内容正文:
高中数学选择性必修 第一册 (人教 B 版) 精编版
学
学 习 目 标
1.
掌握圆的标准方程
.
2.
根据圆的标准方程和点的坐标, 可以
用代数法判断点与圆的位置关系
.
3.
会利用定义、 待定系数法或借助于圆
的几何性质求出圆的标准方程
.
4.
通过对圆的标准方程的学习, 使学生
感受到我们是用代数法研究圆, 初步形成用
代数法解决几何问题的能力
.
要 点 精 析
要点
1
圆的标准方程
圆的定义: 平面内到一定点的距离等于
定长的点的集合是圆, 其中定点是圆心, 定
长是圆的半径
.
思考 在平面直角坐标系中, 如何把
圆的问题转化为数和方程的问题, 用代数
运算来解决呢?
圆的标准方程: 一般地, 如果平面直
角坐标系中
⊙C
的圆心为
C
(
a
,
b
), 半径为
r
(
r>0
), 设
M
(
x
,
y
) 为平面直角坐标系中
任意一点, 则点
M
在☉
C
上的充要条件是
|CM|=r
, 即 (
x-a
)
2
+
(
y-b
)
2
姨
=r
, 两边平方, 得
(
x-a
)
2
+
(
y-b
)
2
=r
2
, 该式通常称为圆的标准方程
.
思考 确定圆的标准方程需要几个独
立条件?
例
1
根据下列圆的方程, 写出各圆的
圆心及半径
.
(
1
)
x
2
+
(
y-1
)
2
=9
;
(
2
) (
x-2
)
2
+
(
y+1
)
2
=10.
解: (
1
)
∵x
2
+
(
y-1
)
2
=3
2
,
∴
圆心为 (
0
,
1
), 半径
r=3.
(
2
)
∵
(
x-2
)
2
+
(
y+1
)
2
=
(
10
姨
)
2
,
∴
圆心
为 (
2
,
-1
), 半径
r= 10
姨
.
例
2
已知两点
A
(
1
,
2
) 和
B
(
3
,
-2
)
.
(
1
) 求以点
A
为圆心, 且经过点
B
的圆
的方程;
(
2
) 求以
AB
为直径的圆的方程
.
解: (
1
) 根据已知条件, 设圆
A
的方
程为 (
x-1
)
2
+
(
y-2
)
2
=r
2
, 由圆
A
经过点
B
(
3
,
-2
), 得 (
3-1
)
2
+
(
-2-2
)
2
=r
2
, 解得
r
2
=20
,
∴
圆
A
的方程为(
x-1
)
2
+
(
y-2
)
2
=20.
(
2
) 方法一: 设圆的方程为 (
x-a
)
2
+
(
y-
b
)
2
=r
2
, 则 (
a
,
b
) 是圆心的坐标
.
由题意
可得,
a=
1+3
2
=2
,
b=
2+
(
-2
)
2
=0.
将点
B
(
3
,
-2
) 代入圆的方程(
x-2
)
2
+y
2
=r
2
, 解得
r
2
=
(
3-
2
)
2
+
(
-2
)
2
=5
,
∴
所求圆的方程为(
x-2
)
2
+y
2
=5.
方法二: 设
P
(
x
,
y
) 为圆上任意一点,
∵AB
为圆的直径, 则
P
P$
A
·
P
P$
B =0
,
∴
(
x-1
)(
x-
3
)
+
(
y-2
)(
y+2
)
=0
,
∴
(
x-2y
)
2
+y
2
=5.
思考 (
1
) 若圆
C
: (
x-a
)
2
+
(
y-b
)
2
=r
2
经过点 (
2
,
-1
) 且
r=1
, 则该圆确定吗? 如
果不确定, 那么圆
C
(
a
,
b
) 的位置有何特点?
2.3 圆及其方程
2.3.1 圆的标准方程
66
第二章 平面解析几何
学
(
2
) 若圆
C
经过
A
(
2
,
1
),
B
(
0
,
1
)
两点, 则该圆确定吗? 如果不确定, 那么
圆
C
(
a
,
b
) 的位置又有怎样的特点?
例
3
已知圆过两点
A
(
3
,
1
),
B
(
-1
,
3
), 且它的圆心在直线
3x-y-2=0
上, 求此
圆的标准方程
.
解: 方法一: 设所求圆的标准方程为
(
x-a
)
2
+
(
y-b
)
2
=r
2
.
依题意, 有
(
3-a
)
2
+
(
1-b
)
2
=r
2
,
(
-1-a
)
2
+
(
3-b
)
2
=r
2
,
3a-b-2=0
0
#
#
#
#
#
"
#
#
#
#
#
$
,
即
(
3-a
)
2
+
(
1-b
)
2
=
(
-1-a
)
2
+
(
3-b
)
2
,
3a-b-2=0
0
,
解得
a=2
,
b=4
,
r
2
=10
0
#
#
#
#
#
"
#
#
#
#
#
$
.
故所求圆的标准方程为 (
x-2
)
2
+
(
y-4
)
2
=
10.
方法二: 直线
AB
的斜率
k=
3-1
-1-3
=-
1
2
,
∴
线段
AB
的垂直平