Теорема 1. Прямая, перпендикулярная к радиусу в конечной его точке, лежащей на окружности, является касательной к окружности.
Пусть ОМ— радиус окружности, СD_|_OМ (черт. 318).
Требуется доказать, что СD— касательная к окружности.
Доказательство. Если ОМ _|_СD, то расстояние от центра О до любой другой точки прямой СD больше радиуса ОМ, следовательно, всякая точка прямой СD, кроме точки М, лежит вне круга. Поэтому точка М — единственная общая точка прямой СD и окружности, а это означает, что СD— касательная к окружности.
Теорема 2 (обратная). Касательная к окружности перпендикулярна к радиусу этой окружности, проведённому в точку касания.
Пусть прямая СD — касательная к окружности и М — точка касания.
Требуется доказать, что СD _|_ ОМ (черт. 318).
Доказательство. Если прямая СD касается окружности в точке М, то всякая другая точка прямой СD будет находиться вне круга, ограниченного этой окружностью, следовательно, расстояние от каждой точки прямой СD до центра, кроме точки М, будет больше расстояния ОМ — радиуса окружности. Значит, этот радиус есть наименьший из отрезков, соединяющих точку О с точками прямой СD, поэтому ОМ _|_ СD.