内容正文:
专题2.6 圆的方程
【知识梳理】 1
【考点1:求圆的标准方程】 3
【考点2:求圆的一般方程】 3
【考点3:圆的一般方程与标准方程之间的互化】 5
【考点4:二元二次方程与圆的方程】 5
【考点5:圆过定点问题】 6
【考点6:点与圆的位置关系的判断】 7
【考点7:圆有关的轨迹问题】 8
【考点8:与圆有关的对称问题】 10
【考点9:与圆有关的最值问题】 11
【考点10:圆的方程的实际应用】 12
【知识梳理】
1.圆的定义
圆的定义:平面内到定点的距离等于定长的点的集合(轨迹)是圆(定点为圆心,定长为半径).
圆心决定圆的位置,半径决定圆的大小.
2.圆的标准方程
(1)圆的标准方程:方程 (r>0)叫作以点(a,b)为圆心,r为半径的圆的标准方程.
(2)圆的标准方程的优点:根据圆的标准方程很容易确定圆心坐标和半径.
(3)圆的标准方程的适用条件:从方程的形式可以知道,一个圆的标准方程中含有三个字母(待定),因此
在一般条件下,只要已知三个独立的条件,就可以求解圆的标准方程.
3.圆的一般方程
(1)方程叫做圆的一般方程.
(2)圆的一般方程的适用条件:从方程的形式可以知道,一个圆的一般方程中含有三个字母(待定),因
此在一般条件下,只要已知三个独立的条件,就可以求解圆的一般方程.
下列情况比较适用圆的一般方程:
①已知圆上三点,将三点坐标代入圆的一般方程,求待定系数D,E,F;
②已知圆上两点,圆心所在的直线,将两个点代入圆的方程,将圆心代入圆心所在的直线
方程,求待定系数D,E,F.
4.二元二次方程与圆的方程
(1)二元二次方程与圆的方程的关系:
二元二次方程,对比圆的一般方程
,我们可以看出圆的一般方程是一个二元二次方程,但一个二元二次方程不一定是圆的方程.
(2)二元二次方程表示圆的条件:
二元二次方程表示圆的条件是.
5.点与圆的位置关系
(1)如图所示,点M与圆A有三种位置关系:点在圆上,点在圆内,点在圆外.
(2)圆A的标准方程为,圆心为,半径为;圆A的一般方程为
.平面内一点.
位置关系
判断方法
几何法
代数法(标准方程)
代数法(一般方程)
点在圆上
|MA|=r
(x0-a)2 +(y0-b) 2=r2
点在圆内
|MA|<r
(x0-a)2 +(y0-b) 2<r2
点在圆外
|MA|>r
(x0-a)2 +(y0-b) 2>r2
6.轨迹方程
求符合某种条件的动点的轨迹方程,实质上就是利用题设中的几何条件,通过“坐标法”将其转化为关于变量x,y之间的方程.
(1)当动点满足的几何条件易于“坐标化”时,常采用直接法;当动点满足的条件符合某一基本曲线的定义(如圆)时,常采用定义法;当动点随着另一个在已知曲线上的动点运动时,可采用代入法(或称相关点法).
(2)求轨迹方程时,一要区分"轨迹"与"轨迹方程";二要注意检验,去掉不合题设条件的点或线等.
7.求轨迹方程的步骤:
(1)建立适当的直角坐标系,用(x,y)表示轨迹(曲线)上任一点M的坐标;
(2)列出关于x,y的方程;
(3)把方程化为最简形式;
(4)除去方程中的瑕点(即不符合题意的点);
(5)作答.
8.与圆有关的对称问题
(1)圆的轴对称性:圆关于直径所在的直线对称.
(2)圆关于点对称
①求已知圆关于某点对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置.
②若两圆关于某点对称,则此点为两圆圆心连线的中点.
(3)圆关于直线对称
①求已知圆关于某条直线对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置.
②若两圆关于某直线对称,则此直线为两圆圆心连线的垂直平分线.
【考点1:求圆的标准方程】
1.(24-25高二下·河南南阳·期末)已知点,,则以为直径的圆的方程为( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二下·上海崇明·期末)以为圆心,为半径的圆的方程是 .
3.(24-25高二下·上海·阶段练习)圆心是且过点的圆的方程为 .
4.(24-25高二上·全国·单元测试)已知直线,直线,设直线与的交点为,点的坐标为,则以AP为直径的圆的方程为 .
5.(24-25高二下·河南周口·开学考试)已知圆C的圆心在直线上,且圆C经过点,,则圆C的标准方程是 .
【考点2:求圆的一般方程】
1.(24-25高二上·河南洛阳·期中)已知,,,则的外接圆方程为( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知、,则以为直径的圆的一般方程为( )
A. B.
C. D.
3.(23-24高二下·湖南长沙·阶段练习)过圆和的交点,且圆心在直线上的圆的方程为( )
A. B..
C. D.
4.(24-25高二上·全国·课后作业)过三点的圆的一般方程为 .
5.(24-25高二上·新疆巴音郭楞·期末)已知点,,.
(1)求直线的一般方程;
(2)求外接圆的一般方程.
6.(24-25高二上·北京·期中)已知圆上三点坐标分别为.
(1)求该圆的一般方程;
(2)求弦BC垂直平分线的方程;
(3)求的面积.
【考点3:圆的一般方程与标准方程之间的互化】
1.(2025·山西晋中·三模)已知圆C的一般方程为,则圆C的圆心坐标为( )
A. B. C. D.
2.(多选)(24-25高二上·云南玉溪·期末)已知圆的一般方程为,则( )
A.该圆圆心坐标为 B.该圆圆心坐标为
C.该圆半径为5 D.该圆半径为
3.(24-25高二下·云南红河·期末)已知圆的圆心坐标为,则的半径为 .
4.(24-25高二下·上海·期末)设实数,圆的面积为,则 .
5.(24-25高三下·上海·阶段练习)设实数,圆:的面积为,则 .
【考点4:二元二次方程与圆的方程】
1.(24-25高二上·宁夏吴忠·期中)若方程表示圆,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2025·贵州黔南·三模)“关于,的方程:表示圆”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
3.(2025·贵州贵阳·模拟预测)“”是“方程表示圆”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
4.(24-25高二上·河南信阳·期末)圆的圆心在第三象限,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·贵州铜仁·期末)已知方程表示圆,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(24-25高一下·重庆·期末)若方程表示圆,且圆心位于第四象限,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二下·上海嘉定·期中)已知表示圆,则实数的值为( )
A. B. C. D.
8.(2025·上海杨浦·模拟预测)设.已知方程表示的曲线是一个圆,则的取值范围为 .
【考点5:圆过定点问题】
1.(23-24高二上·湖北荆州·期末)圆恒过的定点为( )
A. B.
C. D.
2.若圆过坐标原点,则实数m的值为( )
A.1 B.2 C.2或1 D.-2或-1
3.点是直线上任意一点,是坐标原点,则以为直径的圆经过定点( )
A.和 B.和 C.和 D.和
4.已知方程表示的曲线恒过第三象限内的一个定点,若点又在直线:上,则
A.1 B.2 C.3 D.4
5.对任意实数,圆恒过定点,则定点坐标为 .
6.判别方程(k为参数,)表示何种曲线?找出通过定点的坐标.
7.(2024高二·全国·专题练习)已知曲线:.
(1)当取何值时,方程表示圆?
(2)求证:不论为何值,曲线必过两定点.
【考点6:点与圆的位置关系的判断】
1.(22-23高二上·吉林·期中)点与圆的位置关系是( )
A.在圆内 B.在圆外 C.在圆上 D.不确定
2.若点,圆的一般方程为,则点A与圆位置关系( )
A.圆外 B.圆内且不是圆心 C.圆上 D.圆心
3.已知点,圆,则( )
A.A,B都在C内 B.A在C外,B在C内
C.A,B都在C外 D.A在C内,B在C外
4.(24-25高二上·安徽黄山·期末)已知是方程的两个不等实数根,则点与圆 的位置关系是( )
A.点在圆内 B.点在圆上
C.点在圆外 D.无法确定
5.已知圆的方程为,则点的位置是( )
A.在圆内 B.在圆上 C.在圆外 D.不能确定
6.(2025·四川绵阳·模拟预测)“或”是“定点在圆的外部”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点7:圆有关的轨迹问题】
1.(22-23高二上·四川成都·阶段练习)若两定点,,动点M满足,则M点的轨迹围成区域的面积为( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二上·广东·阶段练习)古希腊著名数学家阿波罗尼斯发现:平面内到两个定点的距离之比为定值(且)的点的轨迹是一个圆.后来,人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知动点在边长为6的正方形内(包含边界)运动,且满足,则动点的轨迹长度为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·河北唐山·期末)线段长度为4,其两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,则线段中点的轨迹所围成图形的面积为( )
A.2 B.4 C. D.
4.一条定长为的线段,点在轴上,点在轴上滑动.求线段的中点的轨迹方程.
5.已知点和点,以为斜边,求直角顶点A的轨迹方程.
6.已知线段AB的端点B的坐标是(4,3),端点A在圆(x+1)2+y2=4上运动,求线段AB的中点M的轨迹.
7.(24-25高二上·上海徐汇·期末)已知圆过三个点.
(1)求圆的方程;
(2)过原点的动直线与圆相交于不同的两点,求线段的中点的轨迹.
【考点8:与圆有关的对称问题】
1.(24-25高二上·重庆·期中)已知圆M:,求圆M关于直线l:的对称圆方程( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高二上·河南周口·期末)若曲线上相异两点P、Q关于直线对称,则k的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
3.(2024高三·全国·专题练习)若圆的半径为1,其圆心与点关于直线对称,则圆的标准方程为 .
4.(22-23高二上·贵州六盘水·阶段练习)若圆与圆关于直线对称,则直线的方程为 .
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知圆,圆与圆关于直线对称,则圆的标准方程为 .
6.(23-24高二上·福建福州·期末)已知关于直线对称,点,都在上.
(1)求线段垂直平分线的方程;
(2)求的标准方程
【考点9:与圆有关的最值问题】
1.(24-25高二上·河南濮阳·期中)若圆过,两点,则当圆的半径最小时,圆的标准方程为( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高二上·山东·阶段练习)方程表示圆心在轴上的圆,当半径最小时,方程为( )
A. B.
C. D.
3.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)若圆经过坐标原点,且圆心在直线上运动,当半径最小时,圆的方程为 .
4.(2023高三·全国·专题练习)已知圆C:,则当圆C的面积最小时,圆上的点到坐标原点的距离的最大值为 .
5.(22-23高二上·四川巴中·期末)已知圆C过点,当圆C到原点O的距离最小时,圆C的标准方程为 .
6.(23-24高二上·湖南·阶段练习)若,是平面内不同的两定点,动点满足(且),则点的轨迹是一个圆,这个轨迹最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知点,,,动点满足,则的最大值为 .
【考点10:圆的方程的实际应用】
1.(24-25高二上·北京丰台·期中)赵州桥,又名安济桥,位于河北省石家庄市赵县的洨河上,距今已有多年的历史,是保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥,其高超的技术水平和不朽的艺术价值,彰显了中国劳动人民的智慧和力量.2023年以来,中国文旅市场迎来强劲复苏,某地一旅游景点为吸引游客,参照赵州桥的样式在景区兴建圆拱桥,该圆拱桥的圆拱跨度为,拱高为,在该圆拱桥的示意图中建立如图所示的平面直角坐标系.
(1)求这座圆拱桥的拱圆的方程;
(2)若该景区游船宽,水面以上高,试判断该景区游船能否从桥下通过,并说明理由.
2.(24-25高二·全国·课后作业)为了制作圆拱形的蔬菜大棚的侧立面钢架,需要根据圆拱高OC、跨度MN、竖梁BN和各竖梁间距的尺寸,来计算出每根竖梁,的长度(如图).请你设计一种计算的方法.
3.(24-25高二·全国·课后作业)如图所示,某隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形的三边构成.已知隧道总宽度为,行车道总宽度为,侧墙高,为,弧顶高为.
(1)以所在直线为轴,所在直线为轴,为单位长度建立平面直角坐标系,求圆弧所在的圆的标准方程;
(2)为保证安全,要求隧道顶部与行驶车辆顶部(设为平顶)在竖直方向上的高度之差至少为,问车辆通过隧道的限制高度是多少?
4.(24-25高二上·北京海淀·期中)如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形构成.已知隧道总宽度AD为m,行车道总宽度BC为m,侧墙EA、FD高为2m,弧顶高MN为5m.
(1)建立直角坐标系,求圆弧所在的圆的方程;
(2)为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上的高度之差至少要有0.5m.请计算车辆通过隧道的限制高度是多少.
5.(24-25高二上·广东佛山·期末)党的二十大报告提出要加快建设交通强国.在我国万平方千米的大地之下拥有超过座,总长接近赤道长度的隧道(约千米).这些隧道样式多种多样,它们或傍山而过,上方构筑顶棚形成“明洞”﹔或挂于峭壁,每隔一段开出“天窗”形成挂壁公路.但是更多时候它们都隐伏于山体之中,只露出窄窄的出入口洞门、佛山某学生学过圆的知识后受此启发,为山体隧道设计了一个圆弧形洞门样式,如图所示,路宽为米,洞门最高处距路面米.
(1)建立适当的平面直角坐标系,求圆弧的方程.
(2)为使双向行驶的车辆更加安全,该同学进一步优化了设计方案,在路中间建立了米宽的隔墙.某货车装满货物后整体呈长方体状,宽米,高米,则此货车能否通过该洞门?并说明理由.
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专题2.6 圆的方程
【知识梳理】 1
【考点1:求圆的标准方程】 3
【考点2:求圆的一般方程】 4
【考点3:圆的一般方程与标准方程之间的互化】 8
【考点4:二元二次方程与圆的方程】 10
【考点5:圆过定点问题】 12
【考点6:点与圆的位置关系的判断】 16
【考点7:圆有关的轨迹问题】 18
【考点8:与圆有关的对称问题】 22
【考点9:与圆有关的最值问题】 25
【考点10:圆的方程的实际应用】 28
【知识梳理】
1.圆的定义
圆的定义:平面内到定点的距离等于定长的点的集合(轨迹)是圆(定点为圆心,定长为半径).
圆心决定圆的位置,半径决定圆的大小.
2.圆的标准方程
(1)圆的标准方程:方程 (r>0)叫作以点(a,b)为圆心,r为半径的圆的标准方程.
(2)圆的标准方程的优点:根据圆的标准方程很容易确定圆心坐标和半径.
(3)圆的标准方程的适用条件:从方程的形式可以知道,一个圆的标准方程中含有三个字母(待定),因此
在一般条件下,只要已知三个独立的条件,就可以求解圆的标准方程.
3.圆的一般方程
(1)方程叫做圆的一般方程.
(2)圆的一般方程的适用条件:从方程的形式可以知道,一个圆的一般方程中含有三个字母(待定),因
此在一般条件下,只要已知三个独立的条件,就可以求解圆的一般方程.
下列情况比较适用圆的一般方程:
①已知圆上三点,将三点坐标代入圆的一般方程,求待定系数D,E,F;
②已知圆上两点,圆心所在的直线,将两个点代入圆的方程,将圆心代入圆心所在的直线
方程,求待定系数D,E,F.
4.二元二次方程与圆的方程
(1)二元二次方程与圆的方程的关系:
二元二次方程,对比圆的一般方程
,我们可以看出圆的一般方程是一个二元二次方程,但一个二元二次方程不一定是圆的方程.
(2)二元二次方程表示圆的条件:
二元二次方程表示圆的条件是.
5.点与圆的位置关系
(1)如图所示,点M与圆A有三种位置关系:点在圆上,点在圆内,点在圆外.
(2)圆A的标准方程为,圆心为,半径为;圆A的一般方程为
.平面内一点.
位置关系
判断方法
几何法
代数法(标准方程)
代数法(一般方程)
点在圆上
|MA|=r
(x0-a)2 +(y0-b) 2=r2
点在圆内
|MA|<r
(x0-a)2 +(y0-b) 2<r2
点在圆外
|MA|>r
(x0-a)2 +(y0-b) 2>r2
6.轨迹方程
求符合某种条件的动点的轨迹方程,实质上就是利用题设中的几何条件,通过“坐标法”将其转化为关于变量x,y之间的方程.
(1)当动点满足的几何条件易于“坐标化”时,常采用直接法;当动点满足的条件符合某一基本曲线的定义(如圆)时,常采用定义法;当动点随着另一个在已知曲线上的动点运动时,可采用代入法(或称相关点法).
(2)求轨迹方程时,一要区分"轨迹"与"轨迹方程";二要注意检验,去掉不合题设条件的点或线等.
7.求轨迹方程的步骤:
(1)建立适当的直角坐标系,用(x,y)表示轨迹(曲线)上任一点M的坐标;
(2)列出关于x,y的方程;
(3)把方程化为最简形式;
(4)除去方程中的瑕点(即不符合题意的点);
(5)作答.
8.与圆有关的对称问题
(1)圆的轴对称性:圆关于直径所在的直线对称.
(2)圆关于点对称
①求已知圆关于某点对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置.
②若两圆关于某点对称,则此点为两圆圆心连线的中点.
(3)圆关于直线对称
①求已知圆关于某条直线对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置.
②若两圆关于某直线对称,则此直线为两圆圆心连线的垂直平分线.
【考点1:求圆的标准方程】
1.(24-25高二下·河南南阳·期末)已知点,,则以为直径的圆的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用中点坐标公式求得圆心的坐标,利用两点间距离公式求得圆半径,由此可确定圆的方程.
【详解】根据题意,以为直径的圆的圆心为中点,半径为,
所以圆的方程为.
故选:B.
2.(24-25高二下·上海崇明·期末)以为圆心,为半径的圆的方程是 .
【答案】
【分析】根据给定条件,直接写出圆的方程即可.
【详解】依题意,所求圆的方程为.
故答案为:
3.(24-25高二下·上海·阶段练习)圆心是且过点的圆的方程为 .
【答案】
【分析】求出圆的半径,即可得出所求圆的方程.
【详解】解析:由题可得圆的半径为,
又圆心为所以圆的方程为.
故答案为:.
4.(24-25高二上·全国·单元测试)已知直线,直线,设直线与的交点为,点的坐标为,则以AP为直径的圆的方程为 .
【答案】
【分析】联立直线得到点的坐标,根据中点坐标公式求出圆心坐标,再利用两点距离公式求出半径,即可写出圆的方程.
【详解】联立,得,,又,
所以由中点坐标公式得的中点坐标为,即圆心坐标为,
由两点间距离公式得半径,
所以圆的方程为.
故答案为:.
5.(24-25高二下·河南周口·开学考试)已知圆C的圆心在直线上,且圆C经过点,,则圆C的标准方程是 .
【答案】
【分析】设圆的方程为,由条件列方程求可解.
【详解】因圆心在直线上,设圆心坐标为,
圆标准方程为:,
则,解得:,
所以圆C的标准方程为.
故答案为:.
【考点2:求圆的一般方程】
1.(24-25高二上·河南洛阳·期中)已知,,,则的外接圆方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设的外接圆方程为,代入三点坐标求出系数即可.
【详解】设的外接圆方程为,
因为,,,
所以,解得,
所以的外接圆方程为.
故选:D.
2.(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知、,则以为直径的圆的一般方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】求出的中点和可得以为直径的圆的圆心坐标和半径,进而得所求圆的标准方程,再将其转化为一般方程即可得解.
【详解】已知、,则中点坐标为即.
,
所以以为直径的圆的圆心为,半径为.
所以圆的标准方程为,展开可得,
整理得.
故选:B.
3.(23-24高二下·湖南长沙·阶段练习)过圆和的交点,且圆心在直线上的圆的方程为( )
A. B..
C. D.
【答案】A
【分析】设所求圆的方程为,求出圆心坐标代入直线,求得,即可求得答案.
【详解】由题意设所求圆的方程为,
即,
圆心坐标为,代入中,
即,解得,
将代入中,即,
满足,
故所求圆的方程为,
故选:A
4.(24-25高二上·全国·课后作业)过三点的圆的一般方程为 .
【答案】
【分析】设圆的一般方程,将三个圆上的点的坐标代入圆方程得到方程组,求得方程组的解,即可得到圆的一般方程.
【详解】设所求圆的方程为.
由已知,点的坐标满足上述方程,分别代入方程,
可得关于的三元一次方程组,
解方程组得,
于是得到所求圆的一般方程为.
故答案为:.
5.(24-25高二上·新疆巴音郭楞·期末)已知点,,.
(1)求直线的一般方程;
(2)求外接圆的一般方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据两点式直线方程的特征即可求解,
(2)利用待定系数法即可列方程求解.
【详解】(1)由题意,得.
化简,得直线的一般式方程为.
(2)设外接圆的一般方程为.①
因为,,三点都在圆上,所以它们的坐标都满足方程①,于是,
得,
即,解得.
故所求圆的一般方程为.
6.(24-25高二上·北京·期中)已知圆上三点坐标分别为.
(1)求该圆的一般方程;
(2)求弦BC垂直平分线的方程;
(3)求的面积.
【答案】(1)
(2)
(3)5
【分析】(1)设圆的一般方程为,将圆上三点坐标代入方程,得到一个三元一次方程组,解方程组即可求出、、的值.
(2)先求出弦中点坐标,再根据两直线垂直斜率之积为求出垂直平分线的斜率,最后利用点斜式求出直线方程.
(3)可先求出的长度,再求出点到直线的距离,根据三角形面积公式计算.
【详解】(1)设圆的一般方程为.
将,,分别代入方程可得:
解得,,.
所以圆的一般方程为.
(2)先求中点坐标,,,中点坐标为.,则弦垂直平分线的斜率为.
根据点斜式可得弦垂直平分线的方程为,即.
(3).
直线的方程为,即.
点到直线的距离.
所以的面积.
【考点3:圆的一般方程与标准方程之间的互化】
1.(2025·山西晋中·三模)已知圆C的一般方程为,则圆C的圆心坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由一般方程得到标准方程即可求解.
【详解】由,
得,
可知圆C的圆心坐标为.
故选:C
2.(多选)(24-25高二上·云南玉溪·期末)已知圆的一般方程为,则( )
A.该圆圆心坐标为 B.该圆圆心坐标为
C.该圆半径为5 D.该圆半径为
【答案】BD
【分析】利用配方法整理圆的方程,结合圆的标准方程,可得答案.
【详解】圆转化为,其圆心坐标为,半径为.
故选:BD.
3.(24-25高二下·云南红河·期末)已知圆的圆心坐标为,则的半径为 .
【答案】
【分析】根据圆的一般方程配方得到圆的标准方程,求出圆心坐标的表达式 ,求出、,进而计算出半径即可.
【详解】由,有,
因为圆心坐标公式为,所以,,
所以的半径为.
故答案为:
4.(24-25高二下·上海·期末)设实数,圆的面积为,则 .
【答案】
【分析】将一般方程化成标准方程后可得圆的半径,结合已知面积可求参数的值.
【详解】圆的标准方程为,
故,故(负解舍去),
故答案为:.
5.(24-25高三下·上海·阶段练习)设实数,圆:的面积为,则 .
【答案】
【分析】根据圆的面积可求出圆的半径,再根据圆的标准式即可求解.
【详解】设圆的半径为r,则由题意得面积为,所以,
将圆一般式化为标准式得,
又,
所以,所以.
故答案为:.
【考点4:二元二次方程与圆的方程】
1.(24-25高二上·宁夏吴忠·期中)若方程表示圆,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将方程化成,再利用条件,即可求解.
【详解】因为方程可变形为,
由题知,得到,
故选:C.
2.(2025·贵州黔南·三模)“关于,的方程:表示圆”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】根据方程表示圆求出参数的取值范围,再由充分条件、必要条件的定义判断即可.
【详解】若关于,的方程:表示圆,则,解得或,
因为真包含于,
所以“关于,的方程:表示圆”是“”的必要不充分条件.
故选:B
3.(2025·贵州贵阳·模拟预测)“”是“方程表示圆”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】根据题意,化为圆的方程为标准方程,结合圆的方程,以及充分条件、必要条件的判定方法,即可求解.
【详解】由方程,可得,
若时,可得,此时方程表示圆,即充分性成立;
反之:方程表示圆时,
例如:当时,方程可化为也可以表示圆,所以必要性不成立,
所以“”是“方程表示圆”的充分不必要条件.
故选:A
4.(24-25高二上·河南信阳·期末)圆的圆心在第三象限,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先将圆方程化为标准方程,根据圆心所在象限以及半径为正列出不等式组,求解即可.
【详解】由,配方得
,圆心坐标为.
因为圆心在第三象限,所以,解得.
故选:A
5.(24-25高二上·贵州铜仁·期末)已知方程表示圆,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据方程表示圆的条件列不等式,由此求得的取值范围.
【详解】依题意,,
,解得,
所以的取值范围是.
故选:B
6.(24-25高一下·重庆·期末)若方程表示圆,且圆心位于第四象限,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将方程化成,再利用条件列不等式求解即可.
【详解】因为方程可变形为,
由题知,解得,实数的取值范围是.
故选:C
7.(24-25高二下·上海嘉定·期中)已知表示圆,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】将方程变形,利用方程表示的曲线为圆可得出关于的等式,求出的值,然后代值检验即可得解.
【详解】由题意知,由可得,
所以,即,解得或,
当时,方程为,可化为,不合题意;
当时,方程为,可化为,符合题意,
所以.
故选:.
8.(2025·上海杨浦·模拟预测)设.已知方程表示的曲线是一个圆,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据圆的标准方程性质,将一般方程变形标准方程,求出范围.
【详解】因为,变形得,
所以,解得.
故答案为:.
【考点5:圆过定点问题】
1.(23-24高二上·湖北荆州·期末)圆恒过的定点为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】将方程进行变形整理,解方程组即可求得结果.
【详解】圆的方程化为,
由得或,
故圆恒过定点.
故选:D.
2.若圆过坐标原点,则实数m的值为( )
A.1 B.2 C.2或1 D.-2或-1
【答案】A
【分析】把坐标代入圆方程求解.注意检验,方程表示圆.
【详解】将代入圆方程,得,解得或2,当时,,舍去,所以.
故选:A.
3.点是直线上任意一点,是坐标原点,则以为直径的圆经过定点( )
A.和 B.和 C.和 D.和
【答案】D
【分析】设点,求出以为直径的圆的方程,并将圆的方程变形,可求得定点坐标.
【详解】设点,则线段的中点为,
圆的半径为,
所以,以为直径为圆的方程为,
即,即,
由,解得或,
因此,以为直径的圆经过定点坐标为、.
故选:D.
4.已知方程表示的曲线恒过第三象限内的一个定点,若点又在直线:上,则
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】把方程化为,解方程组,即得定点的坐标.把点的坐标代入直线的方程,即得答案.
【详解】方程可化为.
曲线恒过定点,,解得或.
点在第三象限,,代入直线的方程,
可得.
故选:.
【点睛】本题主要考查曲线过定点,属于中档题.
5.对任意实数,圆恒过定点,则定点坐标为 .
【答案】或
【分析】由已知得,从而,由此能求出定点的坐标.
【详解】解:,即,
令,解得,,或,,
所以定点的坐标是或.
故答案为:或.
6.判别方程(k为参数,)表示何种曲线?找出通过定点的坐标.
【答案】圆心在,半径为的圆;定点的坐标为
【分析】由题通过配方整理可得方程表示圆,将原方程整理为关于k的方程可得定点.
【详解】将原方程整理得,
即,
方程表示圆心在,半径为的圆,
将原方程整理为关于k的方程:,
由
解得
即圆过定点.
7.(2024高二·全国·专题练习)已知曲线:.
(1)当取何值时,方程表示圆?
(2)求证:不论为何值,曲线必过两定点.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
【分析】(1)当时,方程为表示一条直线,当时,化简整理已知方程,可知满足圆的方程;
(2)将已知方程整理为,从而可得方程组,解方程组求得两定点坐标,结论可证得.
【详解】(1)当时,方程为表示一条直线.
当时,,
整理得,
由于,
所以时,方程表示圆.
(2)证明:方程变形为,
由于取任何值,上式都成立,则有,
解得或,
所以曲线必过定点,,
即无论为何值,曲线必过两定点.
【考点6:点与圆的位置关系的判断】
1.(22-23高二上·吉林·期中)点与圆的位置关系是( )
A.在圆内 B.在圆外 C.在圆上 D.不确定
【答案】B
【分析】将点代入圆方程,和9比较大小即可.
【详解】将点代入圆的方程得,则点在圆外,
故选:B.
2.若点,圆的一般方程为,则点A与圆位置关系( )
A.圆外 B.圆内且不是圆心 C.圆上 D.圆心
【答案】C
【分析】根据题意,将点A的坐标代入圆的方程,结合点与圆的位置关系,分析的答案.
【详解】解:根据题意,圆的一般方程为,
将点代入,可得,则点A在圆上,
故选:C.
3.已知点,圆,则( )
A.A,B都在C内 B.A在C外,B在C内
C.A,B都在C外 D.A在C内,B在C外
【答案】D
【解析】根据点与圆的位置关系的判定方法,代入即可求解.
【详解】由题意,,所以A在C内,B在C外.
故选:D.
4.(24-25高二上·安徽黄山·期末)已知是方程的两个不等实数根,则点与圆 的位置关系是( )
A.点在圆内 B.点在圆上
C.点在圆外 D.无法确定
【答案】C
【分析】先由根与系数的关系找到所满足的条件,再判断点与圆的位置关系.
【详解】因为是方程的两个不等实数根,且.
所以,.
所以点在圆外.
故选:C.
5.已知圆的方程为,则点的位置是( )
A.在圆内 B.在圆上 C.在圆外 D.不能确定
【答案】C
【分析】求出圆心和半径,利用圆心到的距离与半径比较可得位置关系.
【详解】解:圆的方程为的圆心,半径为
圆心到点的距离的平方为:
,
故选:.
【点睛】本题考查点与圆的位置关系,利用了两点间的距离公式,考查计算能力,是基础题.
6.(2025·四川绵阳·模拟预测)“或”是“定点在圆的外部”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】由定点在圆的外部得,求得k的取值范围,结合充分,必要条件的意义可得结论.
【详解】定点在圆的外部,
,化简得,
k的取值范围:或,
所以或”是“定点在圆的外部”的必要不充分条件.
故选:B.
【考点7:圆有关的轨迹问题】
1.(22-23高二上·四川成都·阶段练习)若两定点,,动点M满足,则M点的轨迹围成区域的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据给定条件求出动点M的轨迹方程,再确定轨迹即可计算作答.
【详解】设,依题意,,化简整理得:,
因此,动点M的轨迹是以原点为圆心,2为半径的圆,
所以动点M的轨迹围成区域的面积为.
故选:D
2.(24-25高二上·广东·阶段练习)古希腊著名数学家阿波罗尼斯发现:平面内到两个定点的距离之比为定值(且)的点的轨迹是一个圆.后来,人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知动点在边长为6的正方形内(包含边界)运动,且满足,则动点的轨迹长度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,根据题意求得动点的轨迹为以为圆心、4为半径的圆的一部分,结合图形分析可知圆心角,即可得结果.
【详解】如图,以为原点,所在直线为轴,建立平面直角坐标系,
则,,
设,因为,
即,整理得.
所以动点的轨迹为以为圆心、4为半径的圆的一部分.
设圆与线段交于点,与线段交于点,
因为在中,,,则,
可知,所以点的轨迹长度为.
故选:D.
3.(23-24高二上·河北唐山·期末)线段长度为4,其两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,则线段中点的轨迹所围成图形的面积为( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】D
【分析】利用几何法直接求出轨迹方程,进而由圆的面积公式求解.
【详解】,设为线段中点,
,设,则,即.
则线段中点的轨迹是以坐标原点为圆心,2为半径的圆;
故线段中点的轨迹所围成图形的面积为.
故选:D
4.一条定长为的线段,点在轴上,点在轴上滑动.求线段的中点的轨迹方程.
【答案】
【分析】设的中点坐标为,当、均不与原点重合时,由直角三角形斜边的中线等于斜边的一半可得中点轨迹,验证、有一点与原点重合时成立得答案.
【详解】当时,,即的轨迹是以原点为圆心,为半径的圆,方程是(且).
当点为原点时,或,当点在原点时,或,
点的轨迹方程是.
5.已知点和点,以为斜边,求直角顶点A的轨迹方程.
【答案】(除去两点
【分析】根据圆的定义可以求解,或直接设A(x,y),由求解.
【详解】方法一:设点,
,,,,
由题意可知:,
,,
整理得:,
三点不共线,
应去除.
直角顶点的轨迹方程为:(除去两点.
方法二:设BC中点为D(),则DB=DC=DA,即A在以D为圆心,为半径的圆上(不能和B、C重合),
故A的轨迹方程为(除去两点).
6.已知线段AB的端点B的坐标是(4,3),端点A在圆(x+1)2+y2=4上运动,求线段AB的中点M的轨迹.
【答案】
【分析】设中点 、点 ,由中点的性质,建立等式,再将代入圆,化简即可得出答案.
【详解】设点M的坐标为、点A的坐标为.
由题意得,∴,
又∵点在圆上,
∴.
即.
故线段AB的中点M的轨迹是以点为圆心,以1为半径的圆.
【点睛】本题考查轨迹方程,属于中档题.解本类题型的思路是:设出所求点与已知曲线上的关系点,根据关系式列出方程,利用将表示出来,代入已知曲线,化简得出结论.
7.(24-25高二上·上海徐汇·期末)已知圆过三个点.
(1)求圆的方程;
(2)过原点的动直线与圆相交于不同的两点,求线段的中点的轨迹.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设圆的方程为,列出方程组,求得的值,即可求得圆的方程;
(2)根据题意得到,得出在以为直径的圆上,得到以为直径的圆的方程,再联立两圆的方程组,求得交点坐标,即可得到点的轨迹方程.
【详解】(1)解:设圆的方程为,
因为圆过三个点,
可得,解得,
所以圆的方程为,即.
(2)解:因为为线段的中点,且,所以在以为直径的圆上,
以为直径的圆的方程为,
联立方程组,解得或,
所以点的轨迹方程为.
【考点8:与圆有关的对称问题】
1.(24-25高二上·重庆·期中)已知圆M:,求圆M关于直线l:的对称圆方程( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设对称圆的圆心,解方程组即得解.
【详解】圆的圆心为,设对称圆的圆心为,
依题意得,解得,
又圆的半径与对称圆的半径相等,
所以对称圆的方程为.
故选:D.
2.(23-24高二上·河南周口·期末)若曲线上相异两点P、Q关于直线对称,则k的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】根据圆上的任意两点关于直径对称即可求解.
【详解】若曲线上相异两点P、Q关于直线对称,
则圆心在直线上,故代入解得,
故选:D.
3.(2024高三·全国·专题练习)若圆的半径为1,其圆心与点关于直线对称,则圆的标准方程为 .
【答案】
【分析】先由对称性求出圆的圆心,结合半径即得圆的方程.
【详解】由圆心与点关于直线对称,可得圆心的坐标为,
又圆的半径为1,圆的标准方程为.
故答案为:.
4.(22-23高二上·贵州六盘水·阶段练习)若圆与圆关于直线对称,则直线的方程为 .
【答案】
【分析】由题意,得出直线是两圆圆心的对称轴,依次求得的中点坐标和斜率,即可由点斜式方程写出直线的方程.
【详解】依题意,直线是两圆圆心的对称轴.
由可得,由可得,
则的中点为,因,故直线的斜率为,
故直线的方程为:,即.
故答案为:.
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知圆,圆与圆关于直线对称,则圆的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据对称分析可知圆的圆心坐标为,半径为1,即可得圆的方程.
【详解】由题意可知:圆的圆心为,半径为1,
若圆与圆关于直线对称,则圆的圆心坐标为,半径为1,
所以圆的标准方程为.
故答案为:
6.(23-24高二上·福建福州·期末)已知关于直线对称,点,都在上.
(1)求线段垂直平分线的方程;
(2)求的标准方程
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求线段的中点,且斜率不存在,写出方程;
(2)解法一:由题意,设,将点代入得方程;
解法二:求出直线与直线的交点为圆心,可得方程.
【详解】(1)因为点,,
所以线段的中点为
因为直线的斜率为,所以垂直平分线的斜率不存在.
所以垂直平分线的方程为;
(2)解法一:因为关于直线对称,则可设的方程为,
又因为点,在上,所以,
解得,
所以的标准方程为.
解法二:因为直线与直线的交点为圆心,
由,解得,
故圆心.
又因为.
所以的标准方程为.
【考点9:与圆有关的最值问题】
1.(24-25高二上·河南濮阳·期中)若圆过,两点,则当圆的半径最小时,圆的标准方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据给定条件,求出以为直径的圆的方程即可.
【详解】依题意,线段的中点,,
圆过,两点,当圆的半径最小时,线段为圆的直径,
所以圆的标准方程为.
故选:D
2.(23-24高二上·山东·阶段练习)方程表示圆心在轴上的圆,当半径最小时,方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】分析得,再化为标准方程,利用二次函数的性质得到半径的最小值即可.
【详解】由题意得,则,
,
则,对称轴为,代入得最小值为,
此时圆的方程为.
故选:D.
3.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)若圆经过坐标原点,且圆心在直线上运动,当半径最小时,圆的方程为 .
【答案】
【分析】根据圆心在直线上设出圆心坐标,再根据圆过坐标原点及圆心与圆上任一点距离即为半径列等式即可,再进行配方即可得到半径最小时的圆心坐标,最后写圆的方程即可.
【详解】由题意圆心在直线上运动,设圆心坐标为.
又圆经过坐标原点,即,整理得.
当半径最小时,,则圆心为.
故圆的方程为.
故答案为:.
4.(2023高三·全国·专题练习)已知圆C:,则当圆C的面积最小时,圆上的点到坐标原点的距离的最大值为 .
【答案】/
【分析】利用配方法,结合二次函数的性质、圆的几何性质进行求解即可.
【详解】,
所以半径,当且仅当时,半径最小,
此时圆心为,圆心到原点的距离为,
因为,
所以原点在圆外,根据圆的性质,
圆上的点到坐标原点的距离的最大值为,
故答案为:
5.(22-23高二上·四川巴中·期末)已知圆C过点,当圆C到原点O的距离最小时,圆C的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据圆的几何性质可知圆C到原点O的距离最小时,则,进而联立直线方程可得圆心坐标,即可求解.
【详解】由可得线段中点坐标为,又,
所以垂直平分线的方程为,所以圆心C在线段垂直平分线上,
当圆C到原点O的距离最小时,则,所以直线方程为,
联立,所以圆心,
又半径,故圆的方程为:
故答案为:
6.(23-24高二上·湖南·阶段练习)若,是平面内不同的两定点,动点满足(且),则点的轨迹是一个圆,这个轨迹最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知点,,,动点满足,则的最大值为 .
【答案】
【分析】根据阿波罗尼斯圆定义可确定,利用三角形三边关系可知当,,三点共线时,,即为所求最大值.
【详解】设,则,整理得,
则是圆:上一点,
由,得,如图所示
故,
当且仅当,,三点共线,且在之间时取得最大值.
又因为,
所以的最大值为.
故答案为:.
【考点10:圆的方程的实际应用】
1.(24-25高二上·北京丰台·期中)赵州桥,又名安济桥,位于河北省石家庄市赵县的洨河上,距今已有多年的历史,是保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥,其高超的技术水平和不朽的艺术价值,彰显了中国劳动人民的智慧和力量.2023年以来,中国文旅市场迎来强劲复苏,某地一旅游景点为吸引游客,参照赵州桥的样式在景区兴建圆拱桥,该圆拱桥的圆拱跨度为,拱高为,在该圆拱桥的示意图中建立如图所示的平面直角坐标系.
(1)求这座圆拱桥的拱圆的方程;
(2)若该景区游船宽,水面以上高,试判断该景区游船能否从桥下通过,并说明理由.
【答案】(1)
(2)可以从不桥下通过,理由见解析
【分析】(1)设这座圆拱桥的拱圆的一般方程为,将,,,代入化简即可得出答案;
(2)将当代入圆的方程求出,与相比即可得出答案.
【详解】(1)设这座圆拱桥的拱圆的一般方程为,
因为该拱圆过,,,
所以,解得.
所以拱圆的一般方程为,
即.
(2)当时,,
得
所以该景区游船不可以从桥下通过.
2.(24-25高二·全国·课后作业)为了制作圆拱形的蔬菜大棚的侧立面钢架,需要根据圆拱高OC、跨度MN、竖梁BN和各竖梁间距的尺寸,来计算出每根竖梁,的长度(如图).请你设计一种计算的方法.
【答案】答案见解析.
【分析】建立平面直角坐标系,根据对称性设圆的方程,由条件求出方程,
再把点的横坐标代入圆的方程即可求解.
的横坐标
【详解】以MN和OC所在的直线分别为x轴,y轴,这两条直线的交点为原点建立平面直角坐标系,如图,
设圆的方程为,可由的数据获得点N,
C的坐标,即可求出方程中b,r的值,然后由各竖梁间距的数据得到点
的横坐标,代入圆的方程可算出两点的纵坐标,进而可以确定竖梁,的长度.
3.(24-25高二·全国·课后作业)如图所示,某隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形的三边构成.已知隧道总宽度为,行车道总宽度为,侧墙高,为,弧顶高为.
(1)以所在直线为轴,所在直线为轴,为单位长度建立平面直角坐标系,求圆弧所在的圆的标准方程;
(2)为保证安全,要求隧道顶部与行驶车辆顶部(设为平顶)在竖直方向上的高度之差至少为,问车辆通过隧道的限制高度是多少?
【答案】(1);(2).
【分析】(1)设出圆的方程,代入即可求解;
(2)设限高为,作,求出点P的坐标,即可得出答案.
【详解】(1)由题意,有,,.
所求圆的圆心在轴上,设圆的方程为(,),
,都在圆上,
,解得.
圆的标准方程是.
(2)设限高为,作,交圆弧于点,
则.
将点的横坐标代入圆的方程,得,
得或(舍去).
.
故车辆通过隧道的限制高度为.
4.(24-25高二上·北京海淀·期中)如图所示,一隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形构成.已知隧道总宽度AD为m,行车道总宽度BC为m,侧墙EA、FD高为2m,弧顶高MN为5m.
(1)建立直角坐标系,求圆弧所在的圆的方程;
(2)为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上的高度之差至少要有0.5m.请计算车辆通过隧道的限制高度是多少.
【答案】(1)x2+(y+3)2=36
(2)3.5米
【分析】(1)以EF所在直线为x轴,以MN所在直线为y轴,以1m为单位长度建立直角坐标系.设圆的方程为x2+(yb)2=r2,通过F,M在圆上,求出参数值,得到圆的方程.
(2)设限高为h,作CP⊥AD交圆弧于P,则|CP|=h+0.5,将P的横坐标x代入圆的方程,求出y,然后求出限高.
【详解】(1)以EF所在直线为x轴,以MN所在直线为y轴,以1m为单位长度建立直角坐标系,则E(3,0),F(3,0),M(0,3),
由所求圆的圆心在y轴上,可设圆为x2+(yb)2=r2,
又F,M在圆上,则,解得b=3,r2=36.
∴圆的方程为x2+(y+3)2=36.
(2)设限高为h,作CP⊥AD交圆弧于P,则|CP|=h+0.5,
将P的横坐标x代入圆的方程,有,得y=2或y=8(舍),
∴h=|CP|0.5=(y+|DF|)0.5=(2+2)0.5=3.5(m).
答:车辆通过隧道的限制高度是3.5米.
5.(24-25高二上·广东佛山·期末)党的二十大报告提出要加快建设交通强国.在我国万平方千米的大地之下拥有超过座,总长接近赤道长度的隧道(约千米).这些隧道样式多种多样,它们或傍山而过,上方构筑顶棚形成“明洞”﹔或挂于峭壁,每隔一段开出“天窗”形成挂壁公路.但是更多时候它们都隐伏于山体之中,只露出窄窄的出入口洞门、佛山某学生学过圆的知识后受此启发,为山体隧道设计了一个圆弧形洞门样式,如图所示,路宽为米,洞门最高处距路面米.
(1)建立适当的平面直角坐标系,求圆弧的方程.
(2)为使双向行驶的车辆更加安全,该同学进一步优化了设计方案,在路中间建立了米宽的隔墙.某货车装满货物后整体呈长方体状,宽米,高米,则此货车能否通过该洞门?并说明理由.
【答案】(1)
(2)不能,理由见解析
【分析】(1)以点为坐标原点,、所在直线分别为、轴建立平面直角坐标系,分析可知圆心在轴上,设圆心坐标为,设圆的半径为,将点、的坐标代入圆的方程,求出、的值,结合图形可得出圆弧的方程;
(2)求出货车右侧的最高点的坐标,代入圆弧的方程,可得出结论.
【详解】(1)解:以点为坐标原点,、所在直线分别为、轴建立如下图所示的平面直角坐标系,
则点、,由圆的对称性可知,圆心在轴上,
设圆心坐标为,设圆的半径为,则圆弧所在圆的方程为,
因为点、在圆上,则,解得,。
所以,圆弧所在圆的方程为,
因此,圆弧的方程为.
(2)解:此火车不能通过该路口,
由题意可知,隔墙在轴右侧米,车宽米,车高米,
所以货车右侧的最高点的坐标为,
因为,因此,该货车不能通过该路口.
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