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圆系方程及其应用

圆系方程及其应用
圆系方程及其应用

圆系方程及其应用

一、常见的圆系方程有如下几种:

1、以(,)a b 为圆心的同心圆系方程:222()()(0)x a y b λλ-+-=>

与圆22y x ++Dx +Ey +F=0同心的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +λ=0

2、过直线Ax +By +C=0与圆22y x ++Dx +Ey +F=0交点的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +F+λ(Ax +By +C)=0(λ∈R)

3、过两圆1C :22y x ++111F y E x D ++=0,2C :22y x ++222F y E x D ++=0交点的圆系方程为:22y x ++111F y E x D +++λ(22y x ++222F y E x D ++)=0(λ≠-1,此圆系不含2C :22y x ++222F y E x D ++=0)

特别地,当λ=-1时,上述方程为根轴方程.两圆相交时,表示公共弦方程;两圆相切时,表示公切线方程. 注:为了避免利用上述圆系方程时讨论圆2C ,可等价转化为过圆1C 和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程:22111121212[()()()]0x y D x E y F D D x E E y F F λ+++++-+-+-=

二、圆系方程在解题中的应用:

1、利用圆系方程求圆的方程:

例1 求经过两圆x 2+y 2+6x -4=0和x 2+y 2+6y -28=0的交点,并且圆心在直线x -y -4=0上的圆的方程。 解一:求出两交点(-1,3)(-6,-2),再用待定系数法:1.用一般式; 2.用标准式。 (注:标准式中可先求圆心的两个坐标,而圆心正好在两交点的中垂线上。)

解二:用两点的中垂线与直线的交点得圆心:

1.两交点的中垂线与直线相交;

2.过圆心与公共弦垂直的直线与直线相交;

3.两圆心连线与直线相交。

解三:利用圆系方程求出圆心坐标,圆心在直线方程上,代入直线方程求解。

例1、求经过两圆22y x ++3x -y -2=0和2233y x ++2x +y +1=0交点和坐标原点的圆的方程. 解:方法3:由题可设所求圆的方程为:

(22y x ++3x -y -2)+λ(2233y x ++2x +y +1)=0

∵ (0,0)在所求的圆上,∴ 有-2+λ=0. 从而λ=2

故所求的圆的方程为: 0)1233(2)23(2222=+++++--++y x y x y x y x

即 2277y x ++7x +y =0。

2、利用圆系方程求最小面积的圆的方程:

例2(1):求过两圆225x y +=和22(1)(1)16x y -+-=的交点且面积最小的圆的方程。

分析:本题若先联立方程求交点,再设所求圆方程,寻求各变量关系,求半径最值,虽然可行,但运算量较大。自然选用过两圆交点的圆系方程简便易行。为了避免讨论,先求出两圆公共弦所在直线方程。则问题可转化为求过两圆公共弦及圆交点且面积最小的圆的问题。

解:圆225x y +=和22(1)(1)16x y -+-=的公共弦方程为22110x y +-=

过直线22110x y +-=与圆225x y +=的交点的圆系方程为

2225(2211)0x y x y λ+-++-=,即2222(1125)0x y x y λλλ+++-+=

依题意,欲使所求圆面积最小,只需圆半径最小,则两圆的公共弦必为所求圆的直径,

圆心(,)λλ--必在公共弦所在直线22110x y +-=上。即22110λλ--+=,则114λ=-

代回圆系方程得所求圆方程22111179()()448x y -

+-= 例2(2); 求经过直线l :2x +y +4=0与圆C:22y x ++2x -4y +1=0的交点且面积最小的圆的方程.

解:设圆的方程为:22y x ++2x -4y +1+λ(2x +y +4)=0

即22y x ++y x )4()1(2-++λλ+(1+4λ)=0则[]

54)58(45)41(4)4()1(4412222+-=+--++=λλλλr ,当λ=5

8时,2r 最小,从而圆的面积最小,故所求圆的方程为:2255y x ++26x -12y +37=0 练习:

1.求经过圆x 2+y 2

+8x -6y +21=0与直线x -y +7=0的两个交点且过原点的圆的方程。(常数项为零)

2.求经过圆x 2+y 2+8x -6y +21=0与直线x -y +5=0的两个交点且圆心在x 轴上的圆的方程。(圆心的纵坐标为零)

3.求经过圆x 2+y 2+8x -6y +21=0与直线x -y +5=0的两个交点且面积最小的圆方程。(半径最小或圆心在直线上)

4.求经过圆x 2+y 2+8x -6y +21=0与直线x -y +5=0的两个交点且与x 轴相切的圆的方程;并求出切点坐标。(圆心到x 轴的距离等于半径)

3、利用圆系方程求参数的值:

例3:已知圆2260x y x y m ++-+=与直线230x y +-=相交于P ,Q 两点,O 为坐标原点,若OP OQ ⊥,求实数m 的值。

分析:此题最易想到设出1122(,),(,)P x y Q x y ,由OP OQ ⊥得到12120x x y y +=,利用设而不求的思想,联立方程,由根与系数关系得出关于m 的方程,最后验证得解。倘若充分挖掘本题的几何关系OP OQ ⊥,不难得出O 在以PQ 为直径的圆上。而P ,Q 刚好为直线与圆的交点,选取过直线与圆交点的圆系方程,可极大地简化运算过程。 解:过直线230x y +-=与圆2260x y x y m ++-+=的交点的圆系方程为:

226(23)0x y x y m x y λ++-+++-=,即

22(1)2(3)30x y x y m λλλ++++-+-=………………….①

依题意,O 在以PQ 为直径的圆上,则圆心1(,3)2λλ+--显然在直线230x y +-=上,则12(3)302

λλ+-+--=,解之可得1λ=又(0,0)O 满足方程①,则30m λ-=,故3m =。

4、利用圆系方程判断直线与圆的位置关系:

例4 圆系22y x ++2k x +(4k +10)y +10k +20=0(k ∈R,k ≠-1)中,任意两个圆的位置关系如何?

解:圆系方程可化为:22y x ++10y +20+k (2

x +4y +10)=0 ∵ 与k 无关 ∴ ???=+++=++020*********y y x y x 即???=++=++5)5(0

5222y x y x

易知圆心(0,-5)到直线x +2y +5=0的距离恰等于圆22)5(++y x =5的半径.故直线x +2y +5=0与圆22)5(++y x =5相切,即上述方程组有且只有一个解,从而圆系方程所表示的任意两个圆有且只有一个公共点,故它们的关系是外切或内切.

总结:在求解过直线与圆,圆与圆交点的圆有关问题时,若能巧妙使用圆系方程,往往能优化解题过程,减少运算量,收到事半功倍的效果。

2019-2020学年高中数学 2.2圆的参数方程及应用教案 北师大版选修4-4.doc

2019-2020学年高中数学 2.2圆的参数方程及应用教案 北师大版选 修4-4 一、教学目标: 知识与技能:分析圆的几何性质,选择适当的参数写出它的参数方程。利用圆的几何性质求最值(数形结合) 过程与方法:能选取适当的参数,求圆的参数方程 情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。 二、重难点:教学重点:能选取适当的参数,求圆的参数方程 教学难点:选择圆的参数方程求最值问题. 三、教学方法:启发、诱导发现教学. 四、教学过程: (一)、圆的参数方程探求 1、学生阅读课本P32,根据图形求出圆的参数方程,教师准对问题讲评。 )(sin cos 为参数θθ θ?? ?==r y r x 这就是圆心在原点、半径为r 的圆的参数方程。 说明:(1)参数θ的几何意义是OM 与x 轴正方向的夹角。(2)随着选取的参数不同,参数方程形式也有不同,但表示的曲线是相同的。(3)在建立曲线的参数方程时,要注明参数及参数的取值范围。 思考交流:你能回答课本第33页的思考交流题吗? 3、若如图取

???==θθ sin 5cos 5:1y x C (θ为参数)和???+=+=0 0245 sin 345cos 4:t y t x C (t 为参数) (1)、判断这两条曲线的形状;(2)、求这两条曲线的交点坐标。学生练习,教师准对问题讲评。 (二)、最值问题:利用圆的几何性质和圆的参数方程求最值(数形结合) 例2、1、已知点P (x ,y )是圆x2+y2- 6x- 4y+12=0上动点,求(1) x2+y2 的最值, (2)x+y 的最值, (3)P 到直线x+y- 1=0的距离d 的最值。 解:圆x2+y2- 6x- 4y+12=0即(x- 3)2+(y- 2)2=1,用参数方程表示为 由于点P 在圆上,所以可设P (3+cos θ,2+sin θ), (1) x2+y2 = (3+cos θ)2+(2+sin θ)2 =14+4 sin θ +6cos θ sin(θ +ψ). (其中tan ψ =3/2) ∴ x2+y2 的最大值为 。 (2) x+y= 3+cos θ+ 2+sin θ ( θ + 4 π )∴ x+y 的最大值为 ,最 小值为 。 (3)2 | )4 sin(24|2 | 1sin 2cos 3|π θθθ++= -+++= d 显然当1)4 sin(±=+ π θ时,d 取最大值,最小值,分别为1+ 1-2、 过点(2,1)的直线中,被圆x 2 +y 2 -2x+4y=0截得的弦:为最长的直线方程是_________;为 最短的直线方程是__________; 3、若实数x ,y 满足x 2 +y 2 -2x +4y =0,则x -2y 的最大值为 。 (三)、课堂练习:学生练习:1、2 (四)、小结:1、本课我们分析圆的几何性质,选择适当的参数求出圆的参数方程。2、参数取的不同,可以得到圆的不同形式的参数方程。从中体会参数的意义。3、利用参数方程求最值。要求大家掌握方法和步骤。 (五)、作业:课本P39页A 组6、7、8 B 组5 1、方程04524222=-+--+t ty tx y x (t 为参数)所表示的一族圆的圆心轨迹是(D ) 3cos 2sin x y θ θ =+?? =+?

圆与方程及应用(1)

第五讲 圆与方程及应用 一、知识链接 1、圆的定义,圆心,半径的概念 2、圆的方程的标准式,一般式 3、直线与圆的位置关系及判断与应用 二、基本问题 1.方程05242 2=+-++m y mx y x 表示圆的条件是 ( ) A .14 1 << m m 或 C .41m 2.方程03222 2 2 =++-++a a ay ax y x 表示的图形是半径为r (0>r )的圆,则该圆圆心在 ( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限 3.若方程2 2 2 2 0(40)x y Dx Ey F D E F ++++=+->所表示的曲线关于直线y x =对称, 必有 ( ) A .E F = B .D F = C .D E = D .,,D E F 两两不相等 4.点(1,2-a a )在圆x 2+y 2-2y -4=0的内部,则a 的取值范围是 ( ) A .-1>-+F F E D 且 B .0,0>

圆的参数方程及应用

对于圆的普通方程222()()x a y b R -+-=来说,圆的方程还有另外一种表达 形式cos sin x a R y b R θθ=+??=+?(θ为参数) ,在解决有些问题时,合理的选择圆方程的表达形式,能给解决问题带来方便,本文浅谈圆的参数方程再解题中的应用。 一、求最值 例1 已知点(x ,y )在圆221x y +=上,求2223x xy y ++的最大值和最小值。 【解】圆2 2 1x y +=的参数方程为:cos sin x y θθ=??=? 。 则2223x xy y ++=22cos 2sin cos 3sin θθθθ++ = 1cos 21cos 2sin 2322θθθ+-++? 2sin 2cos 2θθ=+-=22sin(2)4π θ+-,则38k πθπ=+(k ∈Z )时,2223x xy y ++的最大值为:22+;8 k π θπ=-(k ∈Z ) 时,2223x xy y ++的最小值为22-。 【点评】解某些与圆的方程有关的条件制问题,可应用圆的参数方程转化为三角函数问题的方法解决。 二、求轨迹 例2 在圆224x y +=上有定点A (2,0),及两个动点B 、C ,且A 、B 、C 按逆时针方向排列, ∠BAC=3π ,求△ABC 的重心G (x ,y )的轨迹 方程。 【解】由∠BAC= 3 π,得∠BOC=23π,设∠ABO=θ(403π θ<<),则B(2cos θ,2sin θ),C(2cos(θ+23π),2sin(θ+23 π )),由重心坐标公式并化简,得: 22cos()333 2sin()33x y πθπθ? =++??? ?=+?? ,由5333πππθ<+<,知0≤x <1, C x y O A B 图1

圆系方程及其应用.doc

直线系、圆系方程1、过定点直线系方程在解题中的应用 过定点(x,y0 )的直线系方程:A(x x0) B( y y0) 0(A,B 不同时为0). 例 1 求过点P( 1,4) 圆(x 2)2 ( y 3)2 1的切线的方程. 分析:本题是过定点直线方程问题,可用定点直线系法. 解析:设所求直线的方程为A(x 1) B(y 4) 0(其中A,B不全为零), 则整理有Ax By A 4B 0, ∵直线l 与圆相切,∴圆心 C (2,3) 到直线l 的距离等于半径1,故2A 3B A 4B 2 2 A B 1 , 整理,得A(4 A 3B) 0,即A 0 (这时 B 0 ),或 3 A B 0. 4 故所求直线l 的方程为y 4 或3x 4y13 0 . 点评:对求过定点(x,y0 )的直线方程问题,常用过定点直线法,即设直线方程为: A(x x0) B(y y0) 0,0 注意的此方程表示的是过点P(x,y ) 的所有直线(即直线系),应用这种直线方程可以不受直线的斜率、截距等因素 0 0 的限制,在实际解答问题时可以避免分类讨论,有效地防止解题出现漏解或错解的现象. 练习:过点P( 1,4) 作圆 2 2 (x 2) (y 3) 1的切线l ,求切线l 的方程. 解:设所求直线l 的方程为A(x 1) B(y 4) 0 (其中A,B不全为零), 则整理有Ax By A 4B 0, ∵直线l 与圆相切,∴圆心 C (2,3) 到直线l 的距离等于半径1,故2A 3B A 4B 2 2 A B 1, 整理,得A(4 A 3B) 0,即A 0 (这时 B 0 ),或 3 0 A B . 4 故所求直线l 的方程为y 4 或3x 4y13 0 . 2、过两直线交点的直线系方程在解题中的应用 过直线l :A1x B1 y C1 0(A1, B1 不同时为0)与m:A2 x B2 y C2 0(A2, B2 不同时为0)交点的直线 系方程为:A x B y C A x B y C (R ,为参数). 1 1 1 ( 2 2 2 ) 0 例2 求过直线:x 2y 1 0与直线:2x y 1 0 的交点且在两坐标轴上截距相等的直线方程. 分析:本题是过两直线交点的直线系问题,可用过交点直线系求解. 解析:设所求直线方程为:x 2y 1 (2 x y 1) 0 ,

椭圆的参数方程及其应用

椭圆的参数方程及其应用 大纲对椭圆的参数方程的要求是达到理解的程度,如果适当地引进一点简单的参数方程知识,可以起到拓宽视野,简化平面解析几何的运算的功效。本文主要介绍椭圆的参数方程及其应用,希望能够给读者一些启迪。 一般都是这样定义的: 椭圆1b )y y (a )x x (2 2 0220=-+-的参数方程是???α +=α+=sin b y y cos a x x 00(α是参数,0b 0a >>,)。 特别地,以点(00y x ,)为圆心,半径是r 的椭圆的参数方程是? ??α+=α +=sin r y y cos r x x 00(α是参数,r>0)。 一、求椭圆的内接多边形的周长及面积 y x 2 2(20π <α<), 22b a 4+, 例2 已知点A 在椭圆136y 144x 22=+上运动,点B (0,9)、点M 在线段AB 上,且2 1MB AM =,试求动点M 的轨迹方程。 解:由题意知B (0,9),设A (ααsin 6cos 12,),并且设M (x ,y )。 则,α=+ ?+α=++=cos 82110 21cos 12211x 21x x B A 3sin 42 119 21sin 6211y 21y y B A +α=+ ?+α=++=, 动点M 的轨迹的参数方程是? ??+α=α =3sin 4y cos 8x (α是参数), 消去参数得116 )3y (64x 2 2=-+。 三、求函数的最值

例3 设点P (x ,y )在椭圆19y 16x 2 2=+,试求点P 到直线05y x =-+的距离d 的最大值和最小值。 解:点P (x ,y )在椭圆19 y 16x 2 2=+上,设点P (ααsin 3cos 4,)(α是参数且)20[π∈α,), 则55 53arcsin sin 534|5sin 4cos 3|d 22-??? ? ? +α= +-α+α=。 当5 3 arcsin 2-π=α时,距离d 有最小值0,此时椭圆19y 16x 22=+与直线05y x =-+相切;当5 3arcsin 23-π=α时,距离d 有最大值2。 P , π),A (a ,0)。 解得1cos =α(舍去),或2 22 b a b cos -=α。 因为1cos 1<α<-,所以1b a b 1222<-<-。可转化为1e e 112 2<-<-,解得21e 2 > ,于是1e 22<<。故离心率e 的取值范围是? ?? ? ??122,。 [截距法]解线性规划问题 由于线性规划的目标函数:z ax by b =+≠()0可变形为y a b x z b =- +,则z b 为直线y a b x z b =-+的纵截距,那么我们在用线性规划求最值时便可以得到如下结论: (1)当b >0时,直线y a b x z b =- +所经过可行域上的点使其纵截距最大时,便是z 取得最大值的点;反之,使纵截距取得最小值的点,就是z 取得最小值的点。 (2)当b <0时,与b >0时情形正好相反,直线y a b x z b =- +所经过可行域上的点使其纵截距最大时,是z 取得最小值的点;使纵截距取得最小值的点,便是z 取得最大值的点。

第四章 4.2.3 直线与圆的方程的应用

4.2.3 直线与圆的方程的应用 学习目标 1.理解直线与圆的位置关系的几何性质;2.会建立平面直角坐标系,利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题;3.会用“数形结合”的数学思想解决问题. 知识点 坐标法解决几何问题的步骤 用坐标法解决平面几何问题的“三步曲”: 第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示 问题中的几何元素,将平面几何问题转化为代数问题; 第二步:通过代数运算,解决代数问题; 第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论 . 类型一 直线与圆的方程的应用 例1 某圆拱桥的水面跨度20 m ,拱高4 m .现有一船,宽10 m ,水面以上高3 m ,这条船能否从桥下通过? 解 建立如图所示的坐标系. 依题意,有A (-10,0),B (10,0),P (0,4),D (-5,0),E (5,0). 设所求圆的方程是(x -a )2+(y -b )2=r 2, 于是有???? ? (a +10)2+b 2=r 2, (a -10)2 +b 2 =r 2 , a 2 +(b -4)2 =r 2 . 解此方程组,得a =0,b =-10.5,r =14.5. 所以这座圆拱桥的拱圆的方程是

x2+(y+10.5)2=14.52(0≤y≤4). 把点D的横坐标x=-5代入上式,得y≈3.1. 由于船在水面以上高3 m,3<3.1, 所以该船可以从桥下通过. 反思与感悟解决直线与圆的实际应用题的步骤: (1)审题:从题目中抽象出几何模型,明确已知和未知; (2)建系:建立适当的直角坐标系,用坐标和方程表示几何模型中的基本元素; (3)求解:利用直线与圆的有关知识求出未知; (4)还原:将运算结果还原到实际问题中去. 跟踪训练1如图,一座圆拱桥的截面图,当水面在某位置时,拱顶离水面2 m,水面宽12 m,当水面下降1 m后,水面宽为________米. 答案251 解析如图,以圆拱桥顶为坐标原点,以过圆拱顶点的竖直直线为y轴, 建立直角坐标系,设圆心为C,圆的方程设为x2+(y+r)2=r2,水面所在弦 的端点为A,B,则A(6,-2),将A(6,-2)代入圆的方程,得r=10,∴ 圆的方程为x2+(y+10)2=100.当水面下降1米后,可设点A′(x0,-3)(x0 >0),将A′(x0,-3)代入圆的方程,得x0=51,∴当水面下降1米后,水面宽为2x0=251米. 类型二坐标法证明几何问题 例2如图所示,在圆O上任取C点为圆心,作圆C与圆O的直径AB相切于D,圆C与圆O交于点E,F,且EF与CD相交于H,求证:EF平分CD.

高中数学圆的方程含圆系典型题型归纳总结

高中数学圆的方程典型题型归纳总结 类型一:巧用圆系求圆的过程 在解析几何中,符合特定条件的某些圆构成一个圆系,一个圆系所具有的共同形式的方程称为圆系方程。常用的圆系方程有如下几种: ⑴以为圆心的同心圆系方程 ⑵过直线与圆的交点的圆系方程 ⑶过两圆和圆的交 点的圆系方程 此圆系方程中不包含圆,直接应用该圆系方程,必须检验圆是否满足题意,谨防漏解。 当时,得到两圆公共弦所在直线方程 例1:已知圆与直线相交于两点,为坐标原点,若,求实数的值。 分析:此题最易想到设出,由得到,利用设而不求的思想,联立方程,由根与系数关系得出关于的方程,最后验证得解。倘若充分挖掘本题的几何关系,不难得出在以为直径的圆上。而刚好为直线与圆的交点,选取过直线与圆交点的圆系方程,可极大地简化运算过程。 解:过直线与圆的交点的圆系方程为: ,即 ………………….① 依题意,在以为直径的圆上,则圆心()显然在直线上,则,解之可得 又满足方程①,则故 例2:求过两圆和的交点且面积最小的圆的方程。 解:圆和的公共弦方程为 ,即 过直线与圆的交点的圆系方程为 ,即 依题意,欲使所求圆面积最小,只需圆半径最小,则两圆的公共弦必为所求圆的直径,圆心必在公共弦所在直线上。即,则 代回圆系方程得所求圆方程

例3:求证:m 为任意实数时,直线(m -1)x +(2m -1)y =m -5恒过一定点P ,并求P 点坐标。 分析:不论m 为何实数时,直线恒过定点,因此,这个定点就一定是直线系中任意两直线的交点。 解:由原方程得 m(x +2y -1)-(x +y -5)=0,① 即???-==?? ?=-+=-+4y 9 x 0 5y x 01y 2x 解得, ∴直线过定点P (9,-4) 注:方程①可看作经过两直线交点的直线系。 例4已知圆C :(x -1)2+(y -2)2=25,直线l :(2m +1)x +(m +1)y -7m -4=0(m ∈R ). (1)证明:不论m 取什么实数,直线l 与圆恒交于两点; (2)求直线被圆C 截得的弦长最小时l 的方程. 剖析:直线过定点,而该定点在圆内,此题便可解得. (1)证明:l 的方程(x +y -4)+m (2x +y -7)=0. 2x +y -7=0, x =3, x +y -4=0, y =1, 即l 恒过定点A (3,1). ∵圆心C (1,2),|AC |=5<5(半径), ∴点A 在圆C 内,从而直线l 恒与圆C 相交于两点. (2)解:弦长最小时,l ⊥AC ,由k AC =- 2 1 , ∴l 的方程为2x -y -5=0. 评述:若定点A 在圆外,要使直线与圆相交则需要什么条件呢? 思考讨论 类型二:直线与圆的位置关系 例5、若直线m x y +=与曲线2 4x y -=有且只有一个公共点,求实数m 的取值范围. 解:∵曲线24x y -= 表示半圆)0(422≥=+y y x ,∴利用数形结合法,可得实数m 的取值范 围是22<≤-m 或22=m . 变式练习:1.若直线y=x+k 与曲线x= 2 1y -恰有一个公共点,则k 的取值范围是___________. 解析:利用数形结合. 答案:-1<k ≤1或k=-2 例6 圆9)3()3(2 2=-+-y x 上到直线01143=-+y x 的距离为1的点有几个? 分析:借助图形直观求解.或先求出直线1l 、2l 的方程,从代数计算中寻找解答. 解法一:圆9)3()3(2 2 =-+-y x 的圆心为)3,3(1O ,半径3=r . 设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则324 311 34332 2 <=+-?+?= d . 如图,在圆心1O 同侧,与直线01143=-+y x 平行且距离为1的直线1l 与圆有两个交点,这两个交点符合题意. 又123=-=-d r . ∴与直线01143=-+y x 平行的圆的切线的两个切点中有一个切点也符合题意. ∴符合题意的点共有3个. 解法二:符合题意的点是平行于直线01143=-+y x ,且与之距离为1的直线和圆的交点.设 所求直线为043=++m y x ,则14 3112 2 =++= m d , ∴511±=+m ,即6-=m ,或16-=m ,也即 06431=-+y x l :,或016432=-+y x l :. 设圆9)3()3(2 2 1=-+-y x O : 的圆心到直线1l 、2l 的距离为1d 、2d ,则 34 36 34332 2 1=+-?+?= d ,14 316 34332 2 2=+-?+?= d . ∴1l 与1O 相切,与圆1O 有一个公共点;2l 与圆1O 相交,与圆1O 有两个公共点.即符合题意的点共3个. 说明:对于本题,若不留心,则易发生以下误解: ∵m ∈R ,∴ 得

人教版必修二数学圆与方程知专题讲义

人教版必修二圆与方程专题讲义 一、标准方程 ()()2 2 2x a y b r -+-= 1.求标准方程的方法——关键是求出圆心(),a b 和半径r 2.特殊位置的圆的标准方程设法(无需记,关键能理解) 二、一般方程 ( )222 2040x y D x E y F D E F ++++=+- > 1.220Ax By Cxy Dx Ey F +++++=表示圆方程,则 2222 0004040A B A B C C D E AF D E F A A A ? ? =≠=≠????=?=????+->??????+-?> ? ?????? ? 2.求圆的一般方程方法 ①待定系数:往往已知圆上三点坐标 ②利用平面几何性质

涉及点与圆的位置关系:圆上两点的中垂线一定过圆心 涉及直线与圆的位置关系:相切时,利用到圆心与切点的连线垂直直线;相交时,利用到点到直线的距离公式及垂径定理 3.2240D E F +->常可用来求有关参数的范围 三、点与圆的位置关系 1.判断方法:点到圆心的距离d 与半径r 的大小关系 d r ?点在圆外 2.涉及最值: (1)圆外一点B ,圆上一动点P ,讨论PB 的最值 min PB BN BC r ==- max PB BM BC r ==+ (2)圆内一点A ,圆上一动点P ,讨论PA 的最值 min PA AN r AC ==- max PA AM r AC ==+ 思考:过此A 点作最短的弦?(此弦垂直AC ) 3.以1122(,),(,)A x y B x y 两点为直径的圆方程为 1212()()()()0x x x x y y y y --+--= 四、直线与圆的位置关系 1.判断方法(d 为圆心到直线的距离) (1)相离?没有公共点?0d r ? (2)相切?只有一个公共点?0d r ?=?= (3)相交?有两个公共点?0d r ?>?< 2.直线与圆相切 (1)知识要点 ①基本图形

圆系方程及其应用

圆系方程及其应用 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

圆系方程及其应用 一、常见的圆系方程有如下几种: 1、以(,)a b 为圆心的同心圆系方程:222()()(0)x a y b λλ-+-=> 与圆22y x ++Dx +Ey +F=0同心的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +λ=0 2、过直线Ax +By +C=0与圆22y x ++Dx +Ey +F=0交点的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +F+λ(Ax +By +C)=0(λ∈R) 3、过两圆1C :22y x ++111F y E x D ++=0,2C :22y x ++222F y E x D ++=0交点的圆系方程为:22y x ++111F y E x D +++λ(22y x ++222F y E x D ++)=0(λ≠-1,此圆系不含2C :22y x ++222F y E x D ++=0) 特别地,当λ=-1时,上述方程为根轴方程.两圆相交时,表示公共弦方程;两圆相切时,表示公切线方程. 注:为了避免利用上述圆系方程时讨论圆2C ,可等价转化为过圆1C 和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程:22111121212[()()()]0x y D x E y F D D x E E y F F λ+++++-+-+-= 二、圆系方程在解题中的应用: 1、利用圆系方程求圆的方程: 例1 求经过两圆x 2+y 2+6x -4=0和x 2+y 2+6y -28=0的交点,并且圆心在直线x -y -4=0上的圆的方程。

北师大版高三数学选修4-4教案:2.2圆的参数方程及应用

第二课时 圆的参数方程及应用 一、教学目标: 知识与技能:分析圆的几何性质,选择适当的参数写出它的参数方程。利用圆的几何性质求最值(数形结合) 过程与方法:能选取适当的参数,求圆的参数方程 情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。 二、重难点:教学重点:能选取适当的参数,求圆的参数方程 教学难点:选择圆的参数方程求最值问题. 三、教学方法:启发、诱导发现教学. 四、教学过程: (一)、圆的参数方程探求 1、学生阅读课本P32,根据图形求出圆的参数方程,教师准对问题讲评。 )(sin cos 为参数θθ θ?? ?==r y r x 这就是圆心在原点、半径为r 的圆的参数方程。 说明:(1)参数θ的几何意义是OM 与x 轴正方向的夹角。(2)随着选取的参数不同,参数方程形式也有不同,但表示的曲线是相同的。(3)在建立曲线的参数方程时,要注明参数及参数的取值范围。 思考交流:你能回答课本第33页的思考交流题吗? 3、若如图取

(1)、判断这两条曲线的形状;(2)、求这两条曲线的交点坐标。学生练习,教师准对问题讲评。 (二)、最值问题:利用圆的几何性质和圆的参数方程求最值(数形结合) 例2、1、已知点P (x ,y )是圆x2+y2- 6x- 4y+12=0上动点,求(1) x2+y2 的最值, (2)x+y 的最值, (3)P 到直线x+y- 1=0的距离d 的最值。 解:圆x2+y2- 6x- 4y+12=0即(x- 3)2+(y- 2)2=1,用参数方程表示为 由于点P 在圆上,所以可设P (3+cos θ,2+sin θ), (1) x2+y2 = (3+cos θ)2+(2+sin θ)2 =14+4 sin θ +6cos θ θ +ψ). (其中tan ψ =3/2) ∴ x2+y2 的最大值为 。 (2) x+y= 3+cos θ+ 2+sin θ ( θ + 4 π )∴ x+y 的最大值为 ,最 小值为 。 (3)2 | )4 sin(24|2 | 1sin 2cos 3|π θθθ++= -+++= d 显然当1)4 sin(±=+ π θ时,d 取最大值,最小值,分别为1+ 1-2、 过点(2,1)的直线中,被圆x 2 +y 2 -2x+4y=0截得的弦:为最长的直线方程是_________;为 最短的直线方程是__________; 3、若实数x ,y 满足x 2+y 2-2x +4y =0,则x -2y 的最大值为 。 (三)、课堂练习:学生练习:1、2 (四)、小结:1、本课我们分析圆的几何性质,选择适当的参数求出圆的参数方程。2、参数取的不同,可以得到圆的不同形式的参数方程。从中体会参数的意义。3、利用参数方程求最值。要求大家掌握方法和步骤。 (五)、作业:课本P39页A 组6、7、8 B 组5 1、方程04524222=-+--+t ty tx y x (t 为参数)所表示的一族圆的圆心轨迹是(D ) A .一个定点 B .一个椭圆 C .一条抛物线 D .一条直线 2、已知)(sin cos 2为参数θθ θ ?? ?=+=y x ,则22)4()5(++-y x 的最大值是6。 3cos 2sin x y θ θ =+?? =+?

直线与圆的方程的应用

4.2.3 直线与圆的方程的应用 学习目标 1.理解直线与圆的位置关系的几何性质.2.会建立平面直角坐标系,利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题.3.会用“数形结合”的数学思想解决问题. 知识点 坐标法解决几何问题的步骤 用坐标方法解决平面几何问题的“三步曲”: 第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示 问题中的几何元素,将平面几何问题转化为代数问题; 第二步:通过代数运算,解决代数问题; 第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论. 类型一 直线与圆的方程的应用 例1 某圆拱桥的圆拱跨度为20 m ,拱高为4 m .现有一船,宽10 m ,水面以上高3 m ,这条船能否从桥下通过? 解 建立如图所示的坐标系.依题意,有A (-10,0),B (10,0), P (0,4),D (-5,0),E (5,0). 设所求圆的方程是 (x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0), 于是有???? ? (a +10)2+b 2=r 2,(a -10)2+b 2=r 2, a 2+( b -4)2=r 2, 解此方程组,得a =0,b =-10.5,r =14.5, 所以这座圆拱桥的拱圆的方程是 x 2+(y +10.5)2=14.52(0≤y ≤4). 把点D 的横坐标x =-5代入上式,得y ≈3.1. 由于船在水面以上高3 m,3<3.1,

所以该船可以从桥下通过. 反思与感悟解决直线与圆的实际应用题的步骤 (1)审题:从题目中抽象出几何模型,明确已知和未知. (2)建系:建立适当的直角坐标系,用坐标和方程表示几何模型中的基本元素. (3)求解:利用直线与圆的有关知识求出未知. (4)还原:将运算结果还原到实际问题中去. 跟踪训练1如图为一座圆拱桥的截面图,当水面在某位置时,拱顶离水面2 m,水面宽12 m,当水面下降1 m后,水面宽为________米. 答案251 解析如图,以圆拱桥顶为坐标原点,以过圆拱顶点的竖直直线为y轴,建立直角坐标系. 设圆心为C,圆的方程设为x2+(y+r)2=r2(r>0),水面所在弦的端点为A,B,则A(6,-2).将A(6,-2)代入圆的方程,得r=10, ∴圆的方程为x2+(y+10)2=100.当水面下降1米后,可设点A′(x0,-3)(x0>0),将A′(x0,-3)代入圆的方程,得x0=51, ∴当水面下降1米后,水面宽为2x0=251(米). 类型二坐标法证明几何问题 例2如图所示,在圆O上任取C点为圆心,作圆C与圆O的直径AB相切于点D,圆C与圆O交于点E,F,且EF与CD相交于H,求证:EF平分CD. 证明以AB所在直线为x轴, O为坐标原点,建立直角坐标系, 如图所示,设|AB|=2r,D(a,0),

直线与圆的方程的应用理解练习知识题

4.2.3 直线与圆的方程的应用 练习一 一、 选择题 1、ABC ?的顶点A 的坐标为(3,-1),AB 边上的中线所在直线方程为08=-+y x ,直线L :012=+-y x 是过点B 的一条直线,则AB 的中点D 到直线L 的距离是( ) A 、 55 2 B 、 55 3 C 、 55 4 D 、5 2、两直线l 1:mx-y+n=0和l 2:nx-y+m=0在同一坐标系中,则正确的图形可能是( ) A B C D 3、已知点A(-7,1),B(-5,5),直线:y=2x-5,P 为上的一点,使|PA |+|PB |最小时P 的坐标为 ( ) (A) (2,-1) (B) (3,-2) (C) (1,-3) (D) (4,-3) 4、如果点A(1,2),B(3,1),C(2,3)到直线x=my 的距离平方和取最大值,那么m 的值等于 ( ) (A) 0 (B) -1 (C) 1 (D) 2 5、已知直线b x y += 2 1 与x 轴、y 轴的交点分别为A ,B ,如果△AOB 的面积(O 为原点)小于等于1,那么b 的取值范围是 ( ) (A) b ≥ -1 (B )b ≤1且0≠b (C) -1 ≤b ≤1 且0≠b (D) b ≤-1或b ≥1 6、通过点M (1,1)的直线与坐标轴所围成的三角形面积等于3,这样的直线共有

( ) (A)1条 (B)2条 (C)3条 (D)4条 7、点P (x,y )在直线x+2y+1=0上移动,函数f(x,y)=2x +4y 的最小值是 ( ) (A) 2 2 (B) 2 (C)22 (D)42 8、已知两点O(0,0) , A(4,-1)到直线mx+m 2y+6=0的距离相等, 则实数m 可取的不同值共有 ( ) (A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个 二、填空题 9、菱形ABCD 的相对两个顶点是B(1,3),D(0,4),如果∠BAD=60o ,那么顶点A 和C 的坐标是________. 10、与直线3x+4y-7=0平行,且和两轴围成的三角形面积等于24的直线方程是_____ 11、如果对任何实数k ,直线(3+k)x +(1-2k)y +1+5k=0都过一个定点A ,那么A 的坐标是______。 12、已知y 轴上有一点P ,它与点(-3、1)连成的直线的倾斜角为1200,则点P 的坐标为 三、解答题 13、求与直线0534=+-y x 垂直,且与两坐标轴围成的三角形周长为10的直线的方程. 14、、已知圆0242 2 =++-+m y x y x 与y 轴交于A 、B 两点,圆心为P ,若?=∠90APB 。 求m 的值。 15、已知定点)0,2(A ,点在圆12 2 =+y x 上运动,AOP ∠的平分线交PA 于Q 点,其中O 为坐标原点, 求Q 点的轨迹方程.

圆的标准方程与一般方程 (1)

圆的标准方程 1、情境设置: 在直角坐标系中,确定直线的基本要素是什么?圆作为平面几何中的基本图形,确定它的要素又是什么呢?什么叫圆?在平面直角坐标系中,任何一条直线都可用一个二元一次方程来表示,那么,原是否也可用一个方程来表示呢?如果能,这个方程又有什么特征呢? 探索研究: 2、探索研究: 确定圆的基本条件为圆心和半径,设圆的圆心坐标为A(a,b),半径为r 。(其中a 、b 、r 都是常数,r>0)设M(x,y)为这个圆上任意一点,那么点M 满足的条件是(引导学生自己列出)P={M||MA|=r},由两点间的距离公式让学生写出点M 适合的条 件 r = ① 化简可得:222 ()()x a y b r -+-= ② 引导学生自己证明2 2 2 ()()x a y b r -+-=为圆的方程,得出结论。 方程②就是圆心为A(a,b),半径为r 的圆的方程,我们把它叫做圆的标准方程。 3、知识应用与解题研究 例(1):写出圆心为(2,3)A -半径长等于5的圆的方程,并判断点12(5,7),(1)M M --是否在这个圆上。 分析探求:可以从计算点到圆心的距离入手。 探究:点00(,)M x y 与圆222 ()()x a y b r -+-=的关系的判断方法: (1)2200()()x a y b -+->2 r ,点在圆外 (2)2200()()x a y b -+-=2 r ,点在圆上 (3)2200()()x a y b -+-<2 r ,点在圆内 例(2):ABC ?的三个顶点的坐标是(5,1),(7,3),(2,8),A B C --求它的外接圆的方程

师生共同分析:从圆的标准方程222 ()()x a y b r -+-= 可知,要确定圆的标准方程,可用待定系数法确定a b r 、、三个参数.(学生自己运算解决) 例(3):已知圆心为C 的圆:10l x y -+=经过点(1,1)A 和(2,2)B -,且圆心在:10l x y -+=上,求圆心为C 的圆的标准方程. 师生共同分析:如图确定一个圆只需确定圆心位置与半径大小.圆心为C 的圆经过点 (1,1)A 和(2,2)B -,由于圆心C 与A,B 两点的距离相等,所以圆心C 在险段AB 的垂直平分 线m 上,又圆心C 在直线l 上,因此圆心C 是直线l 与直线m 的交点,半径长等于CA 或 CB 。 (教师板书解题过程) 总结归纳:(教师启发,学生自己比较、归纳)比较例(2)、例(3)可得出ABC V 外接圆的标准方程的两种求法: ①、根据题设条件,列出关于a b r 、、的方程组,解方程组得到a b r 、、得值,写出圆的 标准方程. 根据确定圆的要素,以及题设条件,分别求出圆心坐标和半径大小,然后再写出圆的标准方程. 课堂练习:课本127p 第1、3、4题 4.提炼小结: 1、 圆的标准方程。 2、 点与圆的位置关系的判断方法。 3、 根据已知条件求圆的标准方程的方法。

直线系圆系方程

直线系、圆系方程 1、过定点直线系方程在解题中的应用 过定点(0x ,0y )的直线系方程:00()()0A x x B y y -+-=(A,B 不同时为0). 例1求过点(14)P -,圆22(2)(3)1x y -+-=的切线的方程. 分析:本题是过定点直线方程问题,可用定点直线系法. 解析:设所求直线的方程为(1)(4)0A x B y ++-=(其中A B ,不全为零), 则整理有40Ax By A B ++-=, ∵直线l 与圆相切,∴圆心(23)C ,到直线l 的距离等于半径1, 1=, 整理,得(43)0A A B -=,即0A =(这时0B ≠),或3 04A B =≠. 故所求直线l 的方程为4y =或34130x y +-=. 点评:对求过定点(0x ,0y )的直线方程问题,常用过定点直线法,即设直线方 程为:00()()0A x x B y y -+-=,注意的此方程表示的是过点00()P x y ,的所有直线(即直线系),应用这种直线方程可以不受直线的斜率、截距等因素的限制,在实际解答问题 时可以避免分类讨论,有效地防止解题出现漏解或错解的现象. 练习: 过点(1 4)P -,作圆22(2)(3)1x y -+-=的切线l ,求切线l 的方程. 解:设所求直线l 的方程为(1)(4)0A x B y ++-=(其中A B ,不全为零), 则整理有40Ax By A B ++-=, ∵直线l 与圆相切,∴圆心(23)C ,到直线l 的距离等于半径1, 1=, 整理,得(43)0A A B -=,即0A =(这时0B ≠),或3 04A B =≠. 故所求直线l 的方程为4y =或34130x y +-=. 2、过两直线交点的直线系方程在解题中的应用 过直线l :1110A x B y C ++=(11,A B 不同时为0)与m :2220A x B y C ++=(22,A B 不同时

圆系方程及其应用

圆系方程及其应用 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

圆系方程及其应用 一、常见的圆系方程有如下几种: 1、以(,)a b 为圆心的同心圆系方程:222()()(0)x a y b λλ-+-=> 与圆22y x ++Dx +Ey +F=0同心的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +λ=0 2、过直线Ax +By +C=0与圆22y x ++Dx +Ey +F=0交点的圆系方程为:22y x ++Dx +Ey +F+λ(Ax +By +C)=0(λ∈R) 3、过两圆1C :22y x ++111F y E x D ++=0,2C :22y x ++222F y E x D ++=0交点的圆系方程为: 22y x ++111F y E x D +++λ(22y x ++222F y E x D ++)=0(λ≠-1,此圆系不含2C :22y x ++222F y E x D ++=0) 特别地,当λ=-1时,上述方程为根轴方程.两圆相交时,表示公共弦方程;两圆相切时,表示公切线方程. 注:为了避免利用上述圆系方程时讨论圆2C ,可等价转化为过圆1C 和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程:22111121212[()()()]0x y D x E y F D D x E E y F F λ+++++-+-+-= 二、圆系方程在解题中的应用: 1、利用圆系方程求圆的方程: 例1 求经过两圆x 2+y 2+6x -4=0和x 2+y 2+6y -28=0的交点,并且圆心在直线x -y -4=0上的圆的方程。 解一:求出两交点(-1,3)(-6,-2),再用待定系数法:1.用一般式; 2.用标准式。 (注:标准式中可先求圆心的两个坐标,而圆心正好在两交点的中垂线上。) 解二:用两点的中垂线与直线的交点得圆心: 1.两交点的中垂线与直线相交;

聚焦直线系、圆系方程的应用

聚焦直线系、圆系方程的应用 【直线系方程的应用】 一、过定点直线系方程在解题中的应用 过定点(0x ,0y )的直线系方程:00()()0A x x B y y -+-=(A,B 不同时为0). 例 1 求过点(14)P -,圆2 2 (2)(3)1x y -+-=的切线的方程. 分析:本题是过定点直线方程问题,可用定点直线系法. 解析:设所求直线的方程为(1)(4)0A x B y ++-=(其中A B ,不全为零), 则整理有40Ax By A B ++-=, ∵直线l 与圆相切,∴圆心(23)C ,到直线l 的距离等于半径1 1=, 整理,得(43)0A A B -=,即0A =(这时0B ≠),或3 04 A B =≠. 故所求直线l 的方程为4y =或34130x y +-=. 点评:对求过定点(0x ,0y )的直线方程问题,常用过定点直线法,即设直线方程为: 00()()0A x x B y y -+-=,注意的此方程表示的是过点00()P x y ,的所有直线(即直线系),应用这种直线方程可以不受直线的斜率、截距等因素的限制,在实际解答问题时可以避免分类讨论,有效地防止解题出现漏解或错解的现象. 练习: 过点(1 4)P -,作圆22 (2)(3)1x y -+-=的切线l ,求切线l 的方程. 解:设所求直线l 的方程为(1)(4)0A x B y ++-=(其中A B ,不全为零), 则整理有40Ax By A B ++-=, ∵直线l 与圆相切,∴圆心(23)C ,到直线l 的距离等于半径1 1=, 整理,得(43)0A A B -=,即0A =(这时0B ≠),或3 04 A B =≠. 故所求直线l 的方程为4y =或34130x y +-=. 二、过两直线交点的直线系方程在解题中的应用 过直线l :1110A x B y C ++=(11,A B 不同时为0)与m :2220A x B y C ++=(22,A B 不同时为0)交点的直线系方程为:111222()0A x B y C A x B y C λ+++++=(R λ∈,λ为参数). 例2 求过直线:210x y ++=与直线:210x y -+=的交点且在两坐标轴上截距相等的直线方程. 分析:本题是过两直线交点的直线系问题,可用过交点直线系求解. 解析:设所求直线方程为:21(21)0x y x y λ+++-+=,

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