Обычно эта задача решается через уравнения круга, но для программирования нужно аналитическое решение (в виде формулы).
Если решать систему уравнений, пытаясь выразить все неизвестные величины через 6 координат известных точек, то можно получить выражения для Xo, Yo и R.
Но вид этих выражений и их последующая реализация в виде программного кода — мягко говоря — не вдохновляют начинать эту работу.
К счастью, есть алгебраический метод, сводящийся к ряду несложных поэтапных расчетов, которые позволяют вычислить искомые неизвестные.
Ниже прилагаю реализацию этого подхода в виде функции на javascript.
Уравнение окружности по трем точкам
Калькулятор расчета онлайн уравнения окружности по трем заданным точкам, а также нахождение координат точки центра и радиус окружности.
Уравнение окружности
r 2 = (x — h) 2 + (y — k) 2
- h,k — координаты центра Окружности
- x,y — координаты точки окружности
- r — радиус
Пример
Найдите координаты точки центра окружности, радиус и уравнение окружности, если известны координаты трех точек A (2,2), B (2,4) и C (5,5)
Решение :
Подставляем координаты точек в формулу
- (2 — h) 2 + (2 — k) 2 = r 2
- (2 — h) 2 + (4 — k) 2 = r 2
- (5 — h) 2 + (5 — k) 2 = r 2
Шаг :2
Найдем значение k упрощая 1 и 2 уравнения
- (2 — h) 2 + (2 — k) 2 = (2 — h) 2 + (4 — k) 2
- 4 — 4h + h 2 + 4 — 4k + k 2 = 4 — 4h + h 2 +16 — 8k + k 2
- 8 — 4k = 20 — 8k
- k= 3
Шаг :3
Найдем значение h упрощая уравнения 2 и 3
- (2 — h) 2 + (2 — k) 2 = (5 — h) 2 + (5 — k) 2
- 4 — 4h + h 2 + 4 — 4k + k 2 = 25 — 10h + h 2 + 25 — 10k + k 2
- 8 — 4k — 4h = 50 — 10h — 10k
- 6k + 6h = 42
Подставив значение k=3 в уравнение
Получаем координаты точки центра (h,k) = ( 4,3 )
Шаг :4
Подставим значения h,k в формулу
- r 2 = (x — h) 2 + (y — k) 2
- r 2 = (2 — 4) 2 + (2 — 3) 2
- r 2 = (-2) 2 + (-1) 2
- r 2 = 5
- r = 2.24
Шаг :5
Подставим значения h, k в уравнение окружности
(x — h) 2 + (y — k) 2
Уравнение окружности = (x — 4) 2 + (y — 3) 2
Найти центр и радиус окружности
Если окружность задана уравнением вида
найти центр (a;b) и радиус R такой окружности несложно.
Определить по уравнению окружности координаты её центра и радиуса:
Таким образом, центр данной окружности — точка (3;7), радиус R=2.
a=-2, b=5, R²=1. Окружность с центром в точке (-2;5) и радиусом 1.
Центр окружности — (0;-3), радиус R=3.
Центр — в точке (6;0), радиус R=√5.
Это уравнение задаёт окружность с центром в начале координат. Центр — O(0;0), радиус R=√11.
Чтобы найти центр и радиус окружности, заданной уравнением вида
нужно дополнить его до полных квадратов, чтобы привести к привычному виду.
Для этого сначала сгруппируем слагаемые
затем прибавим и вычтем квадрат второго слагаемого из формулы квадрата разности (2ax- удвоенное произведение первого слагаемого на второе. Первое — x, второе — a)
При a²+b²-c>0 это уравнение задаёт окружность с радиусом
При a²+b²-c=0 уравнению удовлетворяют координаты единственной точки (a;b).
При a²+b²-c 
Выделяем в уравнении полные квадраты. В первых скобках удвоенное слагаемое 10x представляем как 10x=2·a·5 (чтобы получить 2ab для формулы a²+2ab+b²=(a+b)²). Получается, что b=5. Если прибавить и вычесть b², результат не изменится:
Центром этой окружности является точка (-5;3), радиус R=7.
Центр окружности — точка (2,5;0), радиус R=1,5.