圆的方程及求法
【提纲挈领】(请阅读下面文字,并在关键词下面记着重号)
1.掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程. 2.初步了解用代数方法处理几何问题的思想. 主干知识归纳
1.圆的定义:平面内与定点的距离等于定长的点的集合(轨迹) 2.圆的方程:
方法规律总结
1.待定系数法求圆的方程
(1) 若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程,依据已知条件列出关于a ,b ,r 的方程组,从而求出a ,b ,r 的值;
(2) 若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D ,E ,F 的方程组,进而求出D ,E ,F 的值. 2.几何法求圆的方程:
利用圆的有关几何性质,如“圆心在圆的任一条弦的垂直平分线上”、“半径, 弦心距,弦长的一半构成
直角三角形”等.
3.求与圆有关的轨迹问题的四种方法
【指点迷津】
【类型一】确定圆的方程
【例1】:求经过点P (1,1)和坐标原点,并且圆心在直线2x +3y +1=0上的圆的方程 【解析】: 设圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,
由题意列出方程组()()??
???=++=-+-=+0
1321122
22
22b a r b a r b a ,解之得?????=-==534
r b a ,
∴圆的标准方程是(x -4)2+(y +3)2=25. 答案:(x -4)2+(y +3)2=25.
【例2】:已知圆心为C 的圆经过点A (0,-6),B (1,-5),且圆心在直线l :x -y +1=0上,求圆的标准方程.
【解析】:法一:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0),则圆心坐标为???
?-D 2,-E
2.
由题意可得??
?
??=--=+-+-+=+--0
205)5(10
6)6(222E D F E D F E ,消去F 得??? D +E -10=0D -E -2=0,解得???
D =6
E =4,代入求得
F =-12,
所以圆的方程为x 2+y 2+6x +4y -12=0,标准方程为(x +3)2+(y +2)2=25. 法二:因为A (0,-6),B (1,-5),所以线段AB 的中点D 的坐标为????12,-11
2,
直线AB 的斜率k AB =
1)
6(5----=1,
因此线段AB 的垂直平分线l 的方程是y +11
2=-???
?x -12,即x +y +5=0.
圆心C 的坐标是方程组??? x +y +5=0x -y +1=0的解,解得???
x =-3
y =-2
,所以圆心C 的坐标是(-3,-2).
圆的半径长r =|AC |=2
2)26()30(+-++=5,
所以,圆心为C 的圆的标准方程是(x +3)2+(y +2)2=25. 答案:(x +3)2+(y +2)2=25.
【类型二】与圆有关的轨迹问题
【例1】:已知圆x 2+y 2=4上一定点A (2,0),B (1,1)为圆内一点,P ,Q 为圆上的动点. (1)求线段AP 中点的轨迹方程;
(2)若∠PBQ =90°,求线段PQ 中点的轨迹方程.
【解析】:(1)设AP 的中点为M (x ,y ),由中点坐标公式可知,P 点坐标为(2x -2,2y ). 因为P 点在圆x 2+y 2=4上,所以(2x -2)2+(2y )2=4. 故线段AP 中点的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1.
(2)设PQ 的中点为N (x ,y ),在Rt △PBQ 中,|PN |=|BN |,设O 为坐标原点,连接ON (图略),则ON ⊥PQ ,所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2, 所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4.
故线段PQ 中点的轨迹方程为x 2+y 2-x -y -1=0. 答案:(1) (x -1)2+y 2=1. (2) x 2+y 2-x -y -1=0.
【例2】:已知直角三角形ABC 的斜边为AB ,且A (-1,0),B (3,0),求: (1)直角顶点C 的轨迹方程; (2)直角边BC 中点M 的轨迹方程.
【解析】:(1)设顶点C (x ,y ),因为AC ⊥BC ,且A ,B ,C 三点不共线,所以x ≠3且x ≠-1. 又k AC =
y x +1,k BC =y
x -3
,且k AC ·k BC =-1, 所以y x +1·y
x -3
=-1,化简得x 2+y 2-2x -3=0.
因此,直角顶点C 的轨迹方程为x 2+y 2-2x -3=0(x ≠3且x ≠-1).
(2)设点M (x ,y ),点C (x 0,y 0),因为B (3,0),M 是线段BC 的中点,由中点坐标公式得x =x 0+3
2
(x ≠3且x ≠1),y =y 0+02
,于是有x 0=2x -3,y 0=2y .
由(1)知,点C 在圆(x -1)2+y 2=4(x ≠3且x ≠-1)上运动,将x 0,y 0代入该方程得(2x -4)2+(2y )2=4, 即(x -2)2+y 2=1.
因此动点M 的轨迹方程为(x -2)2+y 2=1(x ≠3且x ≠1).
答案:(1) x 2+y 2-2x -3=0(x ≠3且x ≠-1).(2) (x -2)2+y 2=1(x ≠3且x ≠1).
例3.(2010·山东烟台调研)若圆x 2+y 2-ax +2y +1=0与圆x 2+y 2=1关于直线y =x -1对称,过点C (-a ,a )的圆P 与y 轴相切,则圆心P 的轨迹方程为( )
A .y 2-4x +4y +8=0
B .y 2+2x -2y +2=0
C .y 2+4x -4y +8=0
D .y 2-2x -y -1=0
【解析】:由圆x 2+y 2-ax +2y +1=0与圆x 2+y 2=1关于直线y =x -1对称可知两圆半径相等且两圆圆心连线的中点在直线y =x -1上,故可得a =2,即点C (-2,2),所以过点C (-2,2)且与y 轴相切的圆P 的圆心的轨迹方程为(x +2)2+(y -2)2=x 2,整理即得y 2+4x -4y +8=0. 答案:C.
【同步训练】
【一级目标】基础巩固组
一、选择题
1. 已知两点A (9,4)和B (3,6),则以AB 为直径的圆的方程为( )
A .(x -6)2+(y -5)2=10
B .(x +6)2+(y +5)2=10
C .(x -5)2+(y -6)2=10
D .(x +5)2+(y +6)2=10
【解析】:线段AB 的中点坐标(6,5)为圆心坐标,半径=2
1|AB|=10
答案:A.
2. (2014·四川成都外国语学校)已知圆C 1:(x +1)2+(y -1)2=1,圆C 2与圆C 1关于直线x -y -1=0对称,则圆C 2的方程为( )
A .(x +2)2+(y -2)2=1
B .(x -2)2+(y +2)2=1
C .(x +2)2+(y +2)2=1
D .(x -2)2+(y -2)2=1
【解析】:(x +1)2+(y -1)2=1的圆心为(-1,1),它关于直线x -y -1=0对称的点为(2,-2),对称后半径不变,所以圆C 2的方程为(x -2)2+(y +2)2=1. 答案:B.
3. 若曲线C :x 2+y 2+2ax -4ay +5a 2-4=0上所有的点均在第二象限内,则a 的取值范围为( )
A .(-∞,-2)
B .(-∞,-1)
C .(1,+∞)
D .(2,+∞)
【解析】:曲线C 的方程可化为(x +a )2+(y -2a )2=4,则该方程表示圆心为(-a,2a ),半径等于2的圆.因为圆上的点均在第二象限,所以a >2. 答案:D.
4. 方程x 2
+y 2
+ax +2ay +2a 2
+a -1=0表示圆,则a 的取值范围是( )
A .a <-2或a >3
2
B .-3
2 <a <0
C .-2<a <0
D .-2<a <3
2
【解析】:方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2
+a -1=0
转化为(x +2a )2
+(y +a )2
=-43a 2
-a +1,所以若方程表示圆,则有-4
3a 2
-a +1>0,
∴3a 2
+4a -4<0,∴-2<a <3
2 .
答案:D.
5. 已知圆C 关于y 轴对称,经过点(1,0)且被x 轴分成两段弧长比为1∶2,则圆C 的方程为( )
A .?
??
?x ±
332+y 2=4
3
B .?
??
?x ±
332+y 2=1
3
C .x 2+?
???y ±
332=43
D .x 2+?
???y ±
332=13
【解析】:由已知圆心在y 轴上,且被x 轴所分劣弧所对圆心角为23π,设圆心(0,a ),半径为r ,则r sin π
3=
1,r cos π3=|a |,解得r =23,即r 2=43,|a |=3
3,
即a =±
33,故圆C 的方程为x 2+????y ±3
32=43
. 答案:C. 二、填空题
6. 经过点(1,0),且圆心是两直线x =1与x +y =2的交点的圆的方程为________. 【解析】:由??? x =1,x +y =2,得???
x =1,
y =1,
即所求圆的圆心坐标为(1,1),又由该圆过点(1,0),得其半径为1,故圆的方程为(x -1)2+(y -1)2=1. 答案:(x -1)2+(y -1)2=1.
7. 已知圆x 2+y 2+2x -4y +a =0关于直线y =2x +b 成轴对称,则a -b 的取值范围是________. 【解析】: ∵圆的方程可化为(x +1)2+(y -2)2=5-a ,∴其圆心为(-1,2),且5-a >0,即a <5. 又圆关于直线y =2x +b 成轴对称,∴2=-2+b ,∴b =4.∴a -b =a -4<1. 答案:(-∞,1).
8. 圆心在直线2x -3y -1=0上的圆与x 轴交于A (1,0),B (3,0)两点,则圆的方程为______________. 【解析】:所求圆与x 轴交于A (1,0),B (3,0)两点,故线段AB 的垂直平分线x =2过所求圆的圆心,又所求圆的圆心在直线2x -3y -1=0上,所以两直线的交点坐标即为所求圆的圆心坐标,解之得为(2,1),进一步可求得半径为2,所以圆的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=2. 答案:(x -2)2+(y -1)2=2. 三、解答题
9. 已知圆的方程是x 2+y 2+2(m -1)x -4my +5m 2-2m -8=0, (1)求此圆的圆心与半径;
(2)求证:不论m 为何实数,它们表示圆心在同一条直线上的等圆. 【解析】:(1)配方得:(x +m -1)2+(y -2m )2=9
∴圆心为(1-m,2m ),半径r =3.
(2)证明:由(1)可知,圆的半径为定值3,且???
x =1-m
y =2m ,
∴2x +y =2.
∴不论m 为何值,方程表示的圆的圆心在直线2x +y -2=0上,且为等圆.
答案:(1) 圆心为(1-m,2m ),半径r =3. (2) 圆心在直线2x +y -2=0上,且为等圆.
10. (2010·辽宁抚顺调研)已知圆x 2+y 2=4上一定点A (2,0),B (1,1)为圆内一点,P ,Q 为圆上的动点. (1)求线段AP 中点的轨迹方程;
(2)若∠PBQ =90°,求线段PQ 中点的轨迹方程.
【解析】:(1)设AP 中点为M (x ,y ),由中点坐标公式可知,P 点坐标为(2x -2,2y ). ∵P 点在圆x 2+y 2=4上,∴(2x -2)2+(2y )2=4. 故线段AP 中点的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1.
(2)设PQ 的中点为N (x ,y ),在Rt △PBQ 中,|PN |=|BN |,设O 为坐标原点,连接ON ,则ON ⊥PQ ,
所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2, 所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4.
故线段PQ 中点的轨迹方程为x 2+y 2-x -y -1=0.
答案:(1) (x -1)2+y 2=1. (2) x 2+y 2-x -y -1=0.
【二级目标】能力提升题组
一、选择题
1. 已知二元二次方程Ax 2+Cy 2+Dx +Ey +F =0,则???
A =C ≠0,
D 2+
E 2
-4F >0,
是方程表示圆的( ) A .充分非必要条件 B .必要非充分条件 C .充要条件
D .既非充分又非必要条件
【解析】:取A =C =4,D =2,E =2,F =1时,满足???
A =C ≠0,
D 2+
E 2
-4F >0,但是4x 2+4y 2+2x +2y +1=0不表示圆;方程13x 2+13y 2+x +y +1=0表示圆,其中A =13,C =1
3,D =1,E =1,F =1,但不满足D 2+E 2
-4F >0.综上可知,选D . 答案:D.
2. (2010·浙江宁波调研)若直线l :ax +by +4=0(a >0,b >0)始终平分圆C :x 2+y 2+8x +2y +1=0,则ab 的最大值为( )
A .4
B .2
C .1
D.1
4
【解析】:由题意知,圆C 的圆心坐标为(-4,-1).又直线l 始终平分圆C ,所以直线l 必过圆心,故4=4a +b ≥24ab ,故ab ≤1. 答案:C. 二、填空题
3. (2009·扬州调研)若直线ax +by =1过点A (b ,a ),则以坐标原点O 为圆心,OA 长为半径的圆的面积的最小值是________.
【解析】:∵直线ax +by =1过点A (b ,a ), ∴ab +ab =1, ∴ab =1
2
,又OA =a 2+b 2,
∴以O 为圆心,OA 长为半径的圆的面积:S =π·OA 2=(a 2+b 2)π≥2ab ·π=π, ∴面积的最小值为π.
答案:π.
【高考链接】
1. (2016年浙江省文科第10题)已知a ∈R ,方程a 2x 2+(a +2)y 2+4x+8y +5a =0表示圆,则圆心坐标
是 ,半径是 【解析】:由题可得a 2=a +2,解得a =-1或a =2
当a =-1时,方程为x 2+y 2+4x+8y -5=0表示圆,故圆心为(-2,-4),半径为5 当a =2时,方程不表示圆 答案:(-2,-4),5.
2. (2009年上海第题)点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点的轨迹方程是( ) A .(x -2)2+(y +1)2=1 B .(x -2)2+(y +1)2=4
C .(x +4)2+(y -2)2=4
D .(x +2)2+(y -1)2=1
【解析】:设中点M 的坐标为(x ,y ),与之对应的圆上动点Q 的坐标为(x 0,y 0),显然M 与Q 的对应关系
为:?
??
??
x =x 0+42,y =y 0+(-2)2,
同时Q 满足在圆x 2+y 2=4上,即x 20+y 2
0=4;
利用M 与Q 的对应关系将x 、y 代入,得中点M 的轨迹方程为:(x -2)2+(y +1)2=1.
答案:A.
3. (2015年湖北省第16题)如图,已知圆C 与x 轴相切于点(1,0)T ,与y 轴正半轴交于两点A ,B (B
在A 的上方),且2AB =.
(Ⅰ)圆C 的标准..
方程为_________; (Ⅱ)圆C 在点B 处的切线在x 轴上的截距为_________.
【解析】:试题分析:设点C 的坐标为00(,)x y ,则由圆C 与x 轴相切于点(1,0)T 知,点C 的横坐标为1, 即01x =,半径0r y =.又因为2AB =,所以2
2
2
011y +=
,即0y r =
,所以圆C 的标准方程为
22(1)(2x y -+=,令0x =
得:1)B .设圆C 在点B
处的切线方程为1)kx y -=,
则圆心C
到其距离为:d =
=,解之得1k =.即圆C 在点B 处的切线方程为
x 1)y =+,于是令0y =
可得x 1=,即圆C 在点B 处的切线在x
轴上的截距为1--
故应填2
2
(1)(2x y -+=
和1--
答案:
(Ⅰ)2
2
(1)(2x y -+=
;(Ⅱ)1--
江苏省泰兴市第三中学2015届高考数学一轮复习 圆的方程教案 教学目标:掌握圆的标准方程,并根据圆的标准方程写出圆心坐标和圆的半径.会用代定系数法求圆的基 本量a 、b 、r . 重点难点:根据圆的标准方程写出圆心坐标和圆的半径.会用代定系数法求圆的基本量a 、b 、r . 引入新课 问题1. 圆是最完美的曲线.它是平面内___________________________________________的点的集合? 问题2.在前面我们学习了直线的方程,只要给出适当的条件就可以写出直线的方程.那么,一个圆能不能用方程表示出来呢? 问题3.要求一个圆的方程需要哪些条件?如何求得呢? 建构教学 1.圆的标准方程的推导过程: 2. 圆的标准方程:_________________________________________________________. 3. 点P 圆O 的位置关系的判断: 例题剖析 例1 求圆心是)32(- ,C ,且经过原点的圆的标准方程. 例2 已知隧道的截面是半径为m 4的半圆,车辆只能在道路中心线一侧行驶,一辆宽为m 7.2,高为m 3的货车能不能驶入这个隧道? 思考:假设货车的最大宽度为m a 那么货车要驶入该隧道,限高为多少? 例3 (1)已知圆的直径的两个端点是)21 ( -,A ,)87( ,B .求该圆的标准方程. (2)已知圆的直径的两个端点是)(11y x A ,,)(22y x B ,.求该圆的标准方程.
例4 (1)求过点)11(- ,A ,)11( -,B ,且圆心C 在直线02=-+y x 上的圆的标准方程. (2)求上述圆C 关于直线210x y -+=的对称的圆1C 课堂小结 圆的标准方程推导;根据圆的方程写出圆心坐标和半径;用代定系数法求圆的标准方程. 数学(理)即时反馈作业 编号:010 圆的标准方程 1、点(2,3)-关于直线1y x =+的对称点为______________ 2、直线l :2y ax =+和(1,3),(3,1)A B 两点,当直线l 与线段AB 相交时,实数a 的取值范围是 ___________ 3、如图,已知(4,0)A 、(0,4)B ,从点(2,0)P 射出的光线经直线 AB 反向后再射到直线OB 上,最后经直线OB 反射后又回到P 点,则光线所经过的路程是____________ 4、经过点(5,2)且在x 轴的截距等于y 轴上截距的2倍的直线方程为___________ 5、直线cos 10x y α++=的倾斜角的范围是______________ 6、写出满足下列条件的圆的标准方程: (1)圆心在原点,半径为6: ; (2)经过点)36( ,P ,圆心为)22(- ,C : ; (3)经过点)22(- ,P ,圆心为)03( ,C : ; (4)与两坐标轴都相切,且圆心在直线0532=+-y x 上: ; (5)经过点)53( ,A 和)73( -,B ,且圆心在x 轴上: . 7、在圆)0()()(2 22>=-+-r r b y a x 中,若满足 条件时,圆过原点; 满足 条件时,圆心在y 轴;满足 条件时,圆与x 轴相切; 满足 条件时,圆与两坐标轴都相切; 8、已知点)11( ,P 在圆4)()(22=++-a y a x 的内部,则实数a 的取值范围是_________ 9.求以点)51( -,C 为圆心,并与y 轴相切的圆的标准方程. 10.已知点)54( -,A 和)16(- ,B ,求以线段AB 为直径的圆的标准方程. 11.已知半径为5的圆过点)34( -, P ,且圆心在直线012=+-y x 上,求圆的标准方程. 12.求过两点)40( , A 和)64( , B ,且圆心在直线022=--y x 上的圆的标准方程. 13.求圆1)1()1(2 2=-++y x 关于直线03=+-y x 对称的圆的方程 14、已知动点M 到定点)0,8(的距离等于M 到)0,2(的距离的2倍,求动点)(y x M ,中x,y 之间的等量关系,并说明M 的轨迹是什么图形。 中国书法艺术说课教案
高考数学一轮复习 AB 小练习 第十五章解析几何第三节圆的 标准方程和一般方程 A 组 1.若圆x 2 +y 2 -2kx +2y +2=0(k >0)与两坐标轴无公共点,那么实数k 的取值范围为________. 解析:圆的方程为(x -k )2+(y +1)2=k 2-1,圆心坐标为(k ,-1),半径r =k 2 -1,若 圆与两坐标无公共点,即??? k 2-1<|k | k 2 -1<1 ,解得1 7.5 圆的方程 ●知识梳理 1.圆的方程 (1)圆的标准方程 圆心为(a ,b ),半径为r 的圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2. 说明:方程中有三个参量a 、b 、r ,因此三个独立条件可以确定一个圆. (2)圆的一般方程 二次方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0.(*) 将(*)式配方得 (x +2D )2+(y +2 E )2=4422 F E D -+. 当D 2+E 2-4F >0时,方程(*)表示圆心(- 2D ,-2 E ),半径r = 21F E D 422-+的圆,把方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0 (D 2+E 2-4F >0)叫做圆的一般方程. 说明:(1)圆的一般方程体现了圆方程的代数特点: a.x 2、y 2项系数相等且不为零. b.没有xy 项. (2)当D 2+E 2-4F =0时,方程(*)表示点(-2D ,-2 E ),当D 2+E 2-4 F <0时,方程(*)不表示任何图形. (3)据条件列出关于D 、E 、F 的三元一次方程组,可确定圆的一般方程. (3)圆的参数方程 ①圆心在O (0,0),半径为r 的圆的参数方程为 x =r cos θ, y =r sin θ ②圆心在O 1(a ,b ),半径为r 的圆的参数方程为 x =a +r cos θ, y =b +r sin θ 说明:在①中消去θ得x 2+y 2=r 2,在②中消去θ得(x -a )2+(y -b )2=r 2,把这两个方程相对于它们各自的参数方程又叫做普通方程. 2.二元二次方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件 若上述二元二次方程表示圆,则有A =C ≠0,B =0,这仅是二元二次方程表示圆的必要条件,不充分. 在A =C ≠0,B =0时,二元二次方程化为x 2+y 2+A D x +A E y +A F =0, 仅当( A D )2+(A E )2-4·A F >0,即D 2+E 2-4AF >0时表示圆. 故Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件是:①A =C ≠0,②B =0,③D 2+E 2-4AF >0. ●点击双基 1.方程x 2+y 2-2(t +3)x +2(1-4t 2)y +16t 4+9=0(t ∈R )表示圆方程,则t 的取值范围是 A.-1 第七章直线和圆的方程 知识结构 第一节直线的倾斜角和斜率 学习目标 1.了解直线的方程、方程的直线的定义; 2.掌握直线的倾斜角、直线的斜率的定义及其取值范围; 3.掌握过两点的直线的斜率公式,会运用公式求出有关直线的斜率和倾斜角. 重点难点 本节重点:正确地理解斜率的概念,熟练地掌握已知直线上两点求直线斜率的公式,这是学好直线这部分内容的关键. 本节难点:正确理解直线倾斜角定义中的几个条件,如直线与x轴相交与不相交,按逆时针方向旋转、最小正角等.求倾斜角时,要特别注意其取值范围是 高考中,由于本节内容是解析几何成果中最基础的部分,一般是隐含在综合题中进行考查. 典型例题 【分析】 【解】 【点评】 【分析】 【解】 【点评】 【解法一】 代数方法:套两点斜率公式. 【解法二】 【点评】 “解析几何的特点之一是数形结合,数无形时少直观,形无数时难入微.”在学习数学时,应该记住华罗庚的这段话.教材上还涉及证明三点共线的练习题,怎样证明三点共线呢?请看下面例4. 【分析】 证明三点共线,可以用代数方法、几何方法,可以用直接证法、间接证法,你能想出至少一个方法吗?下面是同学们讨论出的几种证法供参考. 【证法一】 【证法二】 【证法三】 第二节直线的方程 学习目标 掌握直线方程的点斜式、两点式、参数式、一般式,并能根据条件熟练地求出直线的方程式. 重点难点 本节重点:直线方程的点斜式和一般式,点斜式是推导直线方程其他形式的基础,一般式是直线方程统一的表述形式.本节难点:灵活运用直线方程的各种形式解题. 在高考中几乎每年都要考查这部分内容,题型以选择题、填空题居多. 典型例题 【分析】 关键是确定直线方程中的待定系数. 圆的方程(学案)B 一、知识梳理 1.圆的方程 (1)圆的标准方程 圆心为(a ,b ),半径为r 的圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2. 说明:方程中有三个参量a 、b 、r ,因此三个独立条件可以确定一个圆. (2)圆的一般方程 二次方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0.(*) 将(*)式配方得 (x +2D )2+(y +2 E )2=4422 F E D -+. 当D 2+E 2-4F >0时,方程(*)表示圆心(- 2D ,-2 E ),半径r = 21 F E D 422-+的圆,把方程x 2+y 2+Dx +Ey + F =0(D 2+E 2-4F >0)叫做圆的一般方程. 说明:(1)圆的一般方程体现了圆方程的代数特点:(A x 2+B y 2+Cxy+Dx +Ey +F =0) a.x 2、y 2项系数相等且不为零. b.没有xy 项. (2)当D 2+E 2-4F =0时,方程(*)表示点(- 2D ,-2 E ),当D 2+E 2-4 F <0时,方程(*)不表示任何图形. (3)据条件列出关于D 、E 、F 的三元一次方程组,可确定圆的一般方程. (3)圆的参数方程(4-4选讲内容) ①圆心在O (0,0),半径为r 的圆的参数方程为 x =r cos θ, y =r sin θ ②圆心在O 1(a ,b ),半径为r 的圆的参数方程为 x =a +r cos θ, y =b +r sin θ 说明:在①中消去θ得x 2+y 2=r 2,在②中消去θ得(x -a )2+(y -b )2=r 2,把这两个方程相对于它们各自的参数方程又叫做普通方程. 2.二元二次方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件 若上述二元二次方程表示圆,则有A =C ≠0,B =0,这仅是二元二次方程表示圆的必要条件,不充分. 在A =C ≠0,B =0时,二元二次方程化为x 2+y 2+A D x +A E y +A F =0, 仅当( A D )2+(A E )2-4·A F >0,即D 2+E 2-4AF >0时表示圆. (θ为参数) . ① (θ为参数) . ② 圆的方程 自主梳理 1.圆的定义 在平面内,到___定点_____的距离等于____定长____的点的___集合_____叫圆. 2.确定一个圆最基本的要素是___.圆心_____和__半径______. 3.圆的标准方程 (x -a )2+(y -b )2=r 2 (r >0),其中___(a ,b)_____为圆心,__ r __为半径. 4.圆的一般方程 x 2+y 2 +Dx +Ey +F =0,若化为标准式,即为? ????x +D 22+? ?? ??y +E 22=D 2+E 2-4F 4. 由于r 2 相当于D 2+E 2-4F 4 . 所以①当D 2 +E 2 -4F >0时,圆心为? ????-D 2 ,-E 2,半径r =D 2+E 2-4F 2. ②当D 2+E 2 -4F =0时,表示一个点? ????-D 2 ,-E 2. ③当D 2+E 2 -4F <0时,这样的圆不存在. 5.确定圆的方程的方法和步骤 (1)确定圆的方程必须有三个独立条件 不论圆的标准方程还是一般方程,都有三个字母(a 、b 、r 或D 、E 、F )的值需要确定,因此需要三个独立的条件.利用待定系数法得到关于a 、b 、r 或D 、E 、F 的三个方程组成的方程组,解之得到待定字母系数的值. (2)确定圆的方程主要方法是待定系数法,大致步骤为: (1)根据题意,选择标准方程或一般方程; (2)根据条件列出关于a ,b ,r 或D 、E 、F 的方程组; (3)解出a 、b 、r 或D 、E 、F 代入标准方程或一般方程 6.点与圆的位置关系 点和圆的位置关系有三种. 圆的标准方程(x -a )2+(y -b )2=r 2 ,点M (x 0,y 0), (1)点在圆上:(x 0-a )2+(y 0-b )2__=__r 2 ; (2)点在圆外:(x 0-a )2+(y 0-b )2_>___r 2 ; (3)点在圆内:(x 0-a )2+(y 0-b )2___<_r 2 . 自我检测 1.圆心在y 轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程是______.x 2 +(y -2)2 =1 2.圆x 2 -2x +y 2 -3=0的圆心到直线x +3y -3=0的距离为___1_____. 3.点P (2,-1)为圆(x -1)2+y 2 =25的弦AB 的中点,则直线AB 的方程是( ) A .x -y -3=0 B .2x +y -3=0 C .x +y -1=0 D .2x -y -5=0 4.已知点(0,0)在圆:x 2+y 2+ax +ay +2a 2 +a -1=0外,则a 的取值范围是 _______(-1-73,-1)∪(12,-1+7 3)____. 5.过圆x 2+y 2 =4外一点P (4,2)作圆的切线,切点为A 、B ,则△APB 的外接圆方程为____(x -2)2+(y -1)2 =5____. 6.已知圆的方程为0862 2=--+y x y x .设该圆过点(3,5)的两条弦分别为AC 和BD , 圆的方程、直线与圆及圆与圆的位置关系 [典例] (2021·全国卷Ⅱ)设抛物线C :y2=4x 的焦点为F ,过F 且斜率为k(k >0)的直线l 与C 交于A ,B 两点,|AB|=8. (1)求l 的方程; (2)求过点A ,B 且与C 的准线相切的圆的方程. [解] (1)由题意得F(1,0),l 的方程为y =k(x -1)(k >0). 设A(x1,y1),B(x2,y2), 由??? y =k x -1,y2=4x 得k2x2-(2k2+4)x +k2=0. Δ=16k2+16>0,故x1+x2=2k2+4k2 . 所以|AB|=|AF|+|BF| =(x1+1)+(x2+1)=4k2+4k2 . 由题设知4k2+4k2 =8, 解得k =1或k =-1(舍去). 因此l 的方程为y =x -1. (2)由(1)得AB 的中点坐标为(3,2), 所以AB 的垂直平分线方程为y -2=-(x -3), 即y =-x +5. 设所求圆的圆心坐标为(x0,y0), 则? ?? y0=-x0+5, x0+12=y0-x0+122+16. 解得??? x0=3,y0=2或??? x0=11,y0=-6. 因此所求圆的方程为(x -3)2+(y -2)2=16或(x -11)2+(y +6)2=144. [方法技巧] 1.确定圆的方程必须有3个独立条件 不论是圆的标准方程还是一般方程,都有三个字母(a ,b ,r 或D ,E ,F)的值需要确定,因此需要三个独立的条件.利用待定系数法得到关于a ,b ,r(或D ,E ,F)的三个方程组成的方程组,解之得到待定字母系数的值,从而确定圆的方程. 2.几何法在圆中的应用 高中数学一轮复习基础讲解圆的方程 1.圆的定义及方程 2.点与圆的位置关系 点M (x 0,y 0)与圆(x -a )2+(y -b )2=r 2的位置关系: (1)若M (x 0,y 0)在圆外,则(x 0-a )2+(y 0-b )2>r 2. (2)若M (x 0,y 0)在圆上,则(x 0-a )2+(y 0-b )2=r 2. (3)若M (x 0,y 0)在圆内,则(x 0-a )2+(y 0-b )2 专题六、解析几何(一) 直线和圆 1.直线方程:0=+++=c by ax t kx y 或 2.点关于特殊直线的对称点坐标: (1)点),(00y x A 关于直线方程x y = 的对称点),(n m A '坐标为:0y m =,0x n =; (2) 点),(00y x A 关于直线方程b x y +=的对称点),(n m A '坐标为:b y m -=0,b x n +=0; (3)点),(00y x A 关于直线方程x y -=的对称点),(n m A '坐标为:0y m -=,0x n -=; (4)点),(00y x A 关于直线方程b x y +-=的对称点),(n m A '坐标为:b y m +-=0,b x n +-=0; 3.圆的方程:()()2 2 2 x a y b r -+-=或() 2 2 2 2 040x y Dx Ey F D E F ++++=+->, 无xy 。 4.直线与圆相交: (1)利用垂径定理和勾股定理求弦长: 弦长公式:222d r l -=(d 为圆心到直线的距离),该公式只适合于圆的弦长。 若直线方程和圆的方程联立后,化简为:02 =++c bx ax ,其判别式为?,则 弦长公式(万能公式):12l x =-= a k a c a k ? +=--+=2 2214b 1)( 注意:不需要单独把直线和圆的两个交点的坐标求出来来求弦长,只要设出它们的坐标即可, 再利用直线方程和圆的联立方程求解就可达到目标。这是一种“设而不求”的技巧,它可以简化运算,降低思考难度,在解析几何中具有十分广泛的应用。 5.圆的切线方程: (1)点在圆外: 如定点()00,P x y ,圆:()()2 2 2 x a y b r -+-=,[()()2 2 2 00x a y b r -+->] 第一步:设切线l 方程()00y y k x x -=-;第二步:通过d r =,求出k ,从而得到切线方程,这里的切线方程的有两条。特别注意:当k 不存在时,要单独讨论。 (2)点在圆上: 若点P ()00x y ,在圆()()2 2 2 x a y b r -+-=上,利用点法向量式方程求法,则切线方程为: ?=--+--0)(()((0000b y y y a x x x ))()()()()200x a x a y b y b r --+--=。 点在圆上时,过点的切线方程的只有一条。 由(1)(2)分析可知:过一定点求某圆的切线方程,要先判断点与圆的位置关系。 (3)若点P ()00x y ,在圆()()2 2 2x a y b r -+-=外,即()()2 2 200x a y b r -+->, 过点P ()00x y ,的两条切线与圆相交于A 、B 两点,则AB 两点的直线方程为: 200))(())((r b y b y a x a x =--+--。 6.两圆公共弦所在直线方程: 圆1C :2 2 1110x y D x E y F ++++=,圆2C :2 2 2220x y D x E y F ++++=, 则()()()1212120D D x E E y F F -+-+-=为两相交圆公共弦方程。 7.圆的对称问题: (1)圆自身关于直线对称:圆心在这条直线上。 (2)圆C 1关于直线对称的圆C 2:两圆圆心关于直线对称,且半径相等。 (3)圆自身关于点P 对称:点P 就是圆心。 圆的方程 教学目标:1.掌握圆的标准方程和一般方程; 2.理解圆的一般方程与标准方程的联系;会熟练地互化。 3.会根据条件准确的求圆的方程 教学重点:利用圆的方程解决一些问题 教学难点:能准确的利用圆的方程解决问题 知识梳理: 1. 关于圆的知识:平面内到的距离等于的点的集合 ....称为圆。 我们把定点称为,定长称为。确定了圆的位置, 确定了圆的大小。 在平面直角坐标系中,已知:圆心为) a A, 半径长为r,圆上的任意一点) (b , x M应该满 (y , MA= 足的关系式?r 2.圆的标准方程是__________________________,其中圆心________,半径为_____。 题型一:由圆的的标准方程写出圆心和半径: 练习:⑴根据条件写圆的方程: ①圆心)1 ,2(-,半径为2 ②圆心)3,0(,半径为3 ③圆心)0 ,0(,半径为r (2):由圆的标准方程写出下列圆的圆心坐标和半径。 1 2 圆心坐标 半径 6)1()4(22=-+-y x __________ __________ 4)4()1(22=++-y x __________ __________ 9)2(22=++y x ___________ ___________ 8)3(22=-+y x __________ __________ 222)3(-=+y x __________ __________ 222)(a y a x =+- ___________ ___________ 总结: 特别地,当)0,0(),(=b a 时,圆的方程变为___________ 题型二:由圆心和半径写出圆的的标准方程: (1) 圆心在)1,2(A ,半径长为4; __________________________ (2) 圆心在)4,3(-A ,半径长为5; __________________________ (3) 圆心在)2,3(--A ,半径长为5; __________________________ (4)已知 )3,6(),9,4(21P P ,求以线段21P P 为直径的圆的方程 例1已知圆心在)4,3(--C ,且经过原点,求该圆的标准方程,并判断点)0,1(1-P 、)1,1(2-P 、)4,3(3-P 和圆的位置关系。 例1. 判断下列各点是否在以)3,2(-A 为圆心,半径为5的圆上? 高三数学复习圆的方程 5.圆的方程 一、内容归纳 1. 知识精讲. ①圆的方程 (1)标准式:(x-a)2+(y-b)2=r2(r0),其中r为圆的半径,(a,b)为圆心。 (2)一般式:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F0),其中圆心为(-,-),半径为, (3)直径式:(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0,其中点(x1, y1),(x2,y2)是圆的一条直径的两个端点。(用向量法证之)(4)半圆方程:等 (5)圆系方程: i)过圆C:x2+y2+Dx+Ey+F=0和直线l:Ax+By+C=0的交点的 圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0 ii)过两圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,C2: x2+y2+D2x+E2y+F2=0的交点的圆的方程为 x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1)该方 程不包括圆C2; (时为一条直线方程,相交两圆时为公共弦方程;两等圆 时则为两圆的对称轴方程) (6) 圆的参数方程 圆心在(0,0),半径为r的圆的参数方程为为参数 圆心在(a,b),半径为r的圆的参数方程为为参数 ②圆的一般方程与二元二次方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0的 关系; 二元二次方程表示圆的充要条件A=C≠0,B=0 ,D2+E2-4AF0。 二、问题讨论 例1、根据下列条件,求圆的方程。 (1)和圆x2+y2=4相外切于点P(-1,),且半径为4; (2)经过坐标原点和点P(1,1),并且圆心在直线2x+3y+1=0上; (3)已知一圆过P(4,-2)、Q(-1,3)两点,且在y轴上截得 的线段长为4,求圆的方程。 解:(1)设圆心Q的坐标为(a,b) ∵⊙O与⊙Q相外切于P ∴O、P、Q共线,且λ==-=- 由定比分点公式求得a=-3, b=3 ∴所求圆的方程为(x+3)2+(y-3)2=16 (2)显然,所求圆的圆心在OP的垂直平分线上,OP的垂直平分线方程为: = 即x+y-1=0 解方程组 x+y-1=0 2x+3y+1=0 得圆心C的坐标为(4,-3)。又圆的半径 §9.3圆的方程 圆的定义与方程 概念方法微思考 1.二元二次方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的条件是什么? 提示 ???? ? A =C ≠0, B =0, D 2+ E 2-4A F >0. 2.点与圆的位置关系有几种?如何判断? 提示 点和圆的位置关系有三种. 已知圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2,点M(x0,y0), (1)点在圆上:(x0-a)2+(y0-b)2=r2. (2)点在圆外:(x0-a)2+(y0-b)2>r2. (3)点在圆内:(x0-a)2+(y0-b)2 第3节圆的方程 最新考纲掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程 . 知识梳理 1.圆的定义和圆的方程 定义 平面内到定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆 方程标准 (x-a)2+(y-b)2 =r2(r>0) 圆心C(a,b) 半径为r 一般 x2+y2+Dx+Ey+F=0 (D2+E2-4F>0) 充要条件:D2+E2-4F>0 圆心坐标: ? ? ? ? ? - D 2,- E 2 半径r= 1 2D 2+E2-4F 2.点与圆的位置关系 平面上的一点M(x0,y0)与圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2之间存在着下列关系: (1)|MC|>r?M在圆外,即(x0-a)2+(y0-b)2>r2?M在圆外; (2)|MC|=r?M在圆上,即(x0-a)2+(y0-b)2=r2?M在圆上; (3)|MC|<r?M在圆内,即(x0-a)2+(y0-b)2<r2?M在圆内. [微点提醒] 1.圆心在坐标原点半径为r的圆的方程为x2+y2=r 2. 2.以A(x1,y1),B(x2,y2)为直径端点的圆的方程为(x-x1)·(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0. 基础自测 1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”) (1)确定圆的几何要素是圆心与半径.() (2)方程x2+y2=a2表示半径为a的圆.() (3)方程x2+y2+4mx-2y+5m=0表示圆.() (4)方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是A=C≠0,B=0,D2+E2-4AF>0.() 解析(2)当a=0时,x2+y2=a2表示点(0,0);当a<0时,表示半径为|a|的圆. 第二节圆的方程 高考试题 考点一求圆的方程 1.(2009年辽宁卷,理4)已知圆C与直线x-y=0及x-y-4=0都相切,圆心在直线x+y=0上,则圆C的方程为( ) (A)(x+1)2+(y-1)2=2 (B)(x-1)2+(y+1)2=2 (C)(x-1)2+(y-1)2=2 (D)(x+1)2+(y+1)2=2 解析:由题意可设圆心坐标为(a,-a), 解得a=1,故圆心坐标为(1,-1), 半径 所以圆的方程为(x-1)2+(y+1)2=2. 答案:B 2.(2010年广东卷,理12)已知圆心在x轴上,y轴左侧,且与直线x+y=0相切,则圆O的方程是. 解析:设圆心坐标为(a,0),且a<0,由题意得 ∴a=-2. ∴圆的方程为(x+2)2+y2=2. 答案:(x+2)2+y2=2 3.(2010年新课标全国卷,理15)过点A(4,1)的圆C与直线x-y-1=0相切于点B(2,1),则圆的方程为. 解析:由题意知A、B两点在圆上, ∴直线AB的垂直平分线x=3过圆心. 又圆C与直线y=x-1相切于点B(2,1), ∴k BC=-1. ∴直线BC的方程为y-1=-(x-2), 即y=-x+3. y=-x+3与x=3联立得圆心C的坐标为(3,0), ∴ ∴圆C的方程为(x-3)2+y2=2. 答案:(x-3)2+y2=2 考点二直线与圆的位置关系的判定与应用 1.(2013年天津卷,理4)已知下列三个命题: ①若一个球的半径缩小到原来的1 2 ,则其体积缩小到原来的 1 8 ; ②若两组数据的平均数相等,则它们的标准差也相等; ③直线x+y+1=0与圆x2+y2=1 2 相切. 其中真命题的序号为( ) 圆的方程及求法 【提纲挈领】(请阅读下面文字,并在关键词下面记着重号) 1.掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程. 2.初步了解用代数方法处理几何问题的思想. 主干知识归纳 1.圆的定义:平面内与定点的距离等于定长的点的集合(轨迹) 2.圆的方程: 方法规律总结 1.待定系数法求圆的方程 (1) 若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程,依据已知条件列出关于a ,b ,r 的方程组,从而求出a ,b ,r 的值; (2) 若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D ,E ,F 的方程组,进而求出D ,E ,F 的值. 2.几何法求圆的方程: 利用圆的有关几何性质,如“圆心在圆的任一条弦的垂直平分线上”、“半径, 弦心距,弦长的一半构成 直角三角形”等. 3.求与圆有关的轨迹问题的四种方法 【指点迷津】 【类型一】确定圆的方程 【例1】:求经过点P (1,1)和坐标原点,并且圆心在直线2x +3y +1=0上的圆的方程 【解析】: 设圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2, 由题意列出方程组()()?? ???=++=-+-=+0 1321122 22 22b a r b a r b a ,解之得?????=-==534 r b a , ∴圆的标准方程是(x -4)2+(y +3)2=25. 答案:(x -4)2+(y +3)2=25. 【例2】:已知圆心为C 的圆经过点A (0,-6),B (1,-5),且圆心在直线l :x -y +1=0上,求圆的标准方程. 【解析】:法一:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0),则圆心坐标为??? ?-D 2,-E 2. 长沙市高考数学一轮复习:47 圆的方程(II)卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共12题;共24分) 1. (2分)过点A(1,-1)、B(-1,1)且圆心在直线x+y-2=0上的圆的方程是() A . B . C . D . 2. (2分)能够把圆O:x2+y2=9的周长和面积同时分为相等的两部分的函数f(x)称为圆O的“亲和函数”,下列函数: ①f(x)=4x3+x2 ,②f(x)=ln,③f(x)=,④f(x)=tan是圆O的“亲和函数”的是() A . ①③ B . ②③ C . ②④ D . ①④ 3. (2分)圆的圆心坐标和半径分别为() A . B . C . D . 4. (2分) (2019高二上·丽水期中) 圆的半径为() A . B . C . D . 5. (2分)以双曲线的一个焦点为圆心,离心率为半径的圆的方程是() A . B . C . D . 6. (2分)方程表示圆的充要条件是 A . B . 或 C . D . 7. (2分)若点P(a,b)在圆C:x2+y2=1的外部,则直线ax+by+1=0与圆C的位置关系是() A . 相切 B . 相离 C . 相交年高考第一轮复习数学圆的方程
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