- 2021-07-01 发布 |
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文档介绍
2021届北师大版高考理科数一轮复习教师用书:第九章 第3讲 圆的方程
第3讲 圆的方程 一、知识梳理 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)叫做圆 标准方程 (x-a)2+(y-b)2=r2(r>0) 圆心:(a,b),半径:r 一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0) 圆心:, 半径: 2.点与圆的位置关系 点M(x0,y0)与圆(x-a)2+(y-b)2=r2的位置关系: (1)若M(x0,y0)在圆外,则(x0-a)2+(y0-b)2>r2. (2)若M(x0,y0)在圆上,则(x0-a)2+(y0-b)2=r2. (3)若M(x0,y0)在圆内,则(x0-a)2+(y0-b)2<r2. 常用结论 几种常见圆的方程的设法 标准方程的设法 一般方程的设法 圆心在原点 x2+y2=r2 x2+y2-r2=0 续 表 标准方程的设法 一般方程的设法 过原点 (x-a)2+(y-b)2=a2+b2 x2+y2+Dx+Ey=0 圆心在x轴上 (x-a)2+y2=r2 x2+y2+Dx+F=0 圆心在y轴上 x2+(y-b)2=r2 x2+y2+Ey+F=0 与x轴相切 (x-a)2+(y-b)2=b2 x2+y2+Dx+Ey+D2=0 与y轴相切 (x-a)2+(y-b)2=a2 x2+y2+Dx+Ey+E2=0 二、教材衍化 1.以点(3,-1)为圆心,并且与直线3x+4y=0相切的圆的方程是( ) A.(x-3)2+(y+1)2=1 B.(x-3)2+(y-1)2=1 C.(x+3)2+(y-1)2=1 D.(x+3)2+(y+1)2=1 答案:A 2.圆x2+y2-4x+6y=0的圆心坐标为________,半径为________. 解析:x2+y2-4x+6y=0,得(x-2)2+(y+3)2=13. 所以圆心坐标为(2,-3),半径为. 答案:(2,-3) 3.圆C的圆心在x轴上,并且过点A(-1,1)和B(1,3),则圆C的方程为________. 解析:设圆心坐标为C(a,0), 因为点A(-1,1)和B(1,3)在圆C上, 所以|CA|=|CB|, 即=, 解得a=2, 所以圆心为C(2,0), 半径|CA|==, 所以圆C的方程为(x-2)2+y2=10. 答案:(x-2)2+y2=10 一、思考辨析 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)已知点A(x1,y1),B(x2,y2),则以AB为直径的圆的方程是(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.( ) (2)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.( ) (3)方程x2+2ax+y2=0一定表示圆.( ) (4)(x-2)2+(y+1)2=a2(a≠0)表示以(2,1)为圆心,a为半径的圆.( ) (5)圆x2+2x+y2+y=0的圆心是.( ) (6)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则x+y+Dx0+Ey0+F<0.( ) 答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 二、易错纠偏 (1)忽视表示圆的充要条件D2+E2-4F>0; (2)错用点与圆的位置关系; (3)不能正确确定圆心坐标. 1.若方程x2+y2+mx-2y+3=0表示圆,则m的取值范围是________. 解析:将x2+y2+mx-2y+3=0化为圆的标准方程得+(y-1)2=-2. 由其表示圆可得-2>0,解得m<-2或m>2. 答案:(-∞,-2)∪(2,+∞) 2.若点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,则实数a的取值范围是________. 解析:因为点(1,1)在圆内, 所以(1-a)2+(a+1)2<4,即-10),又圆与直线4x-3y=0相切, 所以=1,解得a=2或a=-(舍去). 所以圆的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=1. 答案:(x-2)2+(y-1)2=1 求圆的方程(多维探究) 角度一 已知不共线的三点,求圆的方程 (一题多解)已知圆E经过三点A(0,1),B(2,0),C(0,-1),且圆心在x轴的正半轴上,则圆E的标准方程为________. 【解析】 法一(待定系数法):根据题意,设圆E的圆心坐标为(a,0)(a>0),半径为r,则圆E的标准方程为(x-a)2+y2=r2(a>0). 由题意得解得 所以圆E的标准方程为+y2=. 法二(待定系数法):设圆E的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0), 则由题意得解得 所以圆E的一般方程为x2+y2-x-1=0, 即+y2=. 法三(几何法):因为圆E经过点A(0,1),B(2,0),所以圆E的圆心在线段AB的垂直平分线y-=2(x-1)上. 又圆E的圆心在x轴的正半轴上,所以圆E的圆心坐标为. 则圆E的半径为EB==, 所以圆E的标准方程为+y2=. 【答案】 +y2= 角度二 已知两点及圆心所在直线,求圆的方程 (一题多解)求圆心在直线x-2y-3=0上,且过点A(2,-3),B(-2,-5)的圆的方程. 【解】 法一:设点C为圆心,因为点C在直线x-2y-3=0上, 所以可设点C的坐标为(2a+3,a). 又该圆经过A,B两点, 所以|CA|=|CB|, 即=,解得a=-2, 所以圆心C的坐标为(-1,-2),半径r=. 故所求圆的方程为(x+1)2+(y+2)2=10. 法二:设所求圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2, 由题意得解得 故所求圆的方程为(x+1)2+(y+2)2=10. 法三:设圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则圆心坐标为. 由题意得解得 故所求圆的方程为x2+y2+2x+4y-5=0. 角度三 已知直线与圆的位置关系,求圆的方程 (1)已知圆C与直线y=x及x-y-4=0都相切,且圆心在直线y=-x上,则圆C的方程为________. (2)圆心在直线x-2y=0上的圆C与y轴的正半轴相切,圆C截x轴所得弦的长为2,则圆C的标准方程为__________________. 【解析】 (1)x-y=0和x-y-4=0之间的距离为=2,所以圆的半径为.又因为y=-x与x-y=0,x-y-4=0均垂直,所以由y=-x和x-y=0联立得交点坐标为(0,0),由y=-x和x-y-4=0联立得交点坐标为(2,-2),所以圆心坐标为(1,-1),故圆C的方程为(x-1)2+(y+1)2=2. (2)设圆C的圆心为(a,b)(b>0),由题意得a=2b>0,且a2=()2+b2,解得a=2,b=1. 所以所求圆的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=4. 【答案】 (1)(x-1)2+(y+1)2=2 (2)(x-2)2+(y-1)2=4 求圆的方程的两种方法 (1)直接法 根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程. (2)待定系数法 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. [提醒] 解答圆的有关问题,应注意数形结合,充分运用圆的几何性质. 1.(一题多解)(2020·陕西西安一模)已知圆C截两坐标轴所得弦长相等,且圆C过点( -1,0)和(2,3),则圆C的半径为( ) A.8 B.2 C.5 D. 解析:选D.法一:设圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0).因为圆C经过点(-1,0)和(2,3),所以所以a+b-2=0,① 又圆C截两坐标轴所得弦长相等,所以|a|=|b|,② 由①②得a=b=1,所以圆C的半径为,故选D. 法二:因为圆C经过点M(-1,0)和N(2,3),所以圆心C在线段MN的垂直平分线y=-x+2上,又圆C截两坐标轴所得弦长相等,所以圆心C到两坐标的距离相等,所以圆心C在直线y=±x上,因为直线y=-x和直线y=-x+2平行,所以圆心C为直线y=x和直线y=-x+2的交点(1,1),所以圆C的半径为.故选D. 2.(2020·湖北“荆、襄、宜七校考试联盟”期末)已知圆C经过直线x+y+2=0与圆x2+y2=4的交点,且圆C的圆心在直线2x-y-3=0上,则圆C的方程为________. 解析:设所求圆的方程为(x2+y2-4)+a(x+y+2)=0,a≠0,即x2+y2+ax+ay-4+2a=0, 所以圆心为,因为圆心在直线2x-y-3=0,所以-a+-3=0,所以a=-6. 所以圆的方程为x2+y2-6x-6y-16=0,即(x-3)2+(y-3)2=34. 答案:(x-3)2+(y-3)2=34 与圆有关的轨迹问题(师生共研) 已知过原点O的动直线l与圆C1:x2+y2-6x+5=0相交于不同的两点A,B. (1)求圆C1的圆心坐标; (2)求线段AB的中点M的轨迹方程. 【解】 (1)由x2+y2-6x+5=0得(x-3)2+y2=4, 所以圆C1的圆心坐标为(3,0). (2)设M(x,y), 因为点M为线段AB的中点, 所以C1M⊥OM, 所以kC1M·kAB=-1,当x≠3时可得·=-1,整理得+y2=, 又当直线l与x轴重合时,M点坐标为(3,0),代入上式成立. 设直线l的方程为y=kx,与x2+y2-6x+5=0联立, 消去y得:(1+k2)x2-6x+5=0. 令其判别式Δ=(-6)2-4(1+k2)×5=0,得k2=,此时方程为x2-6x+5=0,解得x=,因此查看更多