Segitiga adalah bangun datar paling sederhana yang berdiri dengan tiga sisi dan tiga titik sudut. Selain itu, ada lingkaran yang hadir dengan sisi lengkungnya yang membentuk bulat sempurna. Keduanya sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.
Segitiga memiliki keliling dan luas. Lingkaran juga memiliki keliling (circumference), tetapi luasnya kadang diperdebatkan. Ini terjadi karena adanya definisi yang mengatakan bahwa lingkaran adalah himpunan titik-titik yang berjarak sama terhadap satu titik tertentu (yang disebut sebagai titik pusat). Definisi ini menunjukkan bahwa lingkaran bukanlah bangun datar. Andaikan “lingkaran” yang kita maksud di sini adalah sisi lengkung beserta interior (daerah yang dibatasi oleh sisi lengkung itu), maka lingkaran juga memiliki luas karena ia dapat dipandang sebagai bangun datar. Jadi, setiap kali kita berbicara tentang “luas lingkaran”, itu merujuk pada luas daerah yang dibatasi oleh lingkaran.
Ada hubungan spesial yang dapat kita temukan dari segitiga dan lingkaran. Setiap kali kita menggambar segitiga sembarang, apa pun bentuknya, kita selalu bisa menggambarkan lingkaran di dalamnya yang menyinggung setiap sisi segitiga. Lingkaran seperti ini disebut juga sebagai lingkaran dalam. Selain itu, setiap kali kita menggambar segitiga sembarang, kita juga bisa membuat lingkaran di luarnya yang melalui ketiga titik sudut segitiga. Lingkaran ini disebut sebagai lingkaran luar. Mari kita telaah lebih lanjut dengan diawali oleh definisi berikut.
Definisi: Lingkaran Dalam Segitiga
Lingkaran dalam segitiga (incircle) didefinisikan sebagai lingkaran yang terletak di dalam segitiga dan menyinggung ketiga sisi segitiga tersebut. Gambar berikut menunjukkan dan lingkaran dalamnya.

Definisi: Lingkaran Luar Segitiga
Lingkaran luar segitiga (excircle) didefinisikan sebagai lingkaran yang terletak di luar segitiga dan menyinggung ketiga sisi atau perpanjangan sisi segitiga tersebut. Gambar berikut menunjukkan dan lingkaran luarnya.

Ada teorema terkait lingkaran dalam dan lingkaran luar segitiga. Teorema tersebut memberi hubungan terkait panjang sisi segitiga, luas segitiga, panjang jari-jari lingkaran, dan luas lingkaran. Sebelum kita lanjut, kita diharapkan sudah memahami penggunaan teorema Pythagoras pada segitiga siku-siku terlebih dahulu. Teorema tersebut diberikan sebagai berikut.
Teorema: Panjang Jari-Jari Lingkaran Dalam Segitiga
Diketahui segitiga sembarang Jika segitiga tersebut memiliki luas dan setengah dari kelilingnya adalah maka panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga tersebut sama dengan

Bukti
Misalkan terdapat dan lingkaran dalam dengan pusat dan berjari-jari Tarik garis dari titik ke setiap sisi segitiga tepat di titik singgung lingkaran, yakni sehingga saling tegak lurus seperti gambar berikut.
Dengan menggunakan garis bantu (garis putus-putus) yang ditarik dari titik ke titik sudut segitiga, kita peroleh tiga segitiga berbeda, yaitu dan Luas total sama dengan jumlahan luas ketiga segitiga tersebut.
Jadi, terbukti bahwa panjang jari-jari lingkaran dalamnya adalah
[collapse]
Teorema: Panjang Jari-Jari Lingkaran Luar Segitiga
Diketahui segitiga sembarang Jika segitiga tersebut memiliki luas maka panjang jari-jari lingkaran luar segitiga tersebut sama dengan

Bukti
Misalkan terdapat dan lingkaran luar dengan pusat dan berjari-jari Tarik garis tinggi segitiga dari salah satu titik sudut, misalnya dari titik Titik tingginya kita sebut sebagai titik Selanjutnya, tarik garis dari ke sisi lingkaran di seberangnya sehingga melalui titik pusat
Perhatikan bahwa siku-siku karena merupakan sudut keliling yang menghadap diameter lingkaran. Selain itu, karena menghadap busur yang sama, yaitu Diketahui juga bahwa karena merupakan diameter lingkaran.
Perhatikan dan Kedua segitiga ini sebangun karena ada dua sudut yang bersesuaian sama besar. Kesebandingan sisinya adalah
Berdasarkan kesebangunan tersebut, kita peroleh
Jadi, terbukti bahwa panjang jari-jari lingkaran luarnya adalah
[collapse]
Beberapa soal tentang lingkaran dalam dan lingkaran luar segitiga telah disusun beserta pembahasannya di bawah ini. Semoga dapat dijadikan sebagai bahan untuk meningkatkan pemahaman terkait materi yang kita bahas.
Jika Anda ingin mencari soal latihan yang lebih banyak, Anda dapat mengakses ke folder soal mathcyber1997.com dengan mendaftar di bit.ly/Akses_Soal. Folder soal tersebut berisi soal UTBK-SNBT, soal persiapan CPNS-PPPK, soal psikotes, soal TPA, soal ujian masuk perguruan tinggi (termasuk STAN), soal kompetensi matematika (termasuk OSN dan ON MIPA), dan masih banyak lagi.
Today Quote
I would rather own little and see the world… than own the world and see little of it.
Bagian Pilihan Ganda
Soal Nomor 1
Perhatikan gambar berikut.
Jika panjang dan berturut-turut adalah cm dan cm, maka panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga tersebut adalah
A. cm D. cm
B. cm E. cm
C. cm
Pembahasan
Segitiga tersebut merupakan segitiga siku-siku dengan panjang alas = dan tinggi = Karena siku-siku, teorema Pythagoras dapat dipakai untuk mencari panjang sisi satunya.
Panjang jari-jari lingkaran dalam dapat dicari dengan membagi luas segitiga terhadap setengah kelilingnya
Jadi, panjang jari-jari lingkaran dalamnya adalah
(Jawaban B)
[collapse]
Soal Nomor 2
Suatu segitiga ditempatkan pada bidang koordinat Kartesius sehingga titik sudutnya di dan Panjang jari-jari lingkaran dalamnya adalah
A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan
Perhatikan gambar berikut.
Segitiga tersebut merupakan segitiga siku-siku dengan panjang alas = dan tinggi = Karena siku-siku, teorema Pythagoras dapat dipakai untuk mencari panjang sisi satunya.
Panjang jari-jari lingkaran dalam dapat dicari dengan membagi luas segitiga terhadap setengah kelilingnya
Jadi, panjang jari-jari lingkaran dalamnya adalah
(Jawaban D)
[collapse]
Soal Nomor 3
Gambar berikut menunjukkan segitiga dengan sudut siku-siku di Luas daerah yang diberi warna biru adalah
A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan
Untuk mencari luas daerah yang diberi warna biru, kita harus mencari luas segitiga, kemudian dikurangi dengan luas lingkaran dalam.
Segitiga tersebut merupakan segitiga siku-siku dengan panjang sisi dan Karena siku-siku, teorema Pythagoras dapat dipakai untuk mencari panjang sisi satunya.
Panjang jari-jari lingkaran dalam dapat dicari dengan membagi luas segitiga terhadap setengah kelilingnya
Dengan demikian, luas lingkaran sama dengan sedangkan luas segitiga sama dengan Jadi, luas daerah yang diberi warna biru adalah
(Jawaban B)
[collapse]
Soal Nomor 4
Suatu segitiga memiliki lingkaran dalam. Keliling lingkaran tersebut adalah Jika luas segitiga tersebut adalah maka keliling segitiga sama dengan
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Karena keliling lingkarannya kita peroleh
Karena lingkaran tersebut merupakan lingkaran dalam segitiga, maka berlaku hubungan berikut.
Diketahui Kita akan mencari nilai dari sebagaimana bahwa adalah setengah keliling segitiga.
Jadi, keliling segitiga tersebut adalah
(Jawaban C)
[collapse]
Soal Nomor 5
Perhatikan gambar berikut.
adalah segitiga siku-siku. Lingkaran di dalamnya menyinggung setiap sisi segitiga dengan sebagai titik pusatnya. Luas adalah
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Jika kita menarik jari-jari dari pusat lingkaran ke sisi di titik maka kita akan peroleh garis tinggi (karena adalah titik singgung lingkaran). Jadi, luas dapat kita hitung jika panjang dan diketahui.
Panjang dapat dicari dengan menggunakan teorema Pythagoras pada
Panjang , yaitu jari-jari lingkaran dalam segitiga, dapat dicari dengan membagi luas terhadap setengah kelilingnya.
Jadi, luas adalah (Jawaban C)
[collapse]
Soal Nomor 6
Jika nilai luas dan keliling dari suatu segitiga adalah sama, maka panjang jari-jari lingkaran dalamnya sama dengan
A. C. E.
B. D.
Pembahasan
Diketahui Panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga ditentukan oleh dengan
Jadi, panjang jari-jari lingkaran dalamnya sama dengan
(Jawaban B)
[collapse]
Soal Nomor 7
Sebuah segitiga siku-siku mempunyai panjang sisi berpenyiku masing-masing cm dan cm. Jika sebuah lingkaran akan dibuat, maka panjang jari-jari lingkaran terkecil yang dapat menutupi segitiga itu adalah
A. cm D. cm
B. cm E. cm
C. cm
Pembahasan
Lingkaran terkecil yang dapat menutupi segitiga adalah lingkaran luar segitiga itu, artinya lingkaran yang melalui ketiga titik sudut segitiga seperti gambar berikut.
Pertama, kita cari dulu panjang dengan menggunakan rumus Pythagoras.
Panjang jari-jari lingkaran luar segitiga dapat kita cari dengan cara mengalikan panjang ketiga sisi segitiga, lalu dibagi dengan 4 kali luas segitiga.
Jadi, panjang jari-jari lingkaran terkecil yang dapat menutupi segitiga itu adalah
(Jawaban C)
[collapse]
Soal Nomor 8
Sebuah segitiga mempunyai luas Jika panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga adalah maka panjang ketiga sisi segitiga tersebut yang mungkin dalam satuan cm adalah
A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan
Hubungan luas segitiga dan jari-jari lingkaran dalamnya dinyatakan oleh
dengan sama dengan setengah dari keliling segitiga. Ini berarti, kita akan menggunakan ini untuk mencari nilai dari keliling segitiga. Diketahui dan
Artinya, keliling segitiga sama dengan
Keliling didapat dengan cara menjumlahkan ketiga panjang sisi segitiga. Dari lima opsi jawaban di atas, kita hanya perlu mencari pasangan tiga bilangan yang bila dijumlahkan menghasilkan tentunya dengan memperhatikan bahwa panjang ketiga sisinya harus memenuhi ketaksamaan segitiga. Setelah diselidiki, kita peroleh bahwa panjang ketiga sisi segitiga yang mungkin adalah cm karena
(Jawaban E)
[collapse]
Soal Nomor 9
Perhatikan gambar berikut.
Luas lingkaran di atas adalah
A.
B.
C.
D.
E.
Pembahasan
Luas lingkaran dapat ditentukan jika jari-jarinya diketahui. Panjang jari-jari lingkaran luar segitiga dapat dicari dengan menggunakan formula Ini berarti, kita mesti mencari luas segitiga terlebih dahulu dengan menggunakan rumus Heron.
Diketahui setengah keliling segitiga sama dengan cm sehingga
Dengan demikian, didapat
Jadi, luas lingkaran luar sama dengan
(Jawaban A)
[collapse]
Soal Nomor 10
Lingkaran dalam dan lingkaran luar akan dilukiskan pada segitiga yang memiliki sudut siku-siku di Jika panjang cm dan cm, maka perbandingan panjang jari-jari lingkaran dalam dan luarnya adalah
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Perhatikan gambar berikut.
Panjang dapat dicari dengan menggunakan teorema Pythagoras pada
Panjang jari-jari lingkaran dalam dihitung dengan cara berikut.
Panjang jari-jari lingkaran luar dihitung dengan cara berikut.
Dengan demikian, perbandingan panjang jari-jari lingkaran dalam dan luar segitiga tersebut adalah
(Jawaban D)
[collapse]
Soal Nomor 11
Diberikan segitiga dengan Titik merupakan titik pusat lingkaran dalam segitiga Titik merupakan titik pusat lingkaran luar segitiga Besar adalah
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Misalkan kita memiliki dengan Gambarkan lingkaran dalamnya dengan pusat Kemudian, gambarkan lingkaran luar dengan pusat Posisikan titik di sembarang titik pada lingkaran sehingga terbentuk segi empat tali busur seperti gambar berikut.
Perhatikan bahwa titik (titik pusat lingkaran dalam) adalah titik perpotongan ketiga garis bagi pada Garis bagi akan membagi dua sudut sama besar sehingga dan Jumlah sudut dalam segitiga adalah sehingga dapat kita tuliskan
Selanjutnya, perhatikan yang jumlah ketiga sudutnya tentu saja
Pada segi empat tali busur lingkaran, jumlah sudut yang berhadapan selalu Dengan kata lain, sehingga berakibat
Karena adalah sudut keliling yang menghadap busur sedangkan merupakan sudut pusatnya, maka
Jadi, besar adalah
(Jawaban B)
[collapse]
Soal Nomor 12
Diketahui dengan cm dan Jika panjang jari-jari lingkaran luarnya adalah maka nilai dari
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Perhatikan gambar berikut.
Kita akan mencari panjang jari-jari lingkaran luar dengan menggunakan hubungan panjang sisi dan luas segitiga. Kita juga akan menggunakan trigonometri untuk menentukan luas segitiga bahwa
Karena cm, maka nilai dari
(Jawaban D)
[collapse]
Soal Nomor 13
Sebuah lingkaran memiliki panjang jari-jari Luas maksimum segitiga sama sisi yang dapat dibuat di dalam lingkaran tersebut adalah
A. D.
B. E.
C.
Pembahasan
Misalkan kita mempunyai Agar luas segitiganya maksimum, titik sudutnya harus terletak pada sisi lingkaran seperti gambar.
Perhatikan bahwa hubungan panjang jari-jari lingkaran luar segitiga panjang sisi segitiga, dan sudut segitiga diberikan oleh
Diketahui dan (karena segitiga sama sisi) sehingga kita peroleh
Karena segitiganya sama sisi, maka Dengan demikian, luas segitiga dapat kita tentukan dengan beberapa cara, salah satunya dengan cara berikut.
Jadi, luas maksimum segitiga sama sisi yang dapat dibuat di dalam lingkaran tersebut adalah
(Jawaban C)
[collapse]
Bagian Uraian
Soal Nomor 1
Panjang sisi-sisi dari suatu segitiga adalah cm, cm, dan cm. Tentukan:
- keliling segitiga;
- luas segitiga; dan
- panjang jari-jari lingkaran dalamnya.
Pembahasan
Perhatikan bahwa segitiga tersebut merupakan segitiga siku-siku karena panjang sisinya memenuhi rumus Pythagoras, yaitu
Jawaban a)
Keliling segitiga didapat dengan menjumlahkan ketiga panjang sisinya.
Jadi, keliling segitiga tersebut adalah
Jawaban b)
Segitiga tersebut siku-siku dengan alas cm dan tinggi cm sehingga luasnya dapat dihitung dengan cara berikut.
Jadi, luas segitiga tersebut adalah
Jawaban c)
Perhatikan gambar berikut.
Panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga dapat dicari dengan membagi luas segitiga terhadap setengah kelilingnya.
Jadi, panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga itu adalah
[collapse]
Soal Nomor 2
Panjang sisi-sisi sebuah segitiga adalah cm, cm, dan cm. Hitunglah:
- keliling segitiga itu; dan
- panjang jari-jari lingkaran luarnya.
Pembahasan
Jawaban a)
Keliling didapat dengan menjumlahkan panjang ketiga sisinya, yaitu
Jawaban b)
Panjang jari-jari lingkaran luar dapat dicari dengan mengalikan ketiga panjang sisi segitiga, kemudian dibagi dengan kali luas segitiga.
Luas segitiga dapat kita cari dengan rumus Heron.
Diketahui setengah keliling segitiga cm.
Dengan demikian,
Jadi, panjang jari-jari lingkaran luarnya adalah
[collapse]
Soal Nomor 3
Buktikan bahwa Jika adalah jari-jari lingkaran luar maka
Pembahasan
Misalkan pusat lingkaran di Tarik garis diameter dari titik ke sisi lingkaran di seberangnya, yaitu di titik Karena jari-jarinya maka (diameter = 2 kali jari-jari).
Pada sudut besarnya (siku-siku) karena merupakan sudut keliling yang menghadap diameter.
Selain itu, karena merupakan sudut keliling yang menghadap busur yang sama, yaitu
Dengan menggunakan definisi sinus pada kita peroleh
Jadi, terbukti bahwa
[collapse]
Soal Nomor 4
Buktikan bahwa perbandingan panjang jari-jari lingkaran luar terhadap lingkaran dalam pada segitiga sama sisi sembarang adalah
Pembahasan
Alternatif I:
Misalkan kita punya segitiga sama sisi dengan panjang sisi
Untuk mencari panjang jari-jari lingkaran dalam dan luar, kita memerlukan informasi berupa luas segitiga dan setengah keliling segitiga.
Tinggi segitiga dapat kita tentukan dengan rumus Pythagoras, yaitu
Luas segitiga sama sisi tersebut selanjutnya dapat kita tentukan, yakni
Setengah keliling segitiga dapat dengan mudah dicari, yaitu
Panjang jari-jari lingkaran dalam segitiga sama sisi tersebut adalah
sedangkan panjang jari-jari lingkaran luarnya adalah
Jadi, perbandingan panjang jari-jari lingkaran luar terhadap lingkaran dalam pada segitiga sama sisi tersebut adalah
Alternatif II:
Perhatikan gambar berikut.
Segitiga sama sisi besar dapat kita bagi menjadi 4 segitiga sama sisi yang kongruen. Jadi, luas segitiga sama sisi besar sama dengan 4 kali luas segitiga sama sisi.
Lingkaran dalam segitiga sama sisi besar merupakan lingkaran luar bagi segitiga sama sisi kecil yang berwarna biru. Lingkaran hijau sendiri merupakan lingkaran luar bagi segitiga sama sisi besar. Jadi, luas lingkaran kecil akan sama dengan 4 kali luas lingkaran besar. Akibatnya,
Jadi, perbandingan panjang jari-jari lingkaran luar terhadap lingkaran dalam pada segitiga sama sisi tersebut adalah
[collapse]