- MENGENAL SIFAT-SIFAT GARIS SINGGUNG LINGKARAN
1. Pengertian dan Sifat Garis Singgung Lingkaran
Garis singgung lingkaran adalah garis yang memotong lingkaran tepat di satu
titik. Titik tersebut dinamakan titik singgung lingkaran.
Sifat dari garis singgung antara lain :
a. Garis singgung lingkaran memotong lingkaran hanya pada satu titik.
b. Garis singgung lingkaran tegak lurus dengan jari-jari lingkaran pada titik
singgung.
c. Garis yang tegak lurus dengan garis singgung pada titik singgung pasti
melaui titik pusat lingkaran
d. Garis yang tegak lurus dengan diameter dan melalui titik ujungnya adalah
garis singgung.
2. Melukis Garis Singgung
a. Garis Singgung Melalui Suatu Titik Pada Lingkaran
Langkah-langkah melukis garis singgung lingkaran melalui satu titik pada
lingkaran berikut ini.
a) Buatlah lingkaran dengan pusat O dan jari-jari OP yang diperpanjang hingga
titik Q.
b) Buatlah busur dengan pusat P yang memotong ruas OP dan PQ di titik A dan B.
c)
Buatlah busur dengan pusat A dan B sehingga berpotongan di titik C. Ingat,
jari-jarinya harus sama.
d) Hubungkan titik C dan P sehingga membentuk garis CP. Garis inilah yang
disebut garis singgung g yang melalui titik P pada lingkaran dengan pusat O.
Dari uraian
tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut.
Melalui sebuah titik pada lingkaran hanya dapat dibuat satu
garis singgung pada lingkaran tersebut.
b. Garis Singgung Melalui
Suatu Titik Di Luar Lingkaran
Langkah-langkah melukis garis singgung lingkaran melalui satu titik pada
lingkaran berikut ini.
a) Buatlah
sebuah lingkaran dengan pusat O. Hubungkan O dengan titik T yang terletak di
luar lingkaran.
b) Bagilah
garis OT menjadi dua ruas garis yang sama panjang dengan menempat kan titik M
sebagai titik tengah, sehingga OM = MT.
c) Buatlah busur lingkaran dengan pusat M dan jari-jari OM sehingga memotong
lingkaran dengan pusat O di titik A dan B.
d) Hubungkan
titik A dengan T dan titik B dengan T sehingga diperoleh AT dan BT, yaitu
pasangan garis singgung yang melalui titik T.
Berdasarkan
uraian di atas dapat disimpulkan sebagai berikut.
Melalui sebuah titik di luar lingkaran dapat dibuat dua
garis singgung pada lingkaran tersebut.
c. Panjang Garis Singgung
Lingkaran
Kedua garis
singgung lingkaran yang ditarik dari sebuah titik di luar lingkaran mempunyai
panjang yang sama.
Perhatikan uraian
berikut.
Pada Gambar 7.10 di
samping, lingkaran berpusat di titik O dengan jari-jari OB dan OB A garis AB.
Garis AB adalah garis singgung lingkaran melalui titik A di luar lingkaran.
Perhatikan segitiga
siku-siku ABO.
Dengan teorema
Pythagoras berlaku :
Panjang garis singgung
lingkaran .
d. Layang-Layang Garis Singgung
Pada gambar tersebut tampak
bahwa garis PA dan PB adalah garis singgung lingkaran yang berpusat di titik O.
Dengan demikian dan AP = BP dengan garis AB merupakan tali busur.
Perhatikan .
Pada , OA = OB = jari-jari,
sehingga adalah segitiga sama kaki.
Sekarang, perhatikan .
Pada , PA = PB = garis
singgung, sehingga adalah segitiga sama kaki. Dengan demikian, segi empat OAPB
terbentuk dari segitiga sama kaki OAB dan segitiga sama kaki ABP dengan alas AB
yang saling berimpit. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa segi empat
OAPB merupakan layang-layang. Karena sisi layang-layang OAPB terdiri dari
jari-jari lingkaran dan garis singgung lingkaran, maka segi empat OAPB disebut
layang-layang garis singgung.
a. Dua garis singgung lingkaran yang melalui titik di luar lingkaran dan dua
jari-jari yang melalui titik singgung dari kedua garis singgung tersebut
membentuk bangun layang-layang.
b. Layang-layang yang terbentuk dari dua garis singgung lingkaran dan dua
jari-jari yang melalui titik singgung dari kedua garis singgung tersebut
disebut layang-layang garis singgung.
B. KEDUDUKAN LINGKARAN
Jika terdapat dua lingkaran masing-masing lingkaran L1
berpusat di P dengan jari-jari R dan lingkaran L2 berpusat di Q dengan
jari-jari r di mana R > r maka terdapat beberapa kedudukan lingkaran sebagai
berikut.
(i) L2 terletak di dalam L1 dengan P dan Q berimpit, sehingga panjang PQ = 0.
Dalam hal ini dikatakan L2 terletak di dalam L1 dan konsentris (setitik pusat).
(ii) L2 terletak di dalam L1 dan PQ < r < R. Dalam hal ini dikatakan L2
terletak di dalam L1 dan tidak konsentris.
(iii) L2 terletak di dalam L1 dan PQ = r = , sehingga L1 dan L2 bersinggungan
di dalam.
(iv) L1 berpotongan dengan L2 dan r < PQ < R. (v) L1 berpotongan dengan
L2 dan r < PQ < R + r. (vi) L1 terletak di luar L2 dan PQ = R + r,
sehingga L1 dan L2 bersinggungan di luar.
(vii) L1 terletak di luar L2 dan PQ > R + r, sehingga L1 dan L2 saling
terpisah.
Pada beberapa kedudukan lingkaran seperti tersebut di
atas, dapat dibuat garis singgung persekutuan dua lingkaran. Garis singgung
persekutuan adalah garis yang menyinggung dua buah lingkaran sekaligus.
Apakah untuk setiap dua lingkaran selalu dapat dibuat garis
singgung persekutuan? Perhatikan kemungkinan berikut.
(i) Pada Gambar 7.14 kedua lingkaran tidak mempunyai garis singgung
persekutuan.
(ii) Pada Gambar 7.15 kedua lingkaran mempunyai satu garis singgung
persekutuan.
(iii) Pada Gambar 7.16 kedua lingkaran mempunyai dua garis singgung
persekutuan.
(iv) Pada Gambar 7.17 kedua lingkaran mempunyai tiga garis singgung
persekutuan.
(v) Pada Gambar 7.19 kedua lingkaran mempunyai empat garis singgung
persekutuan.
C. GARIS SINGGUNG PERSEKUTUAN DUA LINGKARAN
1. Garis Singgung Persekutuan Luar
a. Melukis Garis
Singgung Persekutuan Luar
Misalnya terdapat dua lingkaran saling lepas dengan pusat P dan Q serta
jari-jari R dan r. Bagaimana cara melukis garis singgung persekutuan luar dari
lingkaran P dan Q tersebut? Pelajarilah langkah-langkah berikut.
(1) Buatlah dua lingkaran dengan pusat P dan Q serta jari-jari R dan r (r <
R). Kemudian, hubungkan kedua titik pusatnya.
(2) Buatlah busur lingkaran sebarang yang berpusat di P dan Q dengan jari jari
yang sama dan panjangnya harus lebih besar dari PQ, sehingga berpotongan di
titik M dan N.
(3) Hubungkan M dan N sehingga memotong PQ di titik T.
(4) Gambar lingkaran yang berpusat di titik T dengan jari-jari PT.
(5) Lukislah busur lingkaran yang berpusat di titik P dengan jari-jari R – r
sehingga memotong lingkaran yang berpusat di T pada titik A dan B.
(6) Hubungkan P dengan A dan P dengan B, kemudian perpanjang kedua garis
tersebut sehingga memotong lingkaran yang berpusat di P pada titik C dan D.
(7) Lukislah busur lingkaran dengan pusat di C dan jari-jari AQ sehingga
memotong lingkaran yang berpusat di Q di titik E. Lukislah busur lingkaran
dengan pusat di D dan jari-jari AQ sehingga memotong lingkaran yang berpusat di
Q di titik F.
(8) Langkah terakhir adalah menghubungkan C dengan E dan D dengan F. Garis CE
dan DF adalah garis singgung persekutuan luar dua lingkaran yang berpusat di P
dan Q.
b. Panjang Garis
Singgung Persekutuan Luar dua Lingkaran
·
Garis
AB merupakan garis singgung persekutuan luar dua lingkaran yang berpusat di P dan
Q.
·
R
= AP adalah jari-jari lingkaran yang berpusat di P atau lingkaran pertama. r =
BQ adalah jari-jari lingkaran yang berpusat di Q atau lingkaran kedua.
·
l
adalah panjang garis singgung persekutuan luar AB.
·
k
adalah jarak antara kedua titik pusat P dan Q.
·
SQ
merupakan translasi dari AB, sehingga panjang AB = panjang SQ = l. Panjang SP =
AP – BQ = R – r.
·
AB
sejajar SQ sehingga – BAP = – QSP = 90˚ (sehadap)
Sekarang, perhatikan ∆SPQ. Oleh karena – QSP = 90˚ maka kita bisa menggunakan
teorema Pythagoras untuk mencari panjang SQ.
∆SPQ siku-siku di S sehingga :
dengan: l = panjang garis singgung persekutuan luar
k = jarak kedua
titik pusat lingkaran
R = jari-jari
lingkaran pertama
r = jari-jari
lingkaran kedua
2. Garis Singgung Persekutuan Dalam
a. Melukis Garis
Singgung Persekutuan Dalam
Langkah-langkah melukis garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran berikut
ini.
(1) Lukislah dua lingkaran dengan pusat P dan Q serta jari-jari masing-masing R
dan r (r < R), kemudian hubungkan kedua titik pusatnya.
(2) Buatlah busur lingkaran yang berpusat di P dan Q dengan jari-jari yang
panjangnya sama dan harus lebih besar dari setengah PQ sehingga berpotongan di
titik M dan N.
(3) Hubungkan M dan N sehingga memotong PQ di titik T.
(4) Lukislah lingkaran yang berpusat di T dengan jari-jari PT.
(5) Lukislah busur lingkaran yang berpusat di P dan berjari-jari R + r sehingga
memotong lingkaran yang berpusat di T pada titik A dan B.
(6) Hubungkan titik pusat P dengan A dan P dengan B sehingga memotong lingkaran
dengan pusat P di titik C dan D.
(7) Lukislah busur lingkaran dari C dengan jari-jari AQ sehingga memotong
lingkaran yang berpusat di Q pada titik E. Lukislah busur lingkaran dari D
dengan jari-jari AQ sehingga memotong lingkaran yang berpusat di Q pada titik
F.
(8) Terakhir, hubungkan C dengan E dan D dengan F. Garis CE dan DF adalah garis
singgung persekutuan dalam dua lingkaran yang berpusat di P dan Q.
b. Panjang garis
Singgung Persekutuan Dalam
·
Garis
AB merupakan garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran yang berpusat di P
dan di Q.
·
R
= AP adalah jari-jari lingkaran yang berpusat di P atau lingkaran pertama dan r
= BQ adalah jari-jari lingkaran yang berpusat di Q atau lingkaran kedua. PS =
AS + AP = BQ + AP = r + R = R + r.
·
d
adalah panjang garis singgung persekutuan dalam AB.
·
k
adalah jarak antara kedua titik pusat P dan Q.
·
SQ
merupakan translasi dari AB, sehingga SQ sejajar AB dan panjang SQ = panjang AB
= d.
·
Oleh
karena SQ sejajar AB maka – PSQ = – PAB = 90˚.
·
Sekarang
perhatikan ΔPSQ. Oleh karena ΔPSQ merupakan segitiga siku-siku dengan – PSQ =
90˚ maka kita bisa menggunakan teorema Pythagoras untuk mencari panjang
SQ.
PQ2 = PS2 + SQ2 SQ2 = PS2– PQ2 d2= k2– (R +r)2 ; R > r
Jadi, panjang garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran adalah:
dengan: d = panjang garis singgung persekutuan dalam
k = jarak kedua titik pusat lingkaran
R = jari-jari lingkaran pertama
r = jari-jari lingkaran kedua
D. MENENTUKAN PANJANG SABUK LILITAN MINIMAL YANG MENGHUBUNGKAN DUA LINGKARAN
Jika kamu perhatikan, dua roda gigi sepeda biasa
dianggap sebagai dua lingkaran dan rantai yang melilitnya sebagai garis
singgung persekutuan luar. Perhatikan gambar berikut ini.
Jika α˚ menyatakan besar sudut yang menghadap busur
ASC maka besar sudut yang menghadap busur BTD adalah 360˚ – α˚. Kenapa
demikian? Tahukah kamu alasannya? Berdasarkan uraian di atas, dapat dihitung
panjang sabuk lilitan minimal untuk menghubungkan dua lingkaran. Oleh karena AB
= CD maka
Panjang
sabuk lilitan minimal = 2AB +panjang busur ASC + panjang busur BTD
Dengan,
E. MELUKIS LINGKARAN LUAR DAN
LINGKARAN DALAM SEGITIGA
1. Melukis Lingkaran Dalam Segitiga
Lingkaran dalam suatu segitiga
adalah lingkaran yang terletak di dalam segitiga dan menyinggung ketiga
sisinya. Titik pusat lingkaran dalam segitiga merupakan titik potong ketiga
garis bagi sudut suatu segitiga. Coba kalian ingat kembali pengertian garis
bagi suatu segitiga dan cara melukisnya.
Langkah-langkah melukis lingkaran dalam
segitiga sebagai berikut.
(a) Lukis' , kemudian lukis garis
bagi .
(b) Lukis pula garis bagi sehingga
kedua garis bagi berpotongan di titik P.
(c) Lukis garis PQ tegak lurus AB
sehingga memotong garis AB di titik Q.
Lukis
lingkaran berpusat di titik P dengan jari-jari PQ.
Lingkaran tersebut merupakan lingkaran dalam .
2. Menentukan Panjang Jari-jari Lingkaran Dalam
Segitiga
Rumus panjang jari-jari lingkaran
dalam segitiga adalah
dengan :
r = panjang jari-jari lingkaran
dalam segitiga,
L= Luas segitiga,
s =1/2 keliling segitiga
a,b,c panjang sisi-sisi segitiga,
3. Melukis Lingkaran Luar Segitiga
Lingkaran luar segitiga adalah lingkaran
yang terletak di luar segitiga dan melalui ketiga titik sudut segitiga
tersebut. Titik pusat lingkaran luar segitiga adalah titik potong ketiga garis
sumbu sisi-sisi segitiga. Coba kalian ingat kembali pengertian garis sumbu dan
cara melukisnya. Langkah-langkah melukis lingkaran luar segitiga sebagai
berikut.
(a) Lukis , kemudian lukis garis sumbu sisi AB.
(b) Lukis pula garis sumbu sisi BC, sehingga
kedua garis sumbu saling berpotongan di titik
P.
(c) Lukis lingkaran berpusat di P dengan
jari-jari PB. Lingkaran tersebut merupakan lingkaran luar .
4. Menentukan Panjang Jari-jari Lingkaran Luar
Segitiga
Rumus panjang jari-jari lingkaran
luar segitiga adalah ,
dengan :
r = panjang jari-jari lingkaran luar
segitiga,
L= Luas segitiga,
s =1/2 keliling segitiga
a,b,c panjang sisi-sisi segitiga,