2.4.2 圆的一般方程 课件-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
2026-08-07
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63页
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教A版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 2.4.2圆的一般方程 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 5.24 MB |
| 发布时间 | 2026-08-07 |
| 更新时间 | 2026-08-07 |
| 作者 | xkw_026591929 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59117022.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦“圆的一般方程”,核心内容包括方程辨析、与标准方程互化及求解。课堂导入从圆的标准方程展开,通过展开式引出一般方程形式,搭建从已知到未知的学习支架,衔接前后知识脉络。
其亮点在于以问题驱动探究,通过问题引导学生分析方程表示圆的条件,培养数学眼光中的抽象能力。例题采用待定系数法与几何法对比,如例3求过三点的圆方程,发展数学思维的推理与运算能力。知识梳理用表格和注意点总结,体现数学语言的简洁表达。学生能深化理解,教师可高效开展教学。
内容正文:
圆的一般方程
第二章 2.4.2
学习目标
1.理解圆的一般方程与一般形式的二元二次方程之间的联系.
2.能对圆的一般方程和标准方程进行互化,能正确理解圆的一般方程中系数所满足的条件.(重点)
3.会求圆的一般方程.(重点)
前面我们已讨论了圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,现将其展开可得x2+y2-2ax-2by+a2+b2-r2=0.可见,任何一个圆的方程都可以变形为x2+y2+Dx+Ey+F=0的形式.请大家思考一下,形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的方程表示的曲线是不是圆?下面我们来探讨这一方面的问题.
导语
3
内容索引
01
02
求圆的一般方程
圆的一般方程的辨析
04
随堂演练
03
课时对点练
01
圆的一般方程的辨析
问题
1
提示 将方程x2+y2+Dx+Ey+F=0配方可得,+=,当D2+E2-4F>0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆.
如果方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆,需要满足什么条件?
角度1 探究圆的一般方程
问题
2
提示 ①当D2+E2-4F=0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示点.
②当D2+E2-4F<0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0不表示任何图形.
当D2+E2-4F=0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示什么图形?当D2+E2-4F<0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示什么图形?
1.圆的一般方程:当D2+E2-4F>0时,二元二次方程 叫做圆的一般方程.
2.方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示的图形
知识梳理
x2+y2+Dx+Ey+F=0
条件 图形
D2+E2-4F<0 不表示任何图形
D2+E2-4F=0 表示一个点
D2+E2-4F>0 表示以 为圆心,以 为半径的圆
(1)二元二次方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆,需x2和y2的系数相同且不为0,没有xy这样的二次项.
(2)二元二次方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是D2+E2-4F>0.
注意点
9
(1)若方程x2+y2-4mx+2my+20m-20=0表示圆,求实数m的取值范围.
例1
方法一 由题意得(-4m)2 + (2m)2 -4(20m-20)>0,
即16m2+4m2-80m + 80= 20(m-2)2>0,解得m≠2.所以当m≠2 时,原方程表示圆.
方法二 原方程可化为(x-2m)2+(y+m)2=5(m-2)2,当m≠2时,原方程表示圆.
解:
10
(2)若点P(2,-1)在圆x2+y2-x+2y+2k=0的外部,则实数k的取值范围是
A. B.
C. D.
例1
√
解析:
由已知圆x2+y2-x+2y+2k=0,则1+4-8k>0,即5-8k>0,
又点P在圆外,则1+2k>0,
联立
解得-<k<,故实数k的取值范围为.
11
圆的一般方程的辨析
(1)由圆的一般方程的定义,若D2+E2-4F>0成立,则表示圆,否则不表示圆.
(2)将方程配方后,根据圆的标准方程的特征求解.
反思感悟
12
(1)若关于x,y的方程x2+y2+mx-2y+m=0有实数解,则实数m的取值范围为
A.(-∞,1)∪(4,+∞) B.(-∞,1]∪[4,+∞)
C.(1,4) D.[1,4]
跟踪训练1
√
解析:
因为关于x,y的方程x2+y2+mx-2y+m=0有实数解,
所以方程x2+y2+mx-2y+m=0表示圆或点,
则m2+(-2)2-4×m≥0,即m2-5m+4≥0,
解得m≤1或m≥4.
13
(2)已知点(1,m)在圆x2+y2-2mx+2m2-2=0内,则实数m的取值范围是
.
解析:
由于圆x2+y2-2mx+2m2-2=0,即(x-m)2+y2=2-m2,
故2-m2>0,则-<m<;
又点(1,m)在圆x2+y2-2mx+2m2-2=0内,故12+m2-2m+2m2-2<0,
即3m2-2m-1<0,解得-<m<1,
综上,实数m的取值范围为.
14
(1)设圆x2+y2+4x-2y-4=0的圆心为M,半径为r,则
A.M(2,-1),r=9
B.M(-2,1),r=9
C.M(2,-1),r=3
D.M(-2,1),r=3
例2
角度2 求圆心和半径
√
解析:
将x2+y2+4x-2y-4=0转化为(x+2)2+(y-1)2=9,
可得圆心M(-2,1),半径r=3.
15
(2)当圆C:x2+y2-4x-2my+2m=0的面积最小时,m的值为
A.4 B.3 C.2 D.1
√
解析:
由圆C:x2+y2-4x-2my+2m=0,得圆C的标准方程为(x-2)2+(y-m)2=m2-2m+4,从而对于圆C的半径r有r2=m2-2m+4=(m-1)2+3≥3,所以当m=1时,r2取得最小值,此时圆C的面积最小.
16
一般方程下求圆的圆心和半径
(1)代入公式:圆心,半径r=.
(2)转化为标准方程,再根据标准方程求出圆心和半径.
反思感悟
17
已知圆x2+y2-2ax+4a=0的圆心在x轴的正半轴上,则实数a的取值范围为
A.(0,4) B.(-∞,0)
C.(4,+∞) D.(-∞,0)∪(4,+∞)
跟踪训练2
解析:
因为圆x2+y2-2ax+4a=0的标准方程为(x-a)2+y2=a2-4a,
所以圆心为点(a,0),半径r=,
由题意,得解得a>4,
即实数a的取值范围是(4,+∞).
√
18
02
求圆的一般方程
(课本例4)求过三点O(0,0),M1(1,1),M2(4,2)的圆的方程,并求这个圆的圆心坐标和半径.
例3
解:
方法一 设圆的方程是
x2+y2+Dx+Ey+F=0. ①
因为O,M1,M2三点都在圆上,所以它们的坐标都是方程①的解.把它们的坐标依次代入方程①,得到关于D,E,F的一个三元一次方程组
20
(课本例4)求过三点O(0,0),M1(1,1),M2(4,2)的圆的方程,并求这个圆的圆心坐标和半径.
例3
解:
解这个方程组,得
所以,所求圆的方程是x2+y2-8x+6y=0.
由前面的讨论可知,所求圆的圆心坐标是(4,-3),
半径r==5.
21
(课本例4)求过三点O(0,0),M1(1,1),M2(4,2)的圆的方程,并求这个圆的圆心坐标和半径.
例3
解:
方法二 OM1的中点为,=1,
∴OM1的垂直平分线的方程为y-=-,即y=-x+1,
同理可得OM2的垂直平分线的方程为y=-2x+5,
联立解得即圆心为(4,-3),
半径为=5.故所求圆的方程为(x-4)2+(y+3)2=25.
22
在平面直角坐标系中,A(-1,5),B(5,5),C(6,-2),D(-2,-1)四个点能否在同一个圆上?
例3
解:
设过A,B,C三点的圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则解得
所以过A,B,C三点的圆的方程为x2+y2-4x-2y-20=0.
将点D(-2,-1)代入方程,等式不成立.
故A,B,C,D四点不在同一个圆上.
23
求圆的方程的策略
(1)几何法:由已知条件通过几何关系求得圆心坐标、半径,得到圆的方程.
(2)待定系数法:选择圆的一般方程或标准方程,根据条件列出关于D,E,F或a,b,r的方程组,解出系数得到圆的方程.
反思感悟
24
已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆心在直线x+y-1=0上,且圆心在第二象限,半径长为,求圆的一般方程.
跟踪训练3
解:
圆心C,
∵圆心在直线x+y-1=0上,
∴---1=0,
即D+E=-2. ①
又∵半径长r==,
∴D2+E2=20. ②
25
已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆心在直线x+y-1=0上,且圆心在第二象限,半径长为,求圆的一般方程.
跟踪训练3
解:
由①②可得或
又∵圆心在第二象限,
∴-<0,即D>0.则
故圆的一般方程为x2+y2+2x-4y+3=0.
26
课堂小结
1.知识清单:
(1)圆的一般方程的辨析.
(2)求圆的一般方程.
2.方法归纳:待定系数法、几何法.
3.常见误区:忽视圆的一般方程表示圆的条件.
27
03
随堂演练
1
2
3
4
1.若x2+y2-x+y-2m=0是一个圆的方程,则实数m的取值范围是
A. B.
C. D.
解析:
根据题意,得(-1)2+12-4×(-2m)>0,
所以m>-.
√
2.已知圆x2+y2+Dx+Ey+F=0的圆心坐标为(-2,3),则D,E分别为
A.4,-6 B.-4,-6
C.-4,6 D.4,6
解析:
圆x2+y2+Dx+Ey+F=0的圆心坐标为,
又已知该圆的圆心坐标为(-2,3),
∴-=-2,-=3,
∴D=4,E=-6.
1
2
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4
√
1
2
3
4
3.若直线3x-4y+12=0与两坐标轴的交点分别为A,B,则过A,B及原点O三点的圆的方程是
A.x2+y2+4x-3y=0 B.x2+y2-4x-3y=0
C.x2+y2+4x+3y=0 D.x2+y2-4x+3y=0
√
解析:
不妨令A(0,3),B(-4,0),设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则解得
则所求圆的方程为x2+y2+4x-3y=0.
1
2
3
4
4.若点P(1,2)在圆x2+y2-x+y+k=0外,则实数k的取值范围为 .
解析:
因为点P(1,2)在圆x2+y2-x+y+k=0外,
则
解得-6<k<.
04
课时对点练
答案
1
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12
对一对
13
14
15
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B A A A A C CD
题号 9 11 12 13
答案 (-,0)∪(0,) C ABC 9+4
10.
答案
1
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4
5
6
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10
11
12
(1)解 圆的方程x2+y2+2(m-1)x-4my+5m2-2m-8=0,
可化为[x+(m-1)]2+(y-2m)2=9,
∴圆心坐标为(1-m,2m),半径为3.
(2)证明 设圆心为(x,y),
由(1)可知则2x+y=2,
∴不论m为何实数,该圆的圆心恒在直线2x+y-2=0上,
由(1)可得,圆的半径为定值3,
故不论m为何实数,该方程表示圆心在同一直线上的等圆.
13
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答案
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11
12
(1)当x1=1时,y1=1,即A(1,1),
由线段AB的垂直平分线的方程为x+4y-22=0,可得kAB=4,
所以直线AB的方程为y-1=4(x-1),即4x-y-3=0,
联立y=x2,消去y,可得x2-4x+3=0,
解得x=1或x=3,
即B(3,9),所以kBC==2,
所以直线BC的方程为y-9=2(x-3),
即2x-y+3=0.
14.
13
14
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答案
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11
12
(2)由(1)知A(1,1),B(3,9),C(-1,1),
设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则
解得
即△ABC外接圆的方程为x2+y2-11y+9=0.
14.
13
14
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答案
1
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11
12
(1)因为点A(0,t)满足x2+y4=4,则t4=4,解得t=-或t=(舍去),故A(0,-),
设△ABC的外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则解得
故△ABC的外接圆的方程为x2+y2-x-2=0,又△ABC是锐角三角形,
所以△ABC的最小覆盖圆的方程为x2+y2-x-2=0.
15.
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14
15
答案
1
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12
(2)因为线段BD的最小覆盖圆是以BD为直径的圆,所以线段BD的最小覆盖圆的方程为x2+y2=4,又|OA|=|OC|=<2,
故点A,C在圆x2+y2=4内,所以四边形ABCD的最小覆盖圆的方程为x2+y2=4.
(3)因为平面图形W是中心对称图形,设P(a,b)是平面图形W上的一点,
则|OP|2=a2+b2=-b4+b2+4=-+(-≤b≤),
当b2=,即b=±时,|OP|取得最大值,
故平面图形W的最小覆盖圆的方程为x2+y2=.
15.
13
14
15
1.方程x2+y2+2ax-2y+a2+a=0表示圆,则实数a的取值范围是
A.a≤1 B.a<1
C.a>1 D.0<a<1
答案
1
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11
12
基础巩固
13
14
15
解析:
由D2+E2-4F>0,得(2a)2+(-2)2-4(a2+a)>0,即4-4a>0,解得a<1.
√
2.若圆x2+y2-2x-8y+13=0的圆心到直线ax+y-1=0的距离为1,则a等于
A.- B.- C. D.2
√
答案
1
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6
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15
解析:
由x2+y2-2x-8y+13=0得(x-1)2+(y-4)2=4,所以圆心为(1,4),因为圆x2+y2-2x-8y+13=0的圆心到直线ax+y-1=0的距离为1,所以=1,解得a=-.
3.已知点E(1,0)在圆x2+y2-4x+2y+5k=0的外部,则实数k的取值范围是
A. B.
C. D.
解析:
方程表示圆的条件是(-4)2+22-4×5k>0,解得k<1;点E在圆的外部的条件为12+02-4×1+2×0+5k>0,解得k>,所以k的取值范围为.
答案
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√
4.直线+=1与x轴、y轴分别交于点A,B,以线段AB为直径的圆的方程为
A.x2+y2-4x-2y=0 B.x2+y2-4x-2y-1=0
C.x2+y2-4x-2y+1=0 D.x2+y2-2x-4y=0
√
解析:
由直线截距式方程知,A(4,0),B(0,2),所以AB的中点坐标为(2,1),且|AB|==2,所以以AB为直径的圆的圆心为(2,1),半径为,
所以以线段AB为直径的圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=5,
化为一般方程为x2+y2-4x-2y=0.
答案
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5.已知直线l:x+my+2=0,若圆C:x2+y2-6x+4y-3=0上存在两点P,Q关于直线l对称,则m的值为
A. B. C. D.5
答案
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5
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15
解析:
由圆C:x2+y2-6x+4y-3=0,得圆C的圆心坐标为(3,-2),又圆C上存在两点P,Q关于直线l对称,所以直线l经过圆C的圆心,
从而3-2m+2=0,解得m=.
√
6.当方程x2+y2+kx+2y+k2=0所表示的圆取得最大面积时,直线y=(k-1)x+2的倾斜角α等于
A. B. C. D.
答案
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15
√
解析:
x2+y2+kx+2y+k2=0化为标准方程为+(y+1)2=1-k2,
所以当k=0时圆的半径最大,面积也最大,
此时直线的斜率为-1,故倾斜角为.
7.(多选)若曲线C:x2+y2+2ax-4ay+5a2-4=0上所有的点均在第二象限内,则a的可能取值为
A.1 B.2 C.3 D.4
答案
1
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15
√
√
答案
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15
解析:
曲线C的方程可转化为
(x+a)2+(y-2a)2=4,
∴曲线C是圆心为(-a,2a),半径为2的圆.
∵曲线C上所有的点均在第二象限内,
∴
解得a>2,
∴a的取值范围是(2,+∞).
8.已知三点A(1,0),B(0,),C(2,),则△ABC的外心到原点的距
离为 .
答案
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15
解析:
设△ABC的外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则解得
所以△ABC的外心为,所求距离为=.
9.若方程ax2+by2+bx-3y+a=0表示一个圆,则b的取值范围为
.
答案
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15
(-,0)∪(0,)
解析:
由题意可得a=b≠0,故方程变形为x2+y2+x-y+1=0,
因此1+-4>0,解得-<b<且b≠0.故b的取值范围为(-,0)∪(0,).
10.已知圆的方程是x2+y2+2(m-1)x-4my+5m2-2m-8=0.
(1)求此圆的圆心坐标和半径;
答案
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11
12
圆的方程x2+y2+2(m-1)x-4my+5m2-2m-8=0,
可化为[x+(m-1)]2+(y-2m)2=9,
∴圆心坐标为(1-m,2m),半径为3.
解:
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15
10.已知圆的方程是x2+y2+2(m-1)x-4my+5m2-2m-8=0.
(2)求证:不论m为何实数,该方程表示圆心在同一直线上的等圆.
答案
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4
5
6
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13
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15
设圆心为(x,y),
由(1)可知
则2x+y=2,
∴不论m为何实数,该圆的圆心恒在直线2x+y-2=0上,
由(1)可得,圆的半径为定值3,
故不论m为何实数,该方程表示圆心在同一直线上的等圆.
证明:
11.圆x2+y2-ax-2y+1=0关于直线x-y-1=0对称的圆的方程是x2+y2-4x+3=0,则a的值为
A.0 B.1 C.2 D.3
答案
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综合运用
√
答案
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
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15
解析:
由于圆x2+y2-ax-2y+1=0的圆心为M,
圆x2+y2-4x+3=0的圆心为N(2,0),
又两圆关于直线x-y-1=0对称,
故有×1=-1,
解得a=2.
12.(多选)若方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示以(2,-4)为圆心,4为半径的圆,则下列结论正确的是
A.的最大值为9
B.圆关于直线y=-2x对称
C.F=4
D.圆与y轴相切
√
答案
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3
4
5
6
7
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9
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√
√
答案
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15
解析:
表示圆上动点(x,y)到定点(2,1)的距离,因为圆心(2,-4)到点(2,1)的距离为5,所以圆上动点(x,y)到定点(2,1)的距离的最大值为5+4=9,A正确;
因为圆心(2,-4)在直线y=-2x上,
所以圆关于直线y=-2x对称,B正确;
由题知
答案
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解析:
解得D=-4,E=8,F=4,C正确;
由题知圆心纵坐标的绝对值等于半径,
故该圆与x轴相切,与y轴相交,D错误.
13.已知点P(x,y)为圆x2+y2-4x-4y+7=0上一点,则x2+y2的最大值为
.
答案
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5
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9+4
解析:
圆x2+y2-4x-4y+7=0,即(x-2)2+(y-2)2=1,
记圆心为C(2,2),半径r=1,
因为点P(x,y)为圆C上的点,x2+y2=(x-0)2+(y-0)2表示点P(x,y)到O(0,0)的距离的平方,
又|OC|==2,所以|OP|max=|OC|+r=2+1,所以x2+y2的最大值为=9+4.
14.已知A(x1,y1),B(x2,y2),C(-1,1)是函数y=x2图象上的三个点.
(1)当x1=1时,线段AB的垂直平分线的方程为x+4y-22=0,求直线BC的方程;
答案
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当x1=1时,y1=1,即A(1,1),
由线段AB的垂直平分线的方程为x+4y-22=0,可得kAB=4,
所以直线AB的方程为y-1=4(x-1),即4x-y-3=0,
联立y=x2,消去y,可得x2-4x+3=0,解得x=1或x=3,
即B(3,9),所以kBC==2,
所以直线BC的方程为y-9=2(x-3),
即2x-y+3=0.
解:
14.已知A(x1,y1),B(x2,y2),C(-1,1)是函数y=x2图象上的三个点.
(2)在(1)的条件下,求△ABC外接圆的方程.
答案
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由(1)知A(1,1),B(3,9),C(-1,1),
设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则
解得
即△ABC外接圆的方程为x2+y2-11y+9=0.
解:
答案
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15.在平面几何中,通常将完全覆盖某平面图形且直径最小的圆,称为该平面图形的最小覆盖圆.最小覆盖圆满足以下性质:①线段AB的最小覆盖圆就是以AB为直径的圆;②锐角△ABC的最小覆盖圆就是其外接圆.已知x,y满足方程x2+y4=4,记其构成的平面图形为W,平面图形W为中心对称图形,A(0,t),B(2,0),C(0,),D(-2,0)为平面图形W上不同的四点.
(1)求实数t的值及△ABC的最小覆盖圆的方程;
拓广探究
因为点A(0,t)满足x2+y4=4,则t4=4,解得t=-或t=(舍去),故A(0,-),
设△ABC的外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则解得
故△ABC的外接圆的方程为x2+y2-x-2=0,又△ABC是锐角三角形,
所以△ABC的最小覆盖圆的方程为x2+y2-x-2=0.
解:
15.在平面几何中,通常将完全覆盖某平面图形且直径最小的圆,称为该平面图形的最小覆盖圆.最小覆盖圆满足以下性质:①线段AB的最小覆盖圆就是以AB为直径的圆;②锐角△ABC的最小覆盖圆就是其外接圆.已知x,y满足方程x2+y4=4,记其构成的平面图形为W,平面图形W为中心对称图形,A(0,t),B(2,0),C(0,),D(-2,0)为平面图形W上不同的四点.
(2)求四边形ABCD的最小覆盖圆的方程;
答案
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因为线段BD的最小覆盖圆是以BD为直径的圆,所以线段BD的最小覆盖圆的方程为x2+y2=4,又|OA|=|OC|=<2,
故点A,C在圆x2+y2=4内,所以四边形ABCD的最小覆盖圆的方程为x2+y2=4.
解:
15.在平面几何中,通常将完全覆盖某平面图形且直径最小的圆,称为该平面图形的最小覆盖圆.最小覆盖圆满足以下性质:①线段AB的最小覆盖圆就是以AB为直径的圆;②锐角△ABC的最小覆盖圆就是其外接圆.已知x,y满足方程x2+y4=4,记其构成的平面图形为W,平面图形W为中心对称图形,A(0,t),B(2,0),C(0,),D(-2,0)为平面图形W上不同的四点.
(3)求平面图形W的最小覆盖圆的方程.
答案
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因为平面图形W是中心对称图形,设P(a,b)是平面图形W上的一点,
则|OP|2=a2+b2=-b4+b2+4=-+(-≤b≤),
当b2=,即b=±时,|OP|取得最大值,
故平面图形W的最小覆盖圆的方程为x2+y2=.
解:
THANKS
本课结束
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