Las tangencias se pueden dar entre circunferencias (exteriores e interiores) y entre rectas y circunferencias.
Los problemas de tangencias pueden buscar los siguientes objetivos:
- Trazado de rectas tangentes a circunferencias.
- Trazado de circunferencias tangentes conocido el radio.
- Trazado de circunferencias tangentes sin conocer el radio.
Para trazar tangencias hay que tener claros los siguientes principios fundamentales:
- Cuando dos circunferencias son tangentes, el punto de tangencia está contenido en la linea que une sus centros.
- Cuando una recta es tangente a una circunferencia esta recta es perpendicular al radio cuyo pie es el punto de tangencia.
- El centro de una circunferencia se encuentra en la mediatriz de sus cuerdas. Dicho de otro modo:
- El lugar geométrico de los centros de las circunferencias que pasan por dos puntos es la mediatriz del segmento definido por dichos puntos, este segmento es una cuerda de dichas circunferencias.
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Centro en la intersección de las mediatices f y g |
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lugar geométrico de los centros de las circunferencias que pasan por B y C |
- El lugar geométrico de los centros de las circunferencias tangentes a dos rectas es la bisectriz del ángulo formado por estas.
- Una circunferencia concéntrica de radio (r+s) a otra de radio (r) es el lugar geométrico de los puntos del plano que son centros de las circunferencias tangentes exteriores de radio (s) a la cicunferencia de radio (r).
- Una recta r paralela de otra recta (s) a una distancia (d) es el lugar geométrico de los puntos del plano que son centros de circunferencias de radio (d) tangentes a la recta s.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE TANGENCIAS
La resolución de los problemas de tangencias pasa por hallar geométricamente (no por aproximación) los puntos de tangencia y los centros de las circunferencias si la solución son estas.
TRAZADO DE RECTAS TANGENTES
Recta tangente a una circunferencia dado el punto de tangencia T en esta.
Para hallar la recta tangente (i), hemos de dibujar una perpendicular al radio de la circunferencia en el el punto de tangencia T.
Rectas tangentes a una circunferencia desde un punto P exterior a esta.
Datos: Circunferencia y punto P exterior.
Unir el punto P con el centro de la circunferencia O.
Hallar la mediatriz del segmento PO.
Concentro en M y radio MP dibujamos una circunferencia que corta a la dada en los puntos A y B, que son los puntos de tangencia buscados.
Unir P con A y con B, las rectas t1 y t2 son las tangentes buscadas.
Recta tangente a una circunferencia de centro desconocido dado el punto de tangencia T.
Datos: Arco y punto T en él.
Unir el punto P con el centro de la circunferencia O.
Hallar la mediatriz del segmento PO.
Concentro en M y radio MP dibujamos una circunferencia que corta a la dada en los puntos A y B, que son los puntos de tangencia buscados.
Unir P con A y con B, las rectas t1 y t2 son las tangentes buscadas.
Rectas tangentes a una circunferencia paralelas a una dirección:
Datos: Dirección d y circunferencia.
Dibujar una perpendicular (i) a la recta d dada desde el centro de la circunferencia O.
Los puntos de intersección de la recta i con la circunferencia, T1 y T2 son los puntos de tangencia buscados.
Trazar las paralelas t1 y t2 por los puntos anteriormente nombrados.
Rectas tangentes comunes a dos circunferencias:
Tangentes exteriores:
Datos: Circunferencias de centros O de radio r y O’ de radio r’.
A la circunferencia mayor O le restamos el radio de la circunferencia menor, r-r’ y dibujamos la circunferencia resultante.
Hallamos la mediatriz de segmento OO’ y con centro en el punto medio M dibujamos la circunferencia auxiliar cuyo radio es MO.
Unimos los puntos de corte de esta circunferencia auxiliar con la anterior y en su prolongación encontramos T1 y T2 puntos de tangencia buscados.
Para hallar T3 y T4 en la otra circunferencia dada tan sólo tenemos que trazar paralelas a las rectas auxiliares anteriores.
Unimos T1 con T1’ y T2 con T2’.
Tangentes interiores:
Datos: Circunferencias de centros O de radio r y O’ de radio r’.
A la circunferencia mayor O le sumamos el radio de la circunferencia menor, r+r’ y dibujamos la circunferencia resultante.
Hallamos la mediatriz de segmento OO’ y con centro en el punto medio M dibujamos la circunferencia auxiliar cuyo radio es MO.
Unimos los puntos de corte de esta circunferencia auxiliar con la anterior y sobre O encontramos T1 y T2 puntos de tangencia buscados.
Para hallar T3 y T4 en la otra circunferencia dada tan sólo tenemos que trazar paralelas a las rectas auxiliares anteriores, pero en esta ocasión lo haremos de manera intercambiada.
Unimos T1 con T1’ y T2 con T2’.
CIRCUNFERENCIAS TANGENTES CONOCIDO EL RADIO
Circunferencias que pasan por dos puntos A y B:
Datos: Dos puntos A y B y el radio R de las circunferencias:
Concepto: El lugar geométrico de los centros de las circunferencias que pasan por dos puntos es la mediatriz de la cuerda de la cual son extremos.
- Tan sólo hemos de dibujar la mediatriz del segmento aB, cuerda de las circunferencias buscadas.
- Con centro en A o B y radio R trazamos sendos arcos que cortan a la mediatriz en los puntos O1 y O2, centros de las circunferencias de radio R buscadas.
- Dibujar las circunferencias que pasan por A y B.
Circunferencias tangentes a una recta y que pasan por un punto de esta:
Datos: Radio R de la circunferencia buscada, recta r y punto contenido en ella:
- Dibujamos la perpendicular a la recta r por el punto dado.
- Con radio R pinchamos en el punto para hallar en la mediatriz los puntos O1 y O2, centro de las circunferencias que buscamos.
- Dibujamos las circunferencias.
Circunferencias tangentes a una recta que pasan por un punto exterior a esta:
Datos: Radio R de la circunferencia buscada, recta r y punto A exterior:
- Sobre una perpendicular a la recta r marcamos la distancia dada R y dibujamos una paralela a la distancia R de la recta.
- Pinchando en A y radio R hacemos sendos arcos para encontrar sobre la paralela s los puntos O1 y O2, centros de las circunferencias.
- Para hallar los puntos de tangencia con la recta r, dibujar perpendiculares a la recta r desde O1 y O2
- Dibujamos las circunferencias que pasan por A y T1 y T2.
Circunferencias de radio dado que pasan por un punto y son tangentes a una circunferencia:1.- Circunferencias de radio dado R que son tangentes a otra dado el punto de tangencia T:
Datos: Radio R de las circunferencias buscadas, Circunferencia de centro O y punto de tangencia T:
concepto: Los centros de las circunferencias tangentes están alineados con el punto de tangencia.
- Según lo anterior dibujamos una recta que una el centro O con el punto de tangencia T.
- Con radio R pinchamos en T y hallamos sobre la recta los puntos O1 y O2, centros de las circunferencias buscadas.
- Dibujar las circunferencias de radio R buscadas (una interior y otra exterior).
2.- Circunferencias de radio R dado tangentes a otra dada O pasando por un punto P exterior a ella:
Datos: Radio R (siendo R > r) de las circunferencias buscadas, Circunferencia de centro O y punto de tangencia T:
concepto:
- El lugar geométrico de las circunferencias de radio R tangentes una de radio r es la circunferencia concéntrica con radio r+R y radio r-R.
- El lugar geométrico de los centros de las circunferencias de radio R que pasan por P es una circunferencia de radio R con centro en P.
Según lo anterior:
- Dibujamos una circunferencia con centro en O y radio R+r: Para ello dibujamos un radio aleatorio de O y lo prolongamos sumando el radio R dado.
- Para hacer la circunferencia r-R: Marcar la distancia R con centro en O hallando el punto I y con centro en I y radio r hallaremos el punto P1. OP1= R-r. Dibujamos la circunferencia OP1.
- Para hallar los centros de las circunferencias buscadas, trazar una circunferencia de radio R y centro en P. Sus intersecciones con las dos anteriores nos dan los puntos O1, O2, O3 y O4, centros de las circunferencias buscadas.
- Para hallar los puntos de tangencia T1…T4 uniremos los centros O1…O4 con O.
- Dibujamos las circunferencias. Cuatro soluciones en total, dos externas que contienen a O y dos externas.
Si R<r en ese caso la solución se simplifica:
Circunferencias de radio R tangentes a dos rectas que se cortan:
Datos: Radio R de las circunferencias buscadas, par de rectas que se cortan:
concepto:
- El lugar geométrico de los centros de las circunferencias de radio R tangentes una recta es una paralela a la recta a una distancia R de ella .
- Una recta tangente a una circunferencia es perpendicular al radio cuyo pie es el punto de tangencia.
- Según lo anterior dibujamos rectas paralelas a las dadas, los puntos de corte de dichas paralelas (O1, O2, O3 y O4) cumplirán la doble condición de encontrarse a una distancia R de ambas rectas. Son, pues, los centros de las circunferencias buscadas.
- Para hallar los puntos de tangencia T1…T4, lanzamos perpendiculares a las rectas desde los centros de las circunferencias.
Circunferencias de radio R tangentes a una circunferencia de radio r y a una recta s dadas:
Caso 1: R<r
Datos: Radio R de las circunferencias buscadas, Circunferencia de centro O y recta s:
concepto:
- El lugar geométrico de los centros de las circunferencias de radio R tangentes una recta es una paralela a la recta a una distancia R de ella .
- El lugar geométrico de las circunferencias de radio R tangentes una de radio r es la circunferencia concéntrica con radio r+R.
- Según lo anterior dibujamos una recta paralela a la recta s a una distancia R.
- Con radio R+r hacemos una circunferencia con centro O. Esa circunferencia se corta con la recta auxiliar anterior en los puntos O1 y O2, centro de las circunferencias buscadas.
- Para hallar los puntos de tangencia T1…T4 lanzamos perpendiculares desde O1 y O2 a la recta s hallando T1 y T2. Y unimos los centros O1 y O2 para encontrar T3 y T4.
Caso 2: R>r
En este ejercicio existen 4 resultados. Los dos primeros se hallan como en el ejercicio anterior, las otras dos son exteriores que contienen a la circunferencia dada.
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fig. 1 |
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fig. 2 |
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fig. 3 |
Los datos son los mismos que en el caso anterior, excepto que el radio R dado es mayor que el radio r de la circunferencia O (R>r).
- En el primer paso operaremos de la misma manera que en el ejercicio anterior.
- Después restaremos al radio mayor R el menor r. Para ello dibujaremos un diámetro de la circ. O para, desde un extremo, coger la distancia de R, de tal manera que desde el centro O a la marca anterior nos quede el resultado de restar r a R (R-r) Fig. 3 y con ese radio y centro O dibujar una circunferencia auxiliar.
- Las intersecciones de esta circunferencia con la recta auxiliar nos darán O1 y O2, centros de las circ. buscadas.
- A partir de aquí hallamos los puntos de tangencia T1…T4 como en el ejercicio anterior y dibujamos las circunferencias.
Circunferencias de radio R dado, tangentes a otras dos circunferencias:Caso 1: R<r
Datos: Radio R de las circunferencias buscadas, circunferencias O y O’ dadas.
Concepto: El lugar geométrico de los centros de las circunferencias de radio R tangentes a las dadas es la intersección de sendas circunferencias concéntricas a las O y O’ de radio r+R y r’+R.
- Según lo anterior sobre la prolongación del radio r y r’ añadiremos la magnitud R y dibujamos dos circunferencias auxiliares.
- Los puntos de intersección de estas, O1 y O2 son los centros de las circunferencias buscados.
- Para hallar los puntos de tangencias T1…T4 unimos los centros de las circunferencias halladas con los de las dadas.