¿Cómo se determina la ecuación de una circunferencia?

La circunferencia es una figura geométrica fundamental en matemáticas. En términos simples, es el conjunto de todos los puntos en un plano que están a una distancia fija de un punto dado, llamado centro.

Elementos Básicos de una Circunferencia

Para entender la ecuación de una circunferencia, primero debemos conocer sus elementos básicos:

  • Centro: Es el punto fijo desde el cual todos los puntos de la circunferencia están equidistantes. Se denota generalmente como $(h, k)$
  • Radio: Es la distancia constante desde el centro a cualquier punto de la circunferencia. Se denota como $r$

Ecuación General de una Circunferencia

La ecuación de una circunferencia en el plano cartesiano se puede expresar de la siguiente manera:

$(x – h)^2 + (y – k)^2 = r^2$

Donde $(h, k)$ es el centro de la circunferencia y $r$ es el radio.

Ejemplo de Cálculo

Supongamos que tenemos una circunferencia con centro en $(3, 4)$ y un radio de $5$ unidades. La ecuación de esta circunferencia sería:

$(x – 3)^2 + (y – 4)^2 = 5^2$

Simplificando, obtenemos:

$(x – 3)^2 + (y – 4)^2 = 25$

Deducción de la Ecuación

Para deducir la ecuación de una circunferencia, consideremos un punto cualquiera $(x, y)$ en la circunferencia. La distancia de este punto al centro $(h, k)$ debe ser igual al radio $r$. Utilizando la fórmula de la distancia entre dos puntos en el plano cartesiano, tenemos:

$text{Distancia} = sqrt{(x – h)^2 + (y – k)^2}$

Igualando esta distancia al radio, obtenemos:

$sqrt{(x – h)^2 + (y – k)^2} = r$

Elevando ambos lados al cuadrado para eliminar la raíz cuadrada, llegamos a la ecuación estándar de la circunferencia:

$(x – h)^2 + (y – k)^2 = r^2$

Ecuación de la Circunferencia con Centro en el Origen

Si el centro de la circunferencia está en el origen $(0, 0)$, la ecuación se simplifica considerablemente. En este caso, la ecuación se convierte en:

$x^2 + y^2 = r^2$

Ejemplo

Para una circunferencia con centro en el origen y radio $7$, la ecuación sería:

$x^2 + y^2 = 49$

Ecuación General de Segundo Grado

La ecuación de una circunferencia también puede aparecer en su forma general de segundo grado:

$Ax^2 + Ay^2 + Dx + Ey + F = 0$

Donde $A$, $D$, $E$, y $F$ son constantes y $A$ es distinto de cero. Para que esta ecuación represente una circunferencia, los coeficientes de $x^2$ y $y^2$ deben ser iguales y del mismo signo.

Conversión a la Forma Estándar

Para convertir una ecuación general de segundo grado a la forma estándar, podemos completar el cuadrado. Consideremos el siguiente ejemplo:

$x^2 + y^2 – 6x + 8y + 9 = 0$

Primero, agrupamos los términos de $x$ y $y$:

$x^2 – 6x + y^2 + 8y = -9$

Luego, completamos el cuadrado para $x$ y $y$:

$x^2 – 6x + 9 + y^2 + 8y + 16 = -9 + 9 + 16$

Simplificando, obtenemos:

$(x – 3)^2 + (y + 4)^2 = 16$

Ahora tenemos la ecuación en su forma estándar con centro en $(3, -4)$ y radio $4$

Conclusión

La ecuación de una circunferencia es una herramienta matemática poderosa que nos permite describir y analizar esta figura geométrica en el plano cartesiano. Ya sea en su forma estándar $(x – h)^2 + (y – k)^2 = r^2$ o en su forma general de segundo grado, comprender cómo se determina y manipula esta ecuación es fundamental para resolver problemas de geometría y álgebra.

2. Wikipedia – Circunferencia3. Matemáticas Visuales – Ecuación de la circunferencia

Citations

  1. 1. Khan Academy – Ecuación de la circunferencia

Related

(2) O3 + H → O2 + OH k2 = 1.78×10^-11 cm^3 s^-1 (3) O + OH → O2 + H k3 = 4.40×10^-11 cm^3 s^-1 (5) O + HO2 → O2 + OH k5 = 3.50×10^-11 cm^3 s^-1 (6) H + HO2 → O2 + H2 k6 = 5.40×10^-12 cm^3 s^-1 (9) OH + HO2 → O2 + H2O2 k9 = 4.00×10^-11 cm^3 s^-1 (10) HO2 + HO2 → O2 + H2O2 k10 = 2.50×10^-12 cm s^-1 (11) O + O2 + M → O3 + M k11 = 1.05×10^-34 cm^6 s^-1 (14) H + O2 + M → HO2 + M k14 = 8.08×10^-32 cm^6 s^-1 (15) H + H + M → H2O + M k15 = 3.31×10^-27 cm^6 s^-1 (16) O2 + hv → 2 O k16 = (1.26×10^-8 s^-1) φ (17) H2O + hv → H + OH k17 = (3.4×10^-6 s^-1) φ (18) O3 + hv → O2 + O k18 = (7.10×10^-5 s^-1) φ

Table 1 Reactions, rate constants and activation energies used in the model* No. Reaction kopt (M⁻¹ s⁻¹) 1 OH + H₂ → H + H₂O 3.74 x 10⁷ 2 OH + HO₂ → HO₂ + OH⁻ 5 x 10⁹ 3 OH + H₂O₂ → HO₂ + H₂O 3.8 x 10⁷ 4 OH + O₂ → O₂ + OH 9.96 x 10⁹ 5 OH + HO₂ → O₂ + H₂O 7.1 x 10⁹ 6 OH + OH → H₂O₂ 5.3 x 10⁹ 7 OH + e⁻aq → OH⁻ 3 x 10¹⁰ 8 H + O₂ → HO₂ 2.0 x 10¹⁰ 9 H + HO₂ → H₂O₂ 2.0 x 10¹⁰ 10 H + H₂O₂ → OH + H₂O 3.44 x 10⁷ 11 H + OH → H₂O 1.4 x 10¹⁰ 12 H + H → H₂ 1.94 x 10¹⁰ 13 e⁻aq + O₂ → O₂⁻ 1.9 x 10¹⁰ 14 e⁻aq + O₂ → HO₂⁻ + OH⁻ 1.3 x 10¹⁰ 15 e⁻aq + HO₂ 2.0 x 10¹⁰ 16 e⁻aq + H₂O₂ 1.1 x 10¹⁰ 17 e⁻aq + HO₂ → OH + OH⁻ 1.3 x 10¹⁰ 18 e⁻aq + H⁺ → H 2.3 x 10¹⁰ 19 e⁻aq + e⁻aq → H₂ + OH⁻ + OH⁻ 2.5 x 10⁹ 20 HO₂ + O₂ → O₂ + HO₂ 1.3 x 10⁹ 21 HO₂ + HO₂ → O₂ + H₂O₂ 8.3 x 10⁵ 22 HO₂ + HO₂ → O₂ + OH + H₂O 3.7 23 HO₂ + HO₂ → O₂ + O₂ + OH + H₂O 7 x 10⁵ s⁻¹ 24 H⁺ + O₂⁻ → HO₂ 4.5 x 10¹⁰ 25 H⁺ + O₂⁻ → O₂ 2.0 x 10¹⁰ 26 H⁺ + OH⁻ 1.4 x 10¹¹ 27 H⁺ + HO₂⁻ 2 x 10¹⁰ 28 H₂O₂ → HO₂ + H⁺ + OH⁻ 2.5 x 10⁻⁵ s⁻¹ 29 H₂O₂ → H⁺ + OH⁻ 1.4 x 10⁻⁷ s⁻¹ 30 O₂ + O₂ → O₂ + HO₂ + OH⁻ 0.3 31 O₂ + H₂O₂ → O₂ + OH + OH 16 32

(2) O3 + H → O2 + OH k2 = 1.78×10^-11 cm^3 s^-1 (3) O + OH → O2 + H k3 = 4.40×10^-11 cm^3 s^-1 (5) O + HO2 → O2 + OH k5 = 3.50×10^-11 cm^3 s^-1 (6) H2O + O → 2 OH k6 = 5.40×10^-12 cm^3 s^-1 (9) OH + HO2 → O2 + H2O k9 = 4.00×10^-11 cm^3 s^-1 (10) HO2 + HO2 → O2 + H2O2 k10 = 2.50×10^-12 cm s^-1 (11) O + O2 + M → O3 + M k11 = 1.05×10^-34 cm^6 s^-1 (14) H + O2 + M → HO2 + M k14 = 8.08×10^-32 cm^6 s^-1 (15) OH + H + M → H2O + M k15 = 3.31×10^-27 cm^6 s^-1 (16) O2 + hv → 2 O k16 = (1.26×10^-8 s^-1) φ (17) H2O + hv → H + OH k17 = (3.4×10^-6 s^-1) φ (18) O3 + hv → O2 + O k18 = (7.10×10^-8 s^-1) φ