第八章 第四节 圆的方程
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圆的轨迹方程圆的轨迹方程是一种数学表达式,用于描述一个圆的形状和大小。
在平面几何中,圆是指与一个固定点(圆心)距离相等的所有点的集合。
圆的轨迹方程可以用不同的方式表示,包括直角坐标系、极坐标系和参数方程等。
一、直角坐标系下的圆的轨迹方程在直角坐标系下,一个圆可以表示为所有满足以下方程的点的集合:(x - a)² + (y - b)² = r²其中,a和b分别是圆心在x轴和y轴上的投影值,r是圆半径。
这个方程被称为标准式或一般式。
它表明所有到圆心距离为r的点都在圆上。
如果将a和b设为0,则该方程简化为:x² + y² = r²这个方程描述了以原点为中心、半径为r的圆。
二、极坐标系下的圆的轨迹方程在极坐标系下,一个圆可以表示为所有满足以下方程的点:r = a其中a是常数,r是到原点距离。
这个方程表明所有到原点距离相等且与x轴夹角相等的点都在圆上。
如果将a设为圆半径,则该方程可以简化为:r = r0其中r0是圆半径。
三、参数方程下的圆的轨迹方程在参数方程下,一个圆可以表示为:x = a + r cos(t)y = b + r sin(t)其中a和b是圆心坐标,r是圆半径,t是参数。
这个方程描述了一个以(a, b)为中心、半径为r的圆。
通过改变t值,可以得到不同位置的点,从而形成一个完整的圆形。
四、总结以上三种方式都可以用来表示一个圆的轨迹方程。
直角坐标系下的标准式是最常用和最简单的一种方式,极坐标系和参数方程则更适合用于特定问题或需要更多几何直观的情况。
掌握这些不同表达方式对于理解和解决数学问题都非常重要。
第四节直线与圆、圆与圆的位置关系授课提示:对应学生用书第158页[基础梳理]1.直线与圆的位置关系与判断方法(1)几何法:利用圆心到直线的距离d与半径r的大小关系.①d〈r⇔直线与圆相交;②d=r⇔直线与圆相切;③d〉r⇔直线与圆相离.(2)代数法:联立方程,消去x(或y)得一元二次方程,计算Δ=b2-4ac.①Δ〉0⇔直线与圆相交;②Δ=0⇔直线与圆相切;③Δ〈0⇔直线与圆相离.2.圆与圆的位置关系设圆O1:(x-a1)2+(y-b1)2=r错误!(r1〉0),圆O2+(y-b2=r2方法位置关系几何法:圆心距d与r1,r2的关系代数法:两圆方程联立组成方程组的解的情况外离d〉r1+r2无解外切d=r1+r2一组实数解续表相交|r1-r2|〈d〈r1+r2两组不同的实数解内切d=|r1-r2|(r1≠r2)一组实数解内含0≤d〈|r1-r2|(r1≠r2)无解位置关系内含内切相交外切外离公切线条数01234圆的方程两种设法技巧:(1)经过直线l:Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0的交点的圆的方程表示为(x2+y2+Dx+Ey+F)+λ(Ax+By+C)=0.(2)经过圆x2+y2+D1x+E1y+F1=0与圆x2+y2+D2x+E2y+F2=0的两个交点的圆的方程表示为x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0。
[四基自测]1.(基础点:直线与圆的位置关系)直线y=x+6与圆x2+y2-2y-4=0的位置关系为()A.相离B.相切C.相交且不过圆心 D.相交过圆心答案:A2.(基础点:圆与圆的位置关系)两圆x2+y2-2y=0与x2+y2-4=0的位置关系是()A.相交B.内切C.外切 D.内含答案:B3.(基础点:圆的弦长)直线l:3x-y-6=0与圆x2+y2-2x-4y=0相交于A,B两点,则|AB|=________.答案:104.(易错点:求圆的切线方程)已知直线l:y=k(x+错误!)和圆C:x2+(y-1)2=1,若直线l与圆C相切,则k=________.答案:0或3授课提示:对应学生用书第158页考点一直线与圆的位置关系挖掘1直线与圆位置关系的判断/ 自主练透[例1](1)直线l:mx-y+1-m=0与圆C:x2+(y-1)2=5的位置关系是()A.相交B.相切C.相离D。
第八章 第四节 圆的方程
1.(2009·重庆高考)圆心在
( ) A .x 2+(y -2)2=1 B .x 2+(y +2)2=1
C .(x -1)2+(y -3)2=1
D .x 2+(y -3)2=1
解析:由题意知圆心为(0,2),
则圆的方程为x 2+(y -2)2=1.
答案:A
2.(2009·辽宁高考)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:由圆心在直线x +y =0上.不妨设为C (a ,-a ).
∴r =|a -(-a )|2=|a -(-a )-4|2
, 解得a =1,r = 2.
∴C :(x -1)2+(y +1)2=2.
答案:B
3.若圆x 2+y 2+(a 2-1)x +2ay -a =0关于直线x -y +1=0对称,则实数a 的值为________.
解析:依题意知直线x -y +1=0经过圆x 2+y 2+(a 2
-1)x +2ay -a =0的圆心(-a 2-12,-a ),
所以-a 2-12
+a +1=0,解得a =3或a =-1, 当a =-1时,方程x 2+y 2+(a 2-1)x +2ay -a =0不能表示圆,所以只能取a =3. 答案:3
4.若圆x 2+(y -1)2=10恒成立,则实数m 的取值范围是________.
解析:据题意圆x 2+(y -1)2=1上所有的点都在直线x +y +m ≥0的右上方.
∴⎩⎪⎨⎪⎧
1+m ≥0,|1+m |2
≥1. ∴m 的取值范围是m ≥-1+ 2.
答案:m ≥-1+ 2 5.若实数x 、y 满足(x -2)2+y 2=3,则y x 的最大值为________. 解析:y x =y -0x -0,即连结圆上一点与坐标原点的直线的斜率,因此y x
的最值即为过原点的直线与圆相切时该直线的斜率.
设y x =k ,则kx -y =0.由|2k |1+k 2
=3,得k =±3, 结合图形可得(y x )max =3,(y x
)min =- 3. 答案: 3
6.(2009·上海高考)点P ( )
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:设圆上任一点坐标为(x 0,y 0),
则20x +20y =4,连线中点坐标为(x ,y ),
则⎩⎪⎨⎪⎧ 2x =x 0+4,2y =y 0-2⇒⎩⎪⎨⎪⎧
x 0=2x -4,y 0=2y +2
, 代入20x +20y =4中得(x -2)2+(y +1)2=1. 答案:A
7.从原点O 引圆(x -m )2+(y -3)2=m 2+4的切线y =kx ,当m 变化时,切点P 的轨迹方程是 ( )
A .x 2+y 2=4(x ≠0)
B .(x -3)2+y 2=4(x ≠0)
C .(x -1)2+(y -3)2=5(x ≠0)
D .x 2+y 2=5(x ≠0)
解析:圆心为C (m,3),设点P (x ,y )(x ≠0),
则|OP |2+|PC |2=|OC |2,
∴x 2+y 2+m 2+4=m 2+32,
故所求方程为x 2+y 2=5(x ≠0).
答案:D
8.以双曲线y 2-x 2
3
=1的右焦点为圆心,离心率为半径的圆的方程是 ( ) A .(x -2)2+y 2=4 B .x 2+(y -2)2=2
C .(x -2)2+y 2=2
D .x 2+(y -2)2=4
解析:双曲线的右焦点的坐标为(0,2),离心率e =2.
∴圆的方程为x 2+(y -2)2=4.
答案:D
9.(2010·南通调研)已知A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2)是圆x 2+y 2=2上两点,O 为坐标原点,且∠AOB =120°,则x 1x 2+y 1y 2=________.
解析:OA =(x 1,y 1),OB =(x 2,y 2),〈OA ,OB 〉=120°,
则x 1x 2+y 1y 2=OA ·OB =|OA |·
|OB ―→|cos120° =2×(-12
)=-1. 答案:-1
10.已知以点C (t ,2t
)(t ∈R ,t ≠0)为圆心的圆与x 轴交于点O 、A ,与y 轴交于点O 、B ,其中O 为原点.
(1)求证:△OAB 的面积为定值;
(2)设直线y =-2x +4与圆C 交于点M 、N ,若OM =ON ,求圆C 的方程.
解:(1)证明:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey =0, 由于圆心C (t ,2t ),∴D =-2t ,E =-4t
, 令y =0得x =0或x =-D =2t ,∴A (2t,0),
令x =0得y =0或y =-E =4t ,∴B (0,4t ), ∴S △OAB =12|OA |·|OB |=12·|2t |·|4t
|=4(定值). (2)∵OM =ON ,∴O 在MN 的垂直平分线上,而MN 的垂直平分线过圆心C ,
∴k OC =12,∴2
t t =12
,解得t =2或t =-2, 而当t =-2时,直线与圆C 不相交,∴t =2,
∴D =-4,E =-2,
∴圆的方程为x 2+y 2-4x -2y =0.
11.(2010·青岛二检)已知圆M 过两点A (1,-1),B (-1,1),且圆心M 在x +y -2=0上.
(1)求圆M 的方程;
(2)设P 是直线3x +4y +8=0上的动点,P A 、PB 是圆M 的两条切线,A 、B 为切点,求四边形P AMB 面积的最小值.
解:(1)设圆M 的方程为:(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0),
根据题意得:⎩⎪⎨⎪⎧ (1-a )2+(-1-b )2=r 2
(-1-a )2+(1-b )2=r 2
a +
b -2=0,
解得:a =b =1,r =2,
故所求圆M 的方程为:(x -1)2+(y -1)2=4.
(2)由题知,四边形P AMB 的面积为
S =S △P AM +S △PBM =12|AM ||P A |+12|BM ||PB |.
又|AM |=|BM |=2,|P A |=|PB |,
所以S =2|P A |,
而|P A |=|PM |2-|AM |2=|PM |2-4,
即S =2|PM |2-4.
因此要求S 的最小值,只需求|PM |的最小值即可,
即在直线3x +4y +8=0上找一点P ,使得|PM |的值最小,
所以|PM |min =|3×1+
4×1+8|
32+42=3,
所以四边形P AMB 面积的最小值为
S =2|PM |2-4=232-4=2 5.。