177
Garis Singgung Lingkaran
5.
A B
C O
Pada gambar di atas, garis AB dan AC adalah garis singgung lingkaran yang
melalui titik A. Jika OB = 10 cm dan OA = 26 cm maka tentukan
a. panjang garis singgung AB; b. luas layang-layang OBAC;
c. panjang tali busur BC.
C. KEDUDUKAN DUA LINGKARAN
Jika terdapat dua lingkaran masing-masing lingkaran L
1
berpusat di P dengan jari-jari R dan lingkaran L
2
berpusat di Q dengan jari-jari
r di mana R r maka terdapat beberapa kedudukan lingkaran sebagai berikut.
i L
2
terletak di dalam L
1
dengan P dan Q berimpit, sehingga panjang PQ = 0. Dalam hal ini dikatakan L
2
terletak di dalam L
1
dan konsentris setitik pusat.
ii L
2
terletak di dalam L
1
dan PQ r R. Dalam hal ini
dikatakan L
2
terletak di dalam L
1
dan tidak konsentris.
iii L
2
terletak di dalam L
1
dan PQ = r =
1 2
R, sehingga L
1
dan L
2
bersinggungan di dalam . iv L
1
berpotongan dengan L
2
dan r PQ R.
v L
1
berpotongan dengan L
2
dan r PQ R + r.
vi L
1
terletak di luar L
2
dan PQ = R + r, sehingga L
1
dan L
2
bersinggungan di luar. vii L
1
terletak di luar L
2
dan PQ R + r, sehingga L
1
dan L
2
saling terpisah .
r R
P,Q PQ = 0
L
2
L
1
i
L
1
L
2
P Q PQ
r R ii
P Q
L
1
L
2
r R
PQ P
Q L
1
L
2
PQ + R r
P Q
L
1
L
2
PQ = + R r
P Q
L
1
L
2
r R r
PQ +
Gambar 7.13
L
1
L
2
Q PQ = =
r R
iii
1 2
P
iv v
vi vii
Di unduh dari : Bukupaket.com
178
Matematika Konsep dan Aplikasinya 2
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.
D. GARIS SINGGUNG PERSEKUTUAN DUA LINGKARAN
Pada bagian depan kalian telah mempelajari cara melukis dan menentukan panjang garis singgung pada sebuah lingkaran.
Sekarang, kalian akan mempelajari cara melukis dan menentukan panjang garis singgung pada dua buah lingkaran. Ada dua macam
garis singgung persekutuan dua lingkaran, yaitu garis singgung persekutuan dalam dan garis singgung persekutuan luar. Agar kalian
dapat memahaminya pelajari uraian berikut ini.
Gambar 7.14 Gambar 7.15
Gambar 7.16
Gambar 7.17 Gambar 7.18
Menumbuhkan kreativitas
Ambillah dua buah koin yang berbeda
ukuran. Peragakanlah kedudukan d ua b uah
lingkaran seperti pada Gambar 7.10.
Ceritakan secara sing- kat di depan kelas.
Di unduh dari : Bukupaket.com
179
Garis Singgung Lingkaran
Lingkaran
Langkah-langkah melukis garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran sebagai berikut.
a Lukis lingkaran L
1
berpusat di titik P dengan jari-jari R dan
lingkaran L
2
berpusat di titik Q dengan jari-jari r R r.
Selanjutnya, hubungkan titik P dan Q. b Lukis busur lingkaran berpusat di titik P dan Q sehingga saling
berpotongan di titik R dan S. c Hubungkan titik R dengan titik S sehingga memotong garis
PQ di titik T. d Lukis busur lingkaran berpusat di titik T dan berjari-jari PT.
e Lukis busur lingkaran pusat di titik P, jari-jari R + r sehingga
memotong lingkaran berpusat titik T di titik U dan V. f Hubungkan titik P dan U sehingga memotong lingkaran L
1
di titik A. Hubungkan pula titik P dan V sehingga memotong
lingkaran L
1
di titik C. g Lukis busur lingkaran pusat di titik A, jari-jari UQ sehingga
memotong lingkaran L
2
di titik B. Lukis pula busur lingkaran pusat di titik C jari-jari VQ sehingga memotong lingkaran L
2
di titik D.
h Hubungkan titik A dengan titik B dan titik C dengan titik D. Garis AB dan CD merupakan
garis singgung persekutuan dalam lingkaran L
1
dan L
2
.
b P
Q S
R
c P
Q S
R T
P R
rQ a
h P
R Q
S
T U
V
A B
C D
g P
Q
R T
S
A C
V B
D U
Gambar 7.19
d S
P
R T
Q
e P
R Q
S
T V
U f
P Q
R S
T A
C V
U
Di unduh dari : Bukupaket.com
180
Matematika Konsep dan Aplikasinya 2
Lingkaran
Untuk menentukan panjang garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran, kalian dapat memanfaatkan teorema Pythagoras.
P Q
S R
A L
1
L
2
r p
d B
Gambar 7.20
Pada Gambar 7.20 di atas, dua buah lingkaran L
1
dan L
2
berpusat di P dan Q, berjari-jari R dan r.
Dari gambar tersebut diperoleh jari-jari lingkaran yang berpusat di P =
R; jari-jari lingkaran yang berpusat di Q =
r; panjang garis singgung persekutuan dalam adalah AB =
d; jarak titik pusat kedua lingkaran adalah PQ =
p. Jika garis AB digeser sejajar ke atas sejauh BQ maka diperoleh
garis SQ. Garis SQ sejajar AB, sehingga
PSQ = PAB = 90
o
sehadap. Perhatikan segi empat ABQS.
Garis ABSQ, ASBQ, dan PSQ = PAB = 90
o
. Jadi, segi empat ABQS merupakan persegi panjang dengan panjang
AB = d dan lebar BQ = r.
Perhatikan bahwa PQS siku-siku di titik S. Dengan menggunakan
teorema Pythagoras diperoleh
2 2
2 2
2 2
2
QS PQ
PS QS
PQ PS
QS PQ
R r Karena panjang QS = AB, maka rumus panjang garis singgung
persekutuan dalam dua lingkaran d dengan jarak kedua titik pusat
p, jari-jari lingkaran besar R, dan jari-jari lingkaran kecil r adalah
2 2
d p
R r
Di unduh dari : Bukupaket.com
181
Garis Singgung Lingkaran
M N
A B
15 cm 5
cm 4
cm Gambar 7.21
Pada gambar di atas, pan- jang jari-jari MA = 5 cm,
panjang jari-jari NB = 4 cm, dan panjang MN =
15 cm. Hitunglah panjang garis singgung persekutuan
dalamnya.
3. Melukis Garis Singgung Persekutuan Luar Dua Lingkaran
Langkah-langkah melukis garis singgung persekutuan luar dua lingkaran sebagai berikut.
a Lukis lingkaran L
1
dengan pusat di P berjari-jari R dan lingkaran
L
2
pusat di Q berjari-jari r R r. Hubungkan titik P dan Q.
b Lukis busur lingkaran dengan pusat di P dan Q sehingga saling berpotongan di titik
R dan S. c Hubungkan RS sehingga memotong PQ di titik T.
d Lukis busur lingkaran dengan pusat di T dan berjari-jari PT. e Lukis busur lingkaran dengan pusat di P, berjari-jari
R – r sehingga memotong lingkaran berpusat T di U dan V.
f Hubungkan P dan U, perpanjang sehingga memotong lingkaran L
1
di titik A. Hubungkan pula P dan V, perpanjang sehingga memotong lingkaran L
1
di titik C. g Lukis busur lingkaran dengan pusat di A, jari-jari UQ sehingga
memotong lingkaran L
2
di titik B. Lukis pula busur lingkaran pusat di C, jari-jari VQ sehingga memotong lingkaran L
2
di titik D.
h Hubungkan titik A dengan titik B dan titik C dengan titik D. Garis AB dan CD merupakan
garis singgung persekutuan luar lingkaran L
1
dan L
2
.
Penyelesaian: Diketahui MA = 5 cm, NB = 4 cm, dan MN = 15 cm.
Garis singgung persekutuan dalamnya adalah AB.
2 2
2 2
AB MN
MA NB
15 5
4 225 81
144 12
Jadi, panjang garis singgung persekutuan dalamnya adalah 12 cm.
P R r Q
a
b R
P Q
S
Di unduh dari : Bukupaket.com
182
Matematika Konsep dan Aplikasinya 2
4. Panjang Garis Singgung Persekutuan Luar Dua Lingkaran
Kalian telah mempelajari cara melukis garis singgung persekutuan luar dua lingkaran. Sekarang, kalian akan menentukan panjang
garis singgung persekutuan luar tersebut.
Perhatikan Gambar 7.23.
Dari gambar tersebut diperoleh jari-jari lingkaran yang berpusat di P =
R; jari-jari lingkaran yang berpusat di Q =
r; panjang garis singgung persekutuan luar adalah AB =
d; jarak titik pusat kedua lingkaran adalah PQ =
p. Jika garis AB kita geser sejajar ke bawah sejauh BQ maka diperoleh
garis SQ. Garis AB sejajar SQ, sehingga
PSQ =
PAB = 90
o
sehadap. Perhatikan segi empat ABQS.
Garis ABSQ, ASBQ, dan
PSQ =
PAB = 90
o
.
P Q
R S
T P
Q S
T R
P Q
R
S T
V U
P Q
R T
S A
V U
C P
Q R
S T
U V
A B
C D
P Q
R S
T U
V
A B
C D
c d
e
f g
h
Gambar 7.22
A B
S P
R Q
p r
d L
2
L
1
Gambar 7.23
Di unduh dari : Bukupaket.com
183
Garis Singgung Lingkaran
PQS siku-siku di S, sehingga berlaku
2 2
2 2
2 2
2
QS =PQ PS
QS PQ
PS QS
PQ R r
Karena QS = AB = d, maka rumus panjang garis singgung
persekutuan luar dua lingkaran d dengan jarak kedua titik pusat
p, jari-jari lingkaran besar R, dan jari-jari lingkaran kecil r adalah
2 2
d p
R r
Panjang garis singgung persekutuan luar dua ling-
karan adalah 12 cm. Jarak kedua pusat lingkaran ter-
sebut 13 cm. Jika panjang salah satu jari-jari lingkaran
1 3
2 cm, hitunglah panjang
jari-jari lingkaran yang lain.
Penyelesaian: Panjang garis singgung persekutuan luar adalah 12 cm,
maka d = 12.
Jarak kedua pusat lingkaran adalah 13 cm, maka p = 13.
Panjang salah satu jari-jari lingkaran adalah 3,5 cm, sehingga r = 3,5.
Panjang jari-jari lingkaran yang lain = R, sehingga
2 2
2 2
2 2
2 2
2
12 13
3,5 12
13 3,5
144 169 3,5
3,5 25
3,5 25
3,5 5
5 3,5 8,5 cm
d p
R r R
R R
R R
R R
Di unduh dari : Bukupaket.com
184
Matematika Konsep dan Aplikasinya 2
Kerjakan soal-soal berikut di buku tugasmu. 1.
Perhatikan gambar di atas. Berdasarkan gambar tersebut, benar atau
salahkah pernyataan-pernyataan berikut? a.
AB sejajar
PQ b.
AP PQ
A c.
AB CD
d. AB
PQ e.
AP AB
A di titik A
2. Panjang jari-jari dua lingkaran masing- masing adalah 12 cm dan 5 cm. Jarak
kedua titik pusatnya adalah 24 cm. Hitunglah
a. panjang garis singgung persekutuan dalam;
b. panjang garis singgung persekutuan luarnya.
A B
P Q
C D
3.
A B
O P
C D
Perhatikan gambar di atas. Panjang jari-jari lingkaran yang berpusat
di O adalah 9 cm dan panjang jari-jari lingkaran yang berpusat di P adalah 4 cm.
Jika panjang garis singgung persekutuan luarnya 12 cm, tentukan
a. jarak kedua pusat lingkaran; b. luas segi empat yang diarsir.
4. Panjang garis singgung persekutuan dalam dua lingkaran adalah 24 cm dan
jarak kedua pusatnya adalah 26 cm. Jika panjang salah satu jari-jari lingkaran 6 cm,
hitunglah panjang jari-jari lingkaran yang lain.
5. Panjang jari-jari dua buah lingkaran yang berpusat di O dan P masing-masing ada-
lah 8 cm dan 4 cm. Jarak kedua titik pusatnya 20 cm.
a. Lukislah garis singgung persekutuan dalamnya.
b. Hitunglah panjang garis singgung persekutuan dalam tersebut.
E. MENENTUKAN PANJANG SABUK LILIT AN MINIMAL YANG MENGHUBUNGKAN DUA
LINGKARAN
Dalam kehidupan sehari-hari sering kita jumpai seorang tukang bangunan mengikat beberapa pipa air untuk memudahkan
mengangkat. Mungkin juga beberapa tong minyak kosong
Di unduh dari : Bukupaket.com
185
Garis Singgung Lingkaran
dikumpulkan menjadi satu untuk diisi kembali. Kali ini kalian akan mempelajari cara menghitung panjang tali minimal yang dibutuhkan
untuk mengikat barang-barang tersebut agar memudahkan pekerjaan.
Gambar 7.24 di atas me- nunjukkan penampang tiga
buah pipa air berbentuk lingkaran yang masing-
masing berjari-jari 7 cm dan diikat menjadi satu.
Hitunglah panjang sabuk lilitan minimal yang
diperlukan untuk mengikat tiga pipa tersebut.
Gambar 7.24
Penyelesaian:
Hubungkan titik pusat ketiga lingkaran dan titik pusat dengan tali yang melingkarinya, seperti pada Gambar 7.25,
sehingga diperoleh panjang DE = FG = HI = AB = AC = BC = 2
u jari-jari = 14 cm. Segitiga ABC sama sisi, sehingga
ABC =
BAC =
ACB = 60
o
;
CBF =
ABE = 90
o
siku-siku;
FBE =
GCH =
DAI = 360
o
– 60
o
+ 90
o
+ 90
o
= 120
o
Ingat kembali materi pada bab sebelumnya mengenai ling- karan, bahwa panjang busur lingkaran =
sudut pusat keliling lingkaran
360 u
q
, sehingga diperoleh panjang
p EF
= panjang p
GH = panjang
o DI
120 22
2 7
360 7
1 44
3 44
cm 3
q u u
u q
u
Panjang sabuk lilitan minimal = DE + FG + HI + panjang
p EF
+ panjang p
GH + panjang
o DI
A B
C
D E
F G
7 7
H I
Gambar 7.25
Menumbuhkan inovasi
Amatilah lingkungan di sekitarmu. Temukan
pemanfaatan sabuk lilitan minimal pada
benda-benda d i s eki- tarmu. Lalu, hitunglah
panjang sabuk lilitan minimal yang diguna-
kan untuk mengikat benda-benda tersebut.
Tulislah hasilnya dalam bentuk laporan
dan serahkan kepada gurumu.
Di unduh dari : Bukupaket.com
186
Matematika Konsep dan Aplikasinya 2
Kerjakan soal-soal berikut di buku tugasmu.
p 3 panjang DE
3 panjang EF 44
3 14 3
3 42
44 86 cm
u u
u u
1. Gambar di atas adalah penampang tiga
buah pipa air yang berbentuk tabung dengan diameter 14 cm. Berapakah
panjang tali minimal untuk mengikat tiga buah pipa dengan susunan tersebut?
2. Dua buah kayu berpenampang lingkaran diikat dengan tali yang panjangnya 144
cm. Jika jari-jarinya sama panjang maka tentukan panjang jari-jari kedua kayu.
3.
Gambar di atas adalah penampang enam buah drum yang berbentuk tabung
dengan jari-jari 24 cm. Hitunglah panjang tali minimal yang diperlukan untuk
mengikat enam buah drum tersebut. 4.
Gambar di atas adalah penampang enam buah kaleng yang berbentuk tabung
dengan jari-jari 10 cm. Hitunglah panjang tali minimal yang diperlukan untuk
mengikat enam buah kaleng tersebut.
5.
Lima buah pipa air disusun seperti pada gambar di atas. Hitunglah panjang tali
yang digunakan untuk melilitkan pipa- pipa tersebut jika jari-jari pipa 3 cm.
Menumbuhkan kreativitas Gambarlah dua buah lingkaran berpusat di P dan Q, berjari-jari
8 cm dan 3 cm dengan jarak PQ = 13 cm. Lukislah garis singgung persekutuan luar kedua lingkaran tersebut, kemudian tentukan
panjang garis singgung tersebut berdasarkan a. pengukuran,
b. perhitungan. Berapa selisih hasil a dan b? Buatlah kesimpulannya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
187
Garis Singgung Lingkaran
F. MELUKIS LINGKARAN DALAM DAN LINGKARAN LUAR SEGITIGA
