Immaginiamo la seguente esperienza: posizioniamo tre punti A, M e B su una circonferenza di centro O, poi misuriamo l’angolo AÔB. Successivamente, facciamo variare la posizione del punto M e lasciamo fissi i punti A e B.
Si ha l’impressione che la misura dell’ampiezza dell’angolo
sia sempre uguale alla metà di quella dell’angolo AÔB. È veramente così?

Definizione
In figura 1, siano A e B due punti non coincidenti di una circonferenza di centro O. L’angolo AÔB è chiamato angolo al centro. Si dice anche che tale angolo è costruito (o “insiste”) sull’arco AB.

Nota: I punti A e B definiscono due angoli al centro: un angolo al centro AÔB convesso che insiste sull’arco minore AB e un angolo al centro AÔB concavo che insiste sull’arco maggiore. In generale, si considera l’angolo convesso.
Siano ora A, B e M ancora una volta tre punti distinti di una circonferenza (figura 2). L’angolo
è chiamato “angolo inscritto nella circonferenza” o angolo alla circonferenza. Diciamo che questo angolo “insiste” sull’arco AB.


Proprietà
Angolo alla circonferenza e angolo al centro costruiti sullo stesso arco
Proprietà: L’angolo alla circonferenza è sempre di ampiezza pari alla metà dell’ampiezza dell’angolo al centro che insiste sullo stesso arco.
Esempio: In figura 3, l’angolo inscritto
e l’angolo al centro AÔB insistono sullo stesso arco AB; ne deduciamo che
.



Angoli alla circonferenza costruiti sullo stesso arco
Proprietà: Due angoli alla circonferenza (di una stessa circonferenza) che insistono sullo stesso arco hanno la stessa ampiezza.
Esempio: In figura 4, gli angoli inscritti
e
insistono sullo stesso arco AB. Se ne deduce che
.




Dimostriamo questa proprietà: chiamiamo O il centro della circonferenza.
L’angolo alla circonferenza
e l’angolo alla circonferenza AÔB insistono sullo stesso arco AB.
Dalla proprietà precedente abbiamo che
.
L’angolo alla circonferenza

Dalla proprietà precedente abbiamo che

Ugualmente, l’angolo inscritto
e l’angolo al centro AÔB insistono sullo stesso arco AB.
Dalla proprietà precedente abbiamo che
.

Dalla proprietà precedente abbiamo che

Da queste due uguaglianze, possiamo dedurre il risultato cercato:
.

Applicazioni
Calcolare l’ampiezza di un angolo
Enunciato: Consideriamo la stella regolare a cinque punte ABCDE rappresentata in figura 5, che abbiamo costruito partendo dai vertici del pentagono regolare ABCDE. Vogliamo calcolare l’ampiezza dell’angolo DÂC.

Risoluzione: Sappiamo che un pentagono regolare può essere inscritto in una circonferenza e chiamiamo O il centro di questa circonferenza.
Consideriamo l’angolo al centro CÔD e l’angolo alla circonferenza CÂD: essi insistono sul medesimo arco CD, da cui si deduce che .

Consideriamo l’angolo al centro CÔD e l’angolo alla circonferenza CÂD: essi insistono sul medesimo arco CD, da cui si deduce che .

L’angolo al centro di un pentagono regolare è uguale a
.
Quindi
e, di conseguenza,
, da cui
.

Quindi



Dimostrare una proprietà
Andiamo a dimostrare ora una proprietà dei triangoli: un triangolo inscritto in una semicirconferenza è rettangolo.
Enunciato: Prendiamo una circonferenza di centro O e di diametro [BC], e un punto A diverso da B e da C (figura 6). Vogliamo dimostrare che il triangolo ABC, che possiamo definire inscritto in una semicirconferenza, è rettangolo in A.
Soluzione: Consideriamo l’angolo al centro BÔC e il corrispondente angolo alla circonferenza: essi insistono sullo stesso arco BC.
Se ne deduce che
.

Poiché l’angolo BÔC è piatto ([BC] è un diametro del cerchio di centro O), avremo che
.
Se ne deduce che
: il triangolo ABC è quindi rettangolo in A.

Se ne deduce che
