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32 42
5
∴P点到直线3x+4y+12=0的距离的最大值为
d+r= 6 +1= 11 ,最小值为d-r= 6 -1= 1 .
5
5
55
(2)设t=x-2y, 则直线x-2y-t=0与圆(x+2)2+y2=1有公共点.
2t
1. 5 2 t 5 2,
12 22
∴tmax= 5 -2,tmin=-2- 5 . (3)设k= y 2 , 则直线kx-y-xk+12=0与圆(x+2)2+y2=1有公共点,
1 2
12
(3
2)2
5
1
(6)2 4
4m
.
∴m=3.∴半径为
5 2
,圆心为
1 2
,3.
方法三 设过P、Q的圆系方程为
x2+y2+x-6y+m+ (x+2y-3)=0.
由OP⊥OQ知,点O(0,0)在圆上.
m 3 0,即m 3.
∴圆系方程可化为
x2+y2+x-6y+3 + x+2 y-3 =0 即x2+(1+ )x+y2+2( -3)y=0.
§7.5 圆的方程
基础知识 自主学习
要点梳理 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=r2(r>0),其中 (a,b)为圆心, r 为半径.
4.圆的一般方程
x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是
a=1,b=3,r2=9或a=-1,b=-3,r2=9.
故所求的圆的方程是
(x-1)2+(y-3)2=9或(x+1)2+(y+3)2=9.
方法二 设所求的圆的方程是x2+y2+Dx+Ey+F=0,
圆心为
D 2
,
E 2
,
半径为
1 2
D2 E2 4F.
令y=0,得x2+Dx+F=0,
由圆与x轴相切,得Δ=0,即D2=4F.
知能迁移3 已知圆x2+y2=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PQ中点的轨迹方程. 解(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x2+y2=4上, ∴(2x-2)2+(2y)2=4. 故线段AP中点的轨迹方程为(x-1)2+y2=1.
2
2
方法二 如图所示,设弦PQ中点为M,
∵O1M⊥PQ,∴ kO1M 2.
∴O1M的方程为y-3=2 x 1 ,
即:y=2x+4.
2
由方程组
y x
2x 4 2y 3
, 0
解得M的坐标为(-1,2).
则以PQ为直径的圆可设为(x+1)2+(y-2)2=r2.
∵OP⊥OQ,∴点O在以PQ为直径的圆上. ∴(0+1)2+(0-2)2=r2,即r2=5,MQ2=r2. 在Rt△O1MQ中,O1Q2=O1M2+MQ2.
则圆C的方程为
( B)
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),则
aa aa4
,解得a=1,故圆心坐标为
2
2
(1,-1),半径r=
11
2,
所以圆的方
2
程为(x-1)2+(y+1)2=2.
得5y2-20y+12+m=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则y1、y2满足条件: y1+y2=4,y1y2= 12 m .
5 ∵OP⊥OQ,∴x1x2+y1y2=0.
而x1=3-2y1,x2=3-2y2
∴x1x2=9-6(y1+y2)+4y1y2 27 4m . .
∴m=3,此时Δ>0,圆心坐标为5 1 ,3 ,半径r= 5 .
cos sin
1, 1,
(θ为参数)的普通方程为 ( C )
A.(x-1)2+(y+1)2=1
B.(x+1)2+(y+1)2=1
C.(x+1)2+(y-1)2=1
D.(x-1)2+(y-1)2=1
解析
移项, 得xy
1 1
cos ,由sin2 sin ,
cos2
1,
得(x+1)2+(y-1)2=1.
3k 2 1.3 3 k 3 3 ,
k2 1
4
4
kmax
3 4
3 , kmin
3 4
3.
题型三 与圆有关的轨迹问题 【例3】设定点M(-3,4),动点N在圆x2+y2=4上
运动,以OM、ON为两边作平行四边形MONP, 求点P的轨迹. 思维启迪 先设出P点、N点坐标,根据平行四边 形对角线互相平分,用P点坐标表示N点坐标,代 入圆的方程可求.
于P,Q两点,且OP⊥OQ(O为坐标原点),求 该圆的圆心坐标及半径. 思维启迪 (1)利用垂直列出坐标之间关系, 再化为m的方程求解;(2)OP⊥OQ得到O点 在以PQ为直径的圆上,再利用勾股定理求解; (3)利用圆的性质列出m的方程求解.
解 方法一 将x=3-2y,
代入方程x2+y2+x-6y+m=0,
∵|CA|2=|CB|2,
∴(a-1)2+(2-a+1)2=(a+1)2+(2-a-1)2,
∴a=1,b=1.∴r=2,∴方程为(x-1)2+(y-1)2=4.
题型分类 深度剖析
题型一 求圆的方程
【例1】求与x轴相切,圆心在直线3x-y=0上,且被 直线x-y=0截得的弦长为2 7 的圆的方程.
思维启迪 由条件可设圆的标准方程求解,也可设 圆的一般方程,但计算较繁琐.
④
又圆心
D 2
,
E 2
到直线x-y=0的距离为
DE 2 2, 2
D E 2
由已知,得
2 2 ( 7)2 r2, 2
即(D-E)2+56=2(D2+E2-4F)
⑤
又圆心
D 2
,
E 2
在直线3x-y=0上,
∴3D-E=0.
⑥
联立④⑤⑥,解得
D=-2,E=-b
与圆相2切 0时,b 纵 截3距, b取得最大值或6 最小值, [ 3分]
此时 2
解得b=-2± .
[5分]
2 6,
2 6.
(2)x2+y2表示圆上的一点与原点距离的平方,由
平面几何知识知,在原点与圆心连线与圆的两个交
点处取得最大值和最小值.
[ 9分]
又圆心到原点的距离为 (2 0)2 (0 0)2 2, [10分] 所以x2+y2的最大值是 (2 3)2 7 4 3,
故所求圆的方程是x2+y2-2x-6y+1=0
或x2+y2+2x+6y+1=0.
探究提高 求圆的方程,一般用待定系数法.圆的 一般式和标准式均有三个未知数,合理选择方程 形式可以减少运算量,若已知与圆的圆心和半径 有关的条件,应优先选择圆的标准形式.
知能迁移1(2009·辽宁)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,
解 方法一 设所求的圆的方程是
(x-a)2+(y-b)2=r2, 则圆心(a,b)到直线x-y=0的距离为 a b ,
2 ∴r2= a b 2 ( 7)2,
2
即2r2=(a-b)2+14
①
由于所求的圆与x轴相切,∴r2=b2.
②
又因为所求圆心在直线3x-y=0上,
∴3a-b=0.
③
联立①②③,解得
1.方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a的取值
范围是
(
A.a<-2或a> 2
B. 2 <a<0
3 C.-2<a<0
3 D.-2<a<
2
解析 方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0 3
D)
转化为
x
a 2
2
+(y+a)2= 3 a2-a+1, 4
所以若方程表示圆,则有 3 a2 a 1 0,
题型二 与圆有关的最值问题 【例2】(12分)已知实数x、y满足方程x2+y2-4x+1=0. (1)求y-x的最大值和最小值; (2)求x2+y2的最大值和最小值. 思维启迪 根据代数式的几何意义,借助于平面 几何知识,数形结合求解.
解题示范 解 圆的标准方程为(x-2)2+y2=3.
[1分]
(1)y-x可看作是直线y=x+b在y轴上的截距,当直线
4
∴3a2+4a-4<0,∴-2<a<2 .
3
2.圆x2+y2-2x+2y+1=0的圆心到直线x-y+1=0的距离