内容正文:
第2章
圆与方程
第1讲 描述运动的基本概念
09 隐圆、辅助圆
疑难点
第1讲 描述运动的基本概念
有些与圆有关的题目中,题设条件并没有明确给出圆的具体信息,但通过分析、转化已知条件后会
发现这些题目条件中隐含了圆的定义或圆的方程,从而可以利用圆的相关知识来求解,我们称这类问题
为隐圆、辅助圆问题.
破解隐圆、辅助圆问题的关键是定隐圆,一般有以下几种方法:
①用定义定隐圆:利用圆的定义或圆的几何性质确定隐圆.
②用垂直关系定隐圆:若动点P与两定点A,B的连线的夹角为直角,则动点P的轨迹为圆(不包括A,B两点).
③用向量关系式定隐圆:已知两定点A,B,若动点P 满足 · =0,则动点P的轨迹是以AB为直径的圆.
④用勾股定理定隐圆:已知两定点A,B,若动点P满足PA2+PB2=AB2,则动点P的轨迹是以AB为直径的圆.
⑤用阿波罗尼斯圆定隐圆:已知平面上两个相异的点A,B,设点P 与点A,B 在同一平面内,且满足PA=λPB,
则当λ>0 且λ≠1 时,点P的轨迹就是圆,该圆称为阿波罗尼斯圆.
第1讲 描述运动的基本概念
除了上述方法确定隐圆外,还存在“四点共圆”模型,常见的有两种情形:一是若四边形的对角互补,则
该四边形的四个顶点共圆;二是共圆的四个点所连成的同侧共底的两个三角形的顶角相等(即同弧所对
的圆周角相等).
勘破疑难
隐圆、辅助圆问题的求解步骤
1.识别模型.分析题目条件,匹配模型,优先看是否出现“定点、定长”“距离的比值为定值”“斜率的
乘积为定值”“距离的平方和为定值”.
2.求隐圆的参数(圆心坐标、半径).将已知条件代数化,求出隐圆的方程.
3.转化问题,利用圆的性质解题.常见的转化方向:点与点的距离转化为点与圆心间的距离,交点问题转
化为直线与圆的位置关系,或圆与圆的位置关系问题.
第1讲 描述运动的基本概念
典例 已知平面直角坐标系xOy中,点E( ,0),F(2 ,0),记满足PF= PE的动点P的轨迹为曲线D.
(1)求曲线D的方程;
(2)过点Q(3,3)向曲线D作切线QS,QT,切点分别是S,T,求直线ST的方程;
(3)若点A(-2,2),B(-2,6),C(4,-2),当点P在曲线D上运动时,求2PA2+PB2+PC2的最大值和最小值.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)设P(x,y),
由PF= PE得PF2=2PE2,
即(x-2 )2+y2=2[(x- )2+y2],整理得x2+y2=4,
故曲线D的方程为x2+y2=4.
(2)由题意知,QS⊥OS,QT⊥OT,
因此S,T在以OQ为直径的圆上,
易知OQ的中点坐标为 ,OQ=3 ,
所以以OQ为直径的圆的方程为 + = ,即x2+y2-3x-3y=0,
又S,T在曲线D,即圆D上,
故直线ST为两圆公共弦所在的直线,两圆方程作差,并整理得直线ST的方程为3x+3y-4=0.
第1讲 描述运动的基本概念
(3)由(1)知P(x,y)在圆x2+y2=4上,
则2PA2+PB2+PC2
=2[(x+2)2+(y-2)2]+(x+2)2+(y-6)2+(x-4)2+(y+2)2
=4x2+4y2+4x-16y+76=4(x2+y2+x-4y+19)
=4(4+x-4y+19)=4(x-4y+23).
设x=2cos θ,y=2sin θ,0≤θ<2π,
所以2PA2+PB2+PC2
=4(2cos θ-8sin θ+23)=4[2 sin(θ+φ)+23]
=8 sin(θ+φ)+92 其中tan φ=- ,
所以2PA2+PB2+PC2的最大值为92+8 ,最小值为92-8 .
第1讲 描述运动的基本概念
思维提升 1.平面内与两定点的距离的比值为常数k(k>0,且k≠1)的点的轨迹是圆.
2.圆(x-a)2+(y-b)2=r2(r≠0)的参数方程是 其中α是参数,且α∈[0,2π),解题时可合理利用.
第1讲 描述运动的基本概念
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