高中数学必修2--第四章《圆与方程》知识点总结与练习

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第三节

圆_

的_方_程

[知识能否忆起]

1.圆的定义及方程 定义 平面内与定点的距离等于定长的点的集合(轨迹) 标准 方程 (x -a )2+(y -b )2=r 2

(r >0)

圆心:(a ,b ),半径:r

一般 方程 x 2+y 2+Dx +Ey +F =0

(D 2+E 2-4F >0)

圆心:⎝⎛⎭⎫-D 2,-E 2, 半径:1

2D 2+E 2-4F

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

[小题能否全取]

1.(教材习题改编)方程x 2+y 2+4mx -2y +5m =0表示圆的充要条件是( ) A.1

4<m <1 B .m <1

4或m >1

C .m <1

4

D .m >1

解析:选B 由(4m )2+4-4×5m >0得m <1

4

或m >1.

2.(教材习题改编)点(1,1)在圆(x -a )2+(y +a )2=4内,则实数a 的取值范围是( ) A .(-1,1)

B .(0,1)

C .(-∞,-1)∪(1,+∞)

D .(1,+∞)

解析:选A ∵点(1,1)在圆的内部, ∴(1-a )2+(1+a )2<4, ∴-1<a <1.

3.圆心在y 轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程为( ) 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:选A 设圆心坐标为(0,b ),则由题意知(0-1)2+(b -2)2=1,解得b =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.

4.(2012·潍坊调研)圆x 2-2x +y 2-3=0的圆心到直线x +3y -3=0的距离为________.

解析:圆心(1,0),d =|1-3|1+3

=1. 答案:1

5.(教材习题改编)圆心在原点且与直线x +y -2=0相切的圆的方程为 ____________________.

解析:设圆的方程为x 2+y 2=a 2(a >0) ∴

|2|

1+1

=a ,∴a =2, ∴x 2+y 2=2. 答案:x 2+y 2=2

1.方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件是: (1)B =0;(2)A =C ≠0;(3)D 2+E 2-4AF >0.

2.求圆的方程时,要注意应用圆的几何性质简化运算. (1)圆心在过切点且与切线垂直的直线上. (2)圆心在任一弦的中垂线上.

(3)两圆内切或外切时,切点与两圆圆心三点共线.

圆的方程的求法

典题导入

[例1] (1)(2012·顺义模拟)已知圆C 关于y 轴对称,经过点(1,0)且被x 轴分成两段弧长之比为1∶2,则圆C 的方程为( )

A.⎝⎛⎭

⎫x ±3

32+y 2=43

B.⎝⎛⎭

⎫x ±3

32+y 2=13

C .x 2+⎝⎛⎭⎫y ±3

32=43

D .x 2+⎝⎛⎭⎫y ±3

32=13

(2)已知圆C 经过A (5,1),B (1,3)两点,圆心在x 轴上,则圆C 的方程为________________.

[自主解答] (1)由已知知圆心在y 轴上,且被x 轴所分劣弧所对圆心角为2π

3,设圆心

(0,b ),半径为r ,则r sin π3=1,r cos π3=|b |,解得r =23

,|b |=33,即b =±3

3.

故圆的方程为x 2+⎝⎛⎭⎫y ±3

32=43.

(2)圆C 的方程为x 2+y 2+Dx +F =0,

则⎩⎪⎨⎪⎧

26+5D +F =0,10+D +F =0, 解得⎩

⎪⎨⎪⎧

D =-4,F =-6.

圆C 的方程为x 2+y 2-4x -6=0. [答案] (1)C (2)x 2+y 2-4x -6=0

由题悟法

1.利用待定系数法求圆的方程关键是建立关于a ,b ,r 或D ,E ,F 的方程组. 2.利用圆的几何性质求方程可直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程,体现了数形结合思想的运用.

以题试法

1.(2012·浙江五校联考)过圆x 2+y 2=4外一点P (4,2)作圆的两条切线,切点分别为A ,B ,则△ABP 的外接圆的方程是( )

A .(x -4)2+(y -2)2=1

B .x 2+(y -2)2=4

C .(x +2)2+(y +1)2=5

D .(x -2)2+(y -1)2=5

解析:选D 易知圆心为坐标原点O ,根据圆的切线的性质可知OA ⊥P A ,OB ⊥PB ,因此P ,A ,O ,B 四点共圆,△P AB 的外接圆就是以线段OP 为直径的圆,这个圆的方程是(x -2)2+(y -1)2=5.

与圆有关的最值问题

典题导入

[例2] (1)(2012·湖北高考)过点P (1,1)的直线,将圆形区域{(x ,y )|x 2+y 2≤4}分为两部分,使得这两部分的面积之差最大,则该直线的方程为( )

A .x +y -2=0

B .y -1=0

C .x -y =0

D .x +3y -4=0 (2)P (x ,y )在圆C :(x -1)2+(y -1)2=1上移动,则x 2+y 2的最小值为________.