内容正文:
第3节 圆的方程
[考试要求]
1.理解确定圆的几何要素,在平面直角坐标系中,掌握圆的标准方程与一般方程.
2.能根据圆的方程解决一些简单的数学问题与实际问题.
课前预习 巩固主干知识
1.圆的定义与方程
定点
定长
(a,b)
r
D2+E2-4F>0
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 .
(2)若M(x0,y0)在圆上,则 .
(3)若M(x0,y0)在圆内,则 .
[重要结论]
1.以A(x1,y1),B(x2,y2)为直径端点的圆的方程为(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.
2.圆心在过切点且与切线垂直的直线上.
3.圆心在任一弦的垂直平分线上.
(x0-a)2+(y0-b)2>r2
(x0-a)2+(y0-b)2=r2
(x0-a)2+(y0-b)2<r2
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(1)确定圆的几何要素是圆心与半径.( )
(2)方程x2+y2=a2表示半径为a的圆.( )
(3)方程x2+y2+4mx-2y+5m=0表示圆.( )
(4)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.
( )
×
×
√
√
D
3.(2023·贵州贵阳模拟)过点A(1,-1),B(-1,1),且圆心在直线x+y-2=0上的圆的方程是( )
A.(x-3)2+(y+1)2=4
B.(x+3)2+(y-1)2=4
C.(x-1)2+(y-1)2=4
D.(x+1)2+(y+1)2=4
解析:设圆心C的坐标为(a,b),半径为r.因为圆心C在直线x+y-2=0上,所以b=2-a.
又|CA|2=|CB|2,所以(a-1)2+(2-a+1)2=(a+1)2+(2-a-1)2,所以a=1,b=1,所以r=2.
所以方程为(x-1)2+(y-1)2=4.故选C.
C
4.(2022·全国甲卷)设点M在直线2x+y-1=0上,点(3,0)和(0,1)均在☉M上,则☉M的方程为 .
答案:(x-1)2+(y+1)2=5
课堂突破 提升素养能力
考点一 圆的方程
1.(2023·甘肃兰州、张掖重点中学联考)设A(2,-1),B(4,1),则以线段AB为直径的圆的方程为( )
A.(x-3)2+y2=2 B.(x-3)2+y2=8
C.(x+3)2+y2=2 D.(x+3)2+y2=8
A
2.(2023·河南郑州模拟)圆(x+2)2+(y-12)2=4关于直线x-y+8=0对称的圆的方程为( )
A.(x+3)2+(y+2)2=4
B.(x+4)2+(y-6)2=4
C.(x-4)2+(y-6)2=4
D.(x+6)2+(y+4)2=4
C
3.(2022·全国乙卷)过四点(0,0),(4,0),(-1,1),(4,2)中的三点的一个圆的方程为 .
求圆的方程时,应根据条件选用合适的圆的方程.一般来说,求圆的方程有两种方法:
(1)几何法,通过研究圆的性质进而求出圆的基本量.确定圆的方程时,常用到的圆的三个性质:①圆心在过切点且垂直于切线的直线上;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.
(2)代数法,即设出圆的方程,用待定系数法求解.若已知圆上三点,则选用圆的一般方程;若已知条件与圆心及半径有关,则选用圆的标准方程.
考点二 与圆有关的最值问题
微点1 利用几何意义求最值
[例1] 已知实数x,y满足方程x2+y2-4x+1=0.
[例1] 已知实数x,y满足方程x2+y2-4x+1=0.
(2)求y-x的最大值和最小值;
[例1] 已知实数x,y满足方程x2+y2-4x+1=0.
(3)求x2+y2的最大值和最小值.
把有关式子进行转化或利用所给式子的几何意义解题,充分体现了数形结合以及转化的数学思想,其中以下几类转化较为常见:
(2)形如m=ax+by的最值问题,可转化为动直线截距的最值问题;
(3)形如m=(x-a)2+(y-b)2的最值问题,可转化为两点间距离的平方的最值问题.
微点2 利用对称性求最值
[变式练习] 若本例条件不变,则|PN|-|PM|的最大值是 .
求解形如|PM|+|PN|(其中M,N均为动点)
且与圆C有关的折线段的最值问题的基本思路
(1)“动化定”,把与圆上动点的距离转化为与圆心的距离.
(2)“曲化直”,即将折线段之和转化为同一直线上的两线段之和,一般要通过对称性解