РУҚА
Тапсырмалар № 7, 9 · ЕГЭ

Общие касательные двух окружностей

Как построить и вычислить общие касательные двух окружностей
6 мин чтенияҚиындық: Обновлено 27 қыркүйек 2026

Общая касательная двух окружностей — прямая, которая касается обеих окружностей. Число таких прямых определяется расстоянием между центрами и радиусами окружностей; для вычислений удобно рассматривать прямоугольные треугольники, образованные центрами, радиусами и отрезком касательной.

Основные понятия и взаимное положение

Сначала вспомним свойства касательной к окружности: касательная имеет с окружностью одну общую точку, а радиус, проведённый в эту точку, перпендикулярен касательной. Поэтому при построении общей касательной радиусы к точкам касания образуют прямые углы с одной и той же прямой.

D
Общие касательные

Общей касательной двух окружностей называется прямая, имеющая с каждой из них ровно одну общую точку. Эти точки называют точками касания. Касательная, не пересекающая отрезок между центрами окружностей, называется внешней; касательная, пересекающая этот отрезок, — внутренней.

Пусть центры окружностей — \(O_1\) и \(O_2\), радиусы — \(r_1\) и \(r_2\), а расстояние между центрами — \(d=O_1O_2\). Для определения числа общих касательных сравнивают \(d\) с \(r_1+r_2\) и \(|r_1-r_2|\). Полезно также повторить взаимное положение окружностей по центрам и способы нахождения точек пересечения двух окружностей.

УсловиеВзаимное положениеЧисло общих касательных
\(d>r_1+r_2\)Окружности вне друг друга, не пересекаются4
\(d=r_1+r_2\)Внешнее касание3
\(|r_1-r_2|<d<r_1+r_2\)Две точки пересечения2
\(d=|r_1-r_2|\), \(r_1\ne r_2\)Внутреннее касание1
\(d<|r_1-r_2|\)Одна окружность внутри другой, пересечений нет0
\(d=0\), \(r_1=r_2\)Совпадающие окружностиБесконечно много
T
Число общих касательных

Если окружности не совпадают, число общих касательных зависит от положения центров: при \(d>r_1+r_2\) их четыре, при внешнем касании — три, при пересечении — две, при внутреннем касании — одна, а при расположении одной окружности внутри другой без касания — ни одной.

Формулы для длины общей касательной

Обозначим через \(L\) отрезок общей касательной между точками касания. Для внешней касательной радиусы направлены одинаково относительно прямой, поэтому разность радиусов вместе с \(L\) образует катеты прямоугольного треугольника. Для внутренней касательной радиусы направлены навстречу, поэтому используется сумма радиусов.

\[L_{\text{внеш}}=\sqrt{d^2-(r_1-r_2)^2}\]
\[L_{\text{внутр}}=\sqrt{d^2-(r_1+r_2)^2}\]
T
Когда формулы применимы

Формула для внешней общей касательной применима при \(d\ge |r_1-r_2|\), а формула для внутренней — при \(d\ge r_1+r_2\). Если подкоренное выражение равно нулю, соответствующая касательная касается окружностей в одной общей точке, и длина отрезка между точками касания равна нулю.

Внешние касательные существуют также при внутреннем касании, но в этом случае их точки касания совпадают в предельном смысле и остаётся одна общая касательная. При внешнем касании внутренние касательные вырождаются в одну прямую через общую точку касания.

Проверь себя

У двух окружностей \(r_1=3\), \(r_2=5\), а расстояние между центрами равно \(10\). Сколько общих касательных у окружностей?

Построение общих касательных

Построение выполняют с помощью параллельного переноса одной окружности или с помощью вспомогательных окружностей. Для внешних касательных мысленно уменьшают большую окружность на радиус меньшей: расстояние от \(O_2\) до искомой прямой должно быть \(r_2-r_1\). Для внутренних касательных радиусы складываются: вспомогательная окружность имеет радиус \(r_1+r_2\).

  1. Проведите линию центров \(O_1O_2\) и определите \(d\), \(r_1\), \(r_2\).
  2. Для внешних касательных постройте окружность с центром \(O_2\) и радиусом \(r_2-r_1\) либо используйте параллельный перенос окружности меньшего радиуса.
  3. Проведите из центра \(O_1\) касательные к вспомогательной окружности. Полученные направления дают внешние общие касательные.
  4. Для внутренних касательных постройте вспомогательную окружность радиуса \(r_1+r_2\) с центром в одном из центров. Касательные к ней определяют направления внутренних общих касательных.
  5. Восстановите перпендикуляры из центров к найденным прямым. Их основания — точки касания.

Если требуется только построить касательные циркулем и линейкой, удобно использовать факт: множество точек, из которых к окружности можно провести касательные заданной длины, связано с прямоугольными треугольниками. В экзаменационных задачах чаще требуется не полное построение, а вычисление длины, расстояния или радиуса.

O₁O₂ABL
Общая внешняя касательная: \(O_1A\perp AB\) и \(O_2B\perp AB\).

Разобранный пример

№
Іздеу длины общих касательных

Расстояние между центрами двух окружностей равно \(13\), радиусы равны \(5\) и \(9\). Найдём длины отрезков внешних и внутренних общих касательных.

1
Для внешней касательной используется разность радиусов.
\(\displaystyle r_2-r_1=9-5=4\)
2
Подставим данные в формулу внешней касательной.
\(\displaystyle L_{\text{внеш}}=\sqrt{13^2-4^2}=\sqrt{169-16}=\sqrt{153}=3\sqrt{17}\)
3
Для внутренней касательной используется сумма радиусов.
\(\displaystyle r_1+r_2=5+9=14\)
4
Проверяем существование внутренних касательных.
\(\displaystyle d=13<14=r_1+r_2\)
5
Так как расстояние между центрами меньше суммы радиусов, окружности пересекаются, поэтому внутренних общих касательных нет.
\(\displaystyle L_{\text{внутр}}\text{ не существует}\)

Жауабы: две внешние общие касательные имеют одинаковую длину отрезка между точками касания \(3\sqrt{17}\). Внутренних общих касательных нет, потому что окружности пересекаются: \(|9-5|<13<9+5\).

Как быстро выбрать формулу

Если касательная обходится с одной стороны отрезка \(O_1O_2\), берите разность радиусов. Если прямая проходит между центрами и радиусы оказываются по разные стороны от неё, берите сумму радиусов. После вычисления обязательно проверьте, что подкоренное выражение неотрицательно.

Частые ошибки и связь с пересечением окружностей

!
Типичные ошибки

1. Путают внешнюю и внутреннюю касательные и используют \(r_1+r_2\) вместо \(|r_1-r_2|\). 2. Не проверяют существование касательной: при \(d<r_1+r_2\) внутренней касательной нет. 3. Считают расстояние между центрами равным длине касательной. Это разные отрезки. 4. Забывают, что радиус к точке касания перпендикулярен касательной. 5. При поиске точек пересечения окружностей используют только условие касания, хотя для двух точек нужно \(|r_1-r_2|<d<r_1+r_2\).

Запрос «найти точки пересечения двух окружностей» относится прежде всего к пересечению двух окружностей, а не к общим касательным. Однако эти темы связаны: при двух точках пересечения существуют две внешние общие касательные и отсутствуют внутренние; при касании одна из касательных появляется как предельный случай.

Запомнить

Внешняя касательная — разность радиусов: \(L^2=d^2-(r_1-r_2)^2\). Внутренняя касательная — сумма радиусов: \(L^2=d^2-(r_1+r_2)^2\).

Q
Жылдам тест по теме

Итоговая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · число касательных
При каком условии существуют төрт общие касательные?
Главное за минуту

Главное

  • Число общих касательных определяется сравнением \(d\) с \(r_1+r_2\) и \(|r_1-r_2|\).
  • Длина внешней касательной равна \(\sqrt{d^2-(r_1-r_2)^2}\).
  • Длина внутренней касательной равна \(\sqrt{d^2-(r_1+r_2)^2}\).
  • В точке касания радиус перпендикулярен касательной.
  • Перед вычислением определите взаимное положение окружностей и проверьте существование нужного типа касательных.