la ecuación de la circunferencia
(x-xo)^2 + (y-yo)^2 = r^2
..cuyo centro esta en el eje X..
por lo tanto yo = 0
reemplazando
(x-xo)^2 + y^2 = r^2
..tangente a la recta x - y = 2 en el punto (4,2) ...
el punto (4,2) pertenece a la circunferencia
(4-xo)^2 + 2^2 = r^2
(4-xo)^2 + 4 = r^2
y
la recta tangente
x - y = 2
despejando y
y = x - 2
la pendiente de la recta m = 1
la pendiente de la recta tangente es la derivada primera de la función en el punto
(x-xo)^2 + y^2 = r^2
reescribiendo la función
y = (r^2 - (x-xo)^2) ^1/2
derivada primera
y´= 1/2*(r^2 - (x-xo)^2)^(-1/2) * (- 2(x-xo))
reemplazando x= 4
y´= 1/2*(r^2 - (x-xo)^2)^(-1/2) * (- 2(x-xo))
y´= 1/2*(r^2 - (4-xo)^2)^(-1/2) * (- 2(4-xo)) = 1
multiplicando por (r^2 - (4-xo)^2)^(1/2)
- (4 - xo) = (r^2 - (4-xo)^2)^(1/2)
elevando al cuadrado
(4- xo)^2 = r^2 - (4-xo)^2
(4- xo)^2 + (4-xo)^2 = r^2
2*(4 - xo)^2 = r^2
reemplazando r^2 de la ecuación en el punto (4,2)
2*(4 - xo)^2 = (4-xo)^2 + 4
2*(4 - xo)^2 - (4-xo)^2 - 4 = 0
(4 - xo)^2 - 4 = 0
4^2 - 2*4*xo + xo^2 - 4 = 0
xo^2 -8xo + (16-4) = 0
xo^2 -8xo + 12 = 0
las soluciones de esta ecuación cuadrática son
xo1 = ( 8 + ((-8)^2 - 4*1*12)^(1/2) )/ (2*1)
xo2 = ( 8 - ((-8)^2 - 4*1*12)^(1/2) )/ (2*1)
resolviendo la raíz cuadrada
((-8)^2 - 4*1*12)^(1/2) =
(64 -48)^(1/2) = (16)^(1/2) =4
reemplazando en las soluciones
xo1 = ( 8 + 4) / 2 = 12 /2 = 6
xo2 = ( 8 - 4) / 2 = 4 /2 = 2
reemplazando en la ecuación para obtener r
(4-xo)^2 + 4 = r^2
r1^2 = ( 4 - 6)^2 + 4 = 4+4 = 8
r2^2 = ( 4 - 2)^2 + 4 = 4 + 4 = 8
reemplazando en la ecuación de la circunferencia
(x - 6)^2 + y^2 = 8 <-----------
o
(x - 2)^2 + y^2 = 8 <-------------
Estas dos circunferencias cumplen las condiciones impuestas.
Para determinar cual es que se busca hay que reemplazar la recta en la circunferencia y buscar una solución única. Las rectas tangentes tienen un solo punto en común con la circunferencia
primera circunferencia
(x - 6)^2 + y^2 = 8
reemplazando
y = x -2
(x - 6)^2 + (x-2)^2 = 8
x^2 - 2*6*x + 6^2 + x^2 - 2*2x + 2^2 = 8
2x^2 - (12 + 4)x +(36+4 -8) = 0
2x^2 -16x + 32 = 0
dividiendo por 2
x^2 - 8x + 16 = 0
las soluciones de esta ecuación cuadrática son
x1 = ( 8 + ((-8)^2 - 4*1*16)^(1/2) )/ (2*1)
x2 = ( 8 - ((-8)^2 - 4*1*16)^(1/2) )/ (2*1)
resolviendo la raíz cuadrada
((-8)^2 - 4*1*16)^(1/2) =
(64 -64)^(1/2) = (0)^(1/2) =0
reemplazando en las soluciones
x1 = x2 = 8 / 2 = 4
Existe un solo punto de contacto entre la recta y la circunferencia por lo tanto
(x - 6)^2 + y^2 = 8 <---------------------- es la ecuación buscada
segunda circunferencia
(x - 2)^2 + y^2 = 8
reemplazando
y = x -2
(x - 2)^2 + (x -2)^2 = 8
2 (x -2)^2 = 8
(x -2)^2 = 8/2 = 4
x1 - 2 = + (4)^(1/2) = 2
x1 = 2+2 = 4
x2 -2 = - (4)^(1/2) = -2
x2 = -2 + 2 = 0
Esta ecuación tiene dos resultados por lo tanto no es la buscada.
Respuesta: (x - 6)^2 + y^2 = 8 <------------------
Suerte