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兩圓相交有兩個交點如何證明

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兩圓相交有兩個交點如何證明

兩圓相交必有兩個交點證明

在同一平面內兩圓的位置關係有內含(圓心距小於兩圓半徑差),內切(圓心距等於兩半徑差),相交,外切(圓心距等於兩半徑和)和外離(圓心距大於兩半徑和)。設兩圓相交時圓心距d,則d大於兩圓半徑差,小於兩圓半徑和。兩圓半徑與圓心距構成三角形。由於圓是軸對稱圖形,則關於連心線必有對稱三角形,也是兩圓的公共點有兩個,所以兩圓相交必有兩個交點。

假設

半徑為R的圓心為A,座標為(x,y)

半徑為S的圓心為B,座標為(a,b)

兩圓交點為C,D

AB與CD的交點為E,座標為(X0,Y0)

過C點垂線與過E點水平線交點為F

令L為AB長度,K1為線AB的斜率,K2為線CD的斜率

則L=√[(a-x)²+(b-y)²]

K1=(b-y)/(a-x)

K2=-1/K1

CE²=R²-AE²

CE²=S²-EB²=S²-(AB-AE)²=S²-(L-AE)²=S²-L²-AE²+2LAE²

故AE=(R²-S²+L²)/2L

AE/L=(R²-S²+L²)/2L²

X0=x+(a-x)AE/L

=x+(a-x)(R²-S²+L²)/(2L²)

Y0=y+K1(X0-x)

R2=CE²= R²-(X0-x)²-(Y0-y)²

R2=CF²+EF²=(K2EF)²+EF²=(1+K2²)EF²

故EF=√[R2/(1+K2²)]

所以,C,D座標計算公式為

Xc=X0-EF

=X0-√[R2/(1+K2²)]

Yc=Y0+K2(Xc-X0)

Xd=X0+EF

=X0+√[R2/(1+K2²)]

Yd=Y0+K2(Xd-X0)

設交點連線為AB 則兩圓心到A,B兩點的距離分別相等 所以,兩圓心的連線垂直平分AB 即 兩圓相交,交點的連線與兩圓心的連線互相垂直