Как построить касательную?

Обычно в такой задаче дана окружность и точка. Требуется построить касательную к окружности, при этом касательная должна проходить через заданную точку.

Если местонахождение точки не оговаривается, то следует отдельно оговорить три возможных случая расположения точки.

1. Если точка лежит внутри круга, ограниченного данной окружностью, то касательную через нее построить нельзя.
2. Если точка лежит на окружности, то касательная строится путем построения перпендикулярной прямой к радиусу, проведенному к данной точке.
3. Если точка лежит за пределами круга, ограниченного окружностью, то перед построением касательной ищется точка на окружности, через которую она должна пройти.

Для решения второго случая на прямой, на которой лежит радиус, строится отрезок, равный радиусу и лежащий по другую строну от точки на окружности. Таким образом точка на окружности получается серединой отрезка, равному удвоенному радиусу. Далее строятся две окружности, чьи радиусы равны удвоенному радиусу исходной окружности, с центрами в концах отрезка, равному удвоенному радиусу. Через любую точку пересечения этих окружностей и заданную по условию задачи точку проводится прямая. Она будет срединным перпендикуляром к радиусу исходной окружности, то есть перпендикулярна ей, а значит, являться касательной к окружности.

Решить третий случай, когда точка лежит за пределами круга, ограниченного окружностью, можно так. Следует построить отрезок, соединяющий центр данной окружности и данную точку. Далее найти его середину, построив срединный перпендикуляр (описано в предыдущем абзаце). После этого начертить окружность (или ее часть). Точка пересечения построенной окружности и заданной по условию задачи есть точка, через которую проходит касательная, проходящая также через заданную по условию задачи точку. Через две известные точки проводится прямая-касательная.

Чтобы доказать, что построенная прямая — это касательная, следует рассмотреть угол, образованный радиусом данной по условию задачи окружности и отрезком, соединяющим точку пересечения окружностей с точкой, данной по условию задачи. Этот угол опирается на полуокружность (диаметр построенной окружности), а значит он прямой. То есть радиус перпендикулярен построенной прямой. Следовательно, построенная прямая является касательной.