuat analisis sebagai berikut 


           Pada gambar nampak dua buah garis m dan n menyinggung lingkaran di titik P dan Q dan berpotongan di luar lingkaran. Jika kita geser titik perpotongan  tersebut sampai di titik A, maka garis n akan berubah posisi menjadi garis n' dengan titik singgung di S dan garis garis m akan bergeser menjadi garis m' dengan titik singgung berada di R. Kemudian jika kita geser kembali titik potongnya mendekati lingkaran di titik B, maka maka garis m akan berubah posisi menjadi garis n'' dengan titik singgung di U dan garis garis m akan bergeser menjadi garis m'' dengan titik singgung berada di T. Begitu seterusnya sampai kita geser titik potong tersebut berada pada titik C, yakni titik berada pada lingkaran. Nampak bahwa  garis dan garis n akan berhimpit/menyatu dengan garis g. Hal ini menunjukan bahwa setiap garis singgung lingkaran hanya memiliki satu titik singgung pada lingkaran tersebut.


  2. Setiap garis singgung yang terbentuk pada lingkaran akan berada pada posisi tegak lurus terhadap jari-jarinya di titik tersebut.
            Pernyataan ini dibuktikan oleh Euclid dengan cara yang begitu sederhana di dalam bukunya yang berjudul Element jilid III. mari kita perhatikan gambar berikut ini:


    Andaikan terdapat sebuah lingkaran yang berjari-jari r dengan titik pusatnya berada di O. Andaikan pula terdapat sebuah garis yang menyinggung lingkaran tersebut di titik A seperti pada gambar di atas. Karena A berada pada lingkaran maka panjang OA=r Jika garis OA tidak tegak lurus terhadap garis singgungnya, maka tentunya ada titik P sedemikian sehingga garis OP tegak lurus dengan garis singgungnya. Akibatnya garis |OP|<|OA=r sehingga menjadikannya titik P adalah titik terdekat terhadap titik pusat O. Akan tetapi hal ini mustahil sebab titik P berada di luar lingkaran tersebut. Dengan demikian garis OA pastilah tegak lurus dengan garis singgungnya dan |OA|=r . Hal ini sudah cukup untuk menunjukan bahwa garis singgung lingkaran selalu tegak lurus terhadap jari-jari lingkaran.

    Setiap garis singgung lingkaran tegak lurus terhadap jari-jari lingkaran

    Nah... jika kita sudah tahu bahwa garis singgung lingkaran tegak lurus terhadap jari-jari lingkaran, maka dengan mudah kita dapat menentukan panjang garis singgung lingkaran. Jika sebuah garis menyinggung lingkaran yang berpusat di O pada titik A dan melalui titik P yang berada di luar lingkaran, maka dengan menggunakan phytagoras didapat:

    AP=OP2OA2



  3. Jika terdapat dua garis yang masing-masing menyinggung lingkaran di titik A dan B dan kedua garis tersebut berpotongan di titik C, maka panjang AC = BC. 

    Perhatikan gambar berikut:


    Pada gambar nampak dua buah garis singgung lingkaran saling berpotongan di titik C, Seperti kita ketahui, OA dan OB merupakan jari-jari lingkaran. Dengan demikian panjang OA = panjang OB = r. Garis AC dan OA saling tegak lurus. Demikian juga garis BC dan OB saling tegak lurus, Dengan demikian berlaku hukum phytagoras yakni:

    OC2=OA2+AC2   dan OC2=OB2+BC2

    dari kedua persamaan tersebut didapat

                       OA2+AC2=OB2+BC2
                        OA2+AC2=OA2+BC2
                                    AC2=BC2
                                        AC=BC

    Dengan demikian dapat disimpulkan dua buah garis yang menyinggung lingkaran di titik A dan B dan  saling berpotongan di luar lingkaran pada titik C  memiliki panjang AC = panjang BC.



==== Selamat Belajar ====







Sudut antara dua tali busur

Hubungan Sudut antara Dua Tali Busur dengan Sudut Pusat


Pada pertemuan kali lalu kita telah membahas mengenai segiempat tali busur pada lingkaran. Pada pertemuan kali ini kita akan membahas lebih lanjut mengenai hubungan yang dapat terjadi diantara kedua tali busur. Sepasang tali busur dapat berada dalam posisi saling sejajar, tetapi dapat juga berpotongaan satu dengan yang lainnya. Ketika kedua tali busur berpotongan, maka akan terbentuk sudut pada titik perpotongan tersebut. Dua buah tali busur dapat berpotongan di dalam lingkaran ataupun dapat berpotongan di luar lingkaran pada perpanjangan tali busur tersebut. Nah... bagaimanakah kharakteristik dari sudut yang dibentuk dari perpotongan dua tali busur tersebut? Berikut penjelasannya.

hubungan di antara beberapa  tali busur pada lingkaran


A. Sudut pada dua tali busur yang berpotongan di dalam lingkaran

Perhatikan gambar berikut ini:



Tali busur AC berpotongan dengan tali busur BD pada lingkaran yang berpusat di O, Keduanya berpotongan di titik E. Kemudian perhatikan gambar berikut ini:
 

Pada gambar (i) nampak bahwa CBD merupakan sudut keliling dan COD merupakan sudut pusat. Keduanya menghadap busur yang sama yakni DC. Oleh karena itu terdapat hubungan:

CBD=12×COD ..... persamaan 1


Pada gambar (ii) nampak bahwa ACB merupakan sudut keliling dan AOB merupakan sudut pusat. Keduanya menghadap busur yang sama yakni AB. Oleh karena itu terdapat hubungan:

ACB=12×AOB ..... persamaan 2


Perhatikan BEC pada gambar (iii). Nampak bahwa BEC=180o(BCE+CBE) dan pada garis BD, sudut BEC merupakan sudut pelurus dari DEC. Sehingga berlaku

DEC=180oBEC=180(180o(BCE+CBE))=BCE+CBE ..... persamaan 3


Karena CBE=CBD dan BCE=ACB maka dari persamaan 1, persamaan 2 dan persamaan 3 berlaku

DEC=ACB+CBD=12×AOB+12×COD=12×(AOB+COD)


Dengan demikian kita dapat menentukan hubungan antara sudut yang terbentuk antara dua busur yang berpotongan dengan sudut pusatnya yakni

Besar sudut antara dua tali busur yang berpotongan di dalam lingkaran sama dengan setengah dari jumlah sudut-sudut pusat yang menghadap busur yang diapit oleh kaki-kaki sudut itu. 

DEC=12×(AOB+COD)

 

hubungan antara sudut pusat dengan sudut yang terbentuk
dari kedua tali busur yang berpotongaan di dalam lingkaran


B. Sudut antara dua tali busur yang berpotongan di luar lingkaran

Perhatikan gambar berikut ini:

Sudut yang terbentuk dari dua buah tali busur yang berpotongan di luar lingkaran

Pada gambar di atas nampak bahwa tali busur AB dan CD berpotongan di luar lingkaran pada titik E. Sudut AED merupakan sudut yang terbentuk dari perpotongan kedua tali busur tersebut. Untuk menentukan besarnya sudut AED, perhatikan langkah-langkah berikut ini:


Pada gambar (a) nampak bahwa BDE merupakan sudut keliling dan BOC merupakan sudut pusat. Keduanya menghadap busur yang sama yakni BC. Dengan demikian berlaku hubungan :
BDE=12×BOC ...... persamaan (*)

Pada gambar (b) nampak bahwa ABD merupakan sudut keliling dan AOD merupakan sudut pusat. Keduanya menghadap busur yang sama yakni AD. Dengan demikian berlaku hubungan :
ABD=12×AOD ..... persamaan (**)

Segitiga DBE pada gambar (c) memperlihatkan bahwa DBE=180o(BDE+BED)  dan pada garis AE, DBE merupakan pelurus dari ABD. Dengan demikian berlaku hubungan

ABD=180o(180o(BDE+BED))=BDE+BED ..... persamaan (***)

Karena BED=AED maka dari persamaan (***) diperoleh

ABD=BDE+BED=BDE+AED

Dari persamaan terakhir dan persamaan (*) serta persamaan (**)

ABD=BDE+AED

12×AOD=12×BOC+AED

AED=12×AOD12×BOC=12×(AODBOC)

dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa 

Besar sudut antara dua tali busur yang berpotongan di luar lingkaran sama dengan setengah dari selisih sudut-sudut pusat yang menghadap busur yang diapit oleh kaki-kaki sudut itu.

 AED=12×(AODBOC)

 

Hubungan sudut pusat dengan sudut yang dibentuk dari
dua buah tali busur yang berpotongan di luar lingkaran.




==== Selamat Belajar ====








Segi empat tali busur

        Kharakteristik Segiempat Tali Busur


        Segi empat tali busur merupakan segiempat yang titik sudutnya terletak pada lingkaran. Keempat ruas garis yang menghubungkan titik-titik sudut tersebut merupakan tali busur pada lingkaran tersebut. Pada gambar di bawah ini, nampak bahwa garis AB,BC,CD  dan AD merupakan tali busur yang terhubung sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah segi empat ABCD dimana setiap sudutnya terletak pada lingkaran.

segiempat tali busur

Nah, pada pembahasan kali ini, kita akan diajak untuk memahami kharakteristik dari segiempat tali busur beserta beberapa teorema yang mengikutinya.

A. Sifat-sifat tali busur


Misalkan kita membuat 4 garis yang melalui titik pusat dan menuju ke masing-masing sudut pada segiempat ABCD seperti pada gambar berikut.

hubungan sudut pusat dan sudut keliling pada segiempat tali busur

Perhatikan bahwa DAB merupakan sudut keliling dan DOB merupakan sudut pusat. Keduanya menghadap busur yang sama yakni DB. Dengan demikian berdasarkan  hubungan sudut pusat dan sudut keliling yang menghadap busur yang sama didapat:

DAB=12×DOB=12×(BOC+DOC) ..... persamaan 1

Tetapi kita juga melihat bahwa DCB merupakan sudut keliling dan DOB merupakan sudut pusat yang menghadap busur DB pada arah yang berlawanan. Sehingga kita dapatkan juga

DCB=12×DOB=12×(DOA+AOB) ..... persamaan 2

Tetapi kita tahu juga bahwa BOC+DOC+DOA+AOB=360o membentuk satu putaran penuh sehingga

BOC+DOC+DOA+AOB=360o ..... persamaan 3

Maka dari persamaan 1, persamaan 2 dan persamaan 3 kita dapatkan

DAB=12×(BOC+DOC)

DCB=12×(DOA+AOB)

DAB+DCB=12×(BOC+DOC+DOA+AOB)=12×360o=180o

 Hal sama bisa kalian periksa untuk ABC dan ADC. Jika keduanya dijumlahkan maka akan didapat

ABC+ADC=180o

Dengan demikian kita dapat menarik kesimpulan bahwa

jumlah dari dua sudut yang saling berhadapan pada segiempat tali busur lingkaran adalah 180o

 B. Segiempat talibusur yang diagonalnya merupakan diameter lingkaran

Hal yang menarik akan kita amati pada segiempat tali busur dimana diagonalnya merupakan diameter lingkaran seperti gambar berikut ini:

tali busur persegi panjang


AC  dan  BD  masing-masing merupakan diameter lingkaran. Akan tetapi  demikian AOC  dan BOD bernilai 180o dan keduanya merupakan sudut pusat. AOC merupakan sudut pusat yang memiliki hubungan dengan sudut keliling ABC  dan ADC sementara BOD merupakan sudut pusat sudut pusat yang memiliki hubungan dengan sudut keliling BAD dan BCD. Dengan demikian kita peroleh

ABC=ADC=12×AOC=12×180o=90o
 
BAD=BCD=12×BOD=12×180o=90o

Maka kita mendapatkan fakta bahwa tali busur pada sudut yang saling berhadapan berada pada posisi saling tegak lurus satu dengan yang lainnya. Oleh karena itu AB sejajar dengan CD dan AD sejajar dengan BC. Menariknya, ABCD membentuk persegi panjang. Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa

Segiempat tali busur yang diagonalnya merupakan diameter lingkaran akan berbentuk persegi panjang.

 

C. Segiempat tali busur yang diagonalnya saling berpotongan tegak lurus di titik pusat lingkaran

        Lalu pertannyaan selanjutnya adalah bagaimana bentuk segiempat tali busur apabila diagonalnya merupakan diameter lingkaran yang saling berpotongan tegak lurus. Untuk menjawab hal ini, perhatikan gambar berikut: 

tali busur persegi

Kalian bisa amati, bahwa bidang ABCD membentuk bidang persegi. Dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa 

segiempat tali busur dimana diagonalnya merupakan diameter lingkaran yang berpotongan tegak lurus di titik pusatnya membentuk bidang persegi. 


 ==== Selamat Belajar ====

\


Senin, 24 Januari 2022

Beberapa Teorema Sudut Pusat dan Sudut Keliling pada Lingkaran

Sudut Pusat dan Sudut Keliling pada Lingkaran      


        Beberapa waktu lalu kalian sudah mengenal apa itu sudut pusat dan sudut keliling. Sebagaimana kalian ketahui, sudut pusat adalah sudut yang dibentuk dari dua buah jari-jari yang berpotongan di titik pusat lungkaran. Sementara, sudut keliling adalah sudut yang dibentuk dari tali busur yang berpotongan di titik yang terdapat pada keliling lingkaran. Hubungan sudut pusat dan sudut keliling adalah 

Sudut pusat =2× sudut keliling

Pada pembahasan berikut, kita akan membahas lebih jauh hal-hal yang berkaitan dengan sudut pusat dan sudut keliling. Beberapa diantaranya adalah menentukan besarnya sudut keliling yang menghadap diameter lingkaran, menentukan besarnya sudut keliling yang menghadap busur linkaran yang sama, dan menentukan besarnya sudut pada segiempat tali busur. Kita akan membahasnya satu persatu. 

A. Sudut Pusat besarnya 2 kali sudut keliling

        Pada awal pertemuan kita  sudah diperkenalkan sebuah pernyataan bahwa besarnya sudut pusat sama dengan dua kali besarnya sudut keliling. Tentu saja pernyataan ini dapat dibuktikan kebenarannya bila kita memperhatikan penjelasan berikut ini:

Perhatikan gambar



Pada gambar tersebut, BAC merupakan sudut keliling dan BOC merupakan sudut pusat. Kedua sudut ini menghadap busur yang sama yakni busur BC. Sekarang, apabila kita menarik garis lurus melalui titik A dan titik pusat lingkaran maka kita akan dapatkan gambar sebagai berikut:



Perhatikan bahwa bila OAB=x dan OAC=y maka dengan memperhatikan AOB  dan  AOC kita dapatkan 

BOC=BOD+COD              ...... persamaan 1
BAC=OAB+OAC=x+y ...... persamaan 2

Padahal kita tahu panjang OA=OB=OC=r. Dengan demikian AOB dan AOC merupakan segitiga sama kaki. Akibatnya OAB=OBA dan OAC=OCA

Pada AOB      AOB=180o(OAB+OBA)=180o(x+x)=180o2x ..... persamaan 3
 
Pada AOC      AOC=180o(OAC+OCA)=180o(y+y)=180o2y ..... persamaan 4 

Tetapi kita tahu bahwa BOD merupakan pelururs dari AOB dan COD merupakan pelururs dari AOC. dengan demikian jika kita memperhatikan persamaan 3 dan persamaan 4 maka kita dapatkan

BOD=180oAOB=180o(180o2x)=2x

COD=180oAOC=180o(180o2y)=2x

Dari dua persamaan terakhir dan dengan melihat persamaan 1 dan persamaan 2 kita dapatkan

BOC=BOD+COD=2x+2y=2(x+y)=2×BAC


Dengan demikian terbukti bahwa besarnya sudut pusat sama dengan 2× sudut keliling.


B. Hubungan sudut pusat dengan keliling dan luas lingkaran


Perhatikan gambar berikut:


Karena juring AOB merupakan bagian dari lingkaran yang berpusat di O, maka berlaku hubungan perbandingan, yakni 

AOB360o=busurABkelilinglingkaran=luasjuringAOBluaslingkaran
            

C. Besarnya sudut keliling yang menghadap diameter

Perhatikan gambar berikut ini



Pada gambar tersebut nampak bahwa ACB merupakan sudut keliling yang menghadap diameter AB. Sebagaimana kita tahu bahwa sudut satu putaran penuh = 360o dan diameter lingkaran membagi dua lingkaran sama besar. Dengan demikian besarnya AOB=180o. Kita pun tahu bahwa AOB dan ACB menghadap busur yang sama sehingga mereka mempunyai hubungan sebagai sudut pusat dan sudut keliling. Dengan demikian karena sudut pusat =2× sudut keliling maka diperoleh:

ACB=12×AOB=12×180o=90o

Nah, dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa

  • Semua sudut keliling yang menghadap diameter lingkaran memiliki sudut sebesar 90o
  • Semua sudut keliling yang menghadap diameter lingkaran memiliki 2 tali busur yang saling tegak lurus. 

 

Semua sudut keliling yang menghadap
diameter lingkaran memiliki sudut sebesar 90o


D. Sudut keliling yang menghadap busur yang sama 

        Untuk melihat hubungan antara sudut keliling yang menghadap busur yang sama, kalian bisa memperhatikan gambar berikut ini:


Perhatikan bahwa DOE merupakan sudut pusat dan DAE,DBE  dan  DCE  merupakan sudut keliling yang menghadap busur yang sama yakni busur DE. Karena kita tahu bahwa hubungan antara sudut pusat dan sudut keliling yang menghadap busur yang sama adalah sudut pusat = 2× sudut keliling maka :

DAE=12×DOE  

DBE=12×DOE  

DCE=12×DOE  

sehingga kita dapatkan

DAE=DBE=DCE


Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bahwa

Semua sudut keliling yang menghadap pada busur yang sama seperti halnya dengan sudut pusat, maka besarnya semua sudut keliling tersebut sama yakni setengah dari sudut pusatnya.

 



==== Selamat Belajar ====

Postingan lainnya

Aplikasi teori limit dalam menghitung Laju perubahan sesaat

Perubahan Rata-rata dan Perubahan Sesaat Sejauh ini kita telah mempelajari mengenai konsep dasar limit dan beberapa teorema di dalamnya. Pad...