2023年圆的解析几何方程.pdf
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1、精品资料 欢迎下载 圆的解析几何方程 圆的标准方程:在平面直角坐标系中,以点 O(a,b)为圆心,以 r 为半径的圆的标准方程是(x-a)2+(y-b)2=r2。圆的一般方程:把圆的标准方程展开,移项,合并同类项后,可得圆的一般方程是 x2+y2+Dx+Ey+F=0。和标准方程对比,其实 D=-2a,E=-2b,F=a2+b2。圆的离心率 e=0,在圆上任意一点的曲率半径都是 r。圆与直线的位置关系判断 平面内,直线 Ax+By+C=0 与圆 x2+y2+Dx+Ey+F=0的位置关系判断一般方法是:1.由 Ax+By+C=0,可得 y=(-C-Ax)B,(其中 B 不等于 0),代入 x2+y
2、2+Dx+Ey+F=0,即成为一个关于 x 的一元二次方程 f(x)=0。利用判别式 b2-4ac 的符号可确定圆与直线的位置关系如下:如果 b2-4ac0,则圆与直线有 2 交点,即圆与直线相交。如果 b2-4ac=0,则圆与直线有 1 交点,即圆与直线相切。如果 b2-4ac0,则圆与直线有 0 交点,即圆与直线相离。2.如果 B=0 即直线为 Ax+C=0,即 x=-CA,它平行于 y 轴(或垂直于 x 轴),将 x2+y2+Dx+Ey+F=0化为(x-a)2+(y-b)2=r2。令 y=b,求出此时的两个 x 值 x1、x2,并且规定 x1x2,那么:当 x=-CAx2 时,直线与圆相
3、离;当 x1x=-CA(x+D/2)2+(y+E/2)2=D2/4+E2/4-F =圆心坐标为(-D/2,-E/2)1点与圆的位置关系 设圆 C(x-a)2+(y-b)2=r2,点 M(x0,y0)到圆心的距离为 d,则有:(1)d r 点 M 在圆外;(2)d=r 点 M 在圆上;(3)d r 点 M 在圆内 2直线与圆的位置关系 设圆 C(x-a)2+(y-b)=r2,直线 l 的方程为 Ax+By+C=0,圆心(a,b)判别式为,则有:(1)d r 直线与圆相交;(2)d=r 直线与圆相切;(3)d r 直线与圆相离,即几何特征;或(1)0 直线与圆相交;(2)=0 直线与圆相切;(3)
4、0 直线与圆相离,即代数特征,3圆与圆的位置关系 设圆 C1:(x-a)2+(y-b)2=r2和圆 C2:(x-m)2+(y-n)2=k2(kr),且设两圆圆心距为 d,则有:(1)d=k+r 两圆外切;(2)d=k-r 两圆内切;(3)d k+r 两圆外离;(4)d k+r 两圆内含;(5)k-rdk+r 两圆相交 4其他 (1)过圆上一点的切线方程:圆 x2+y2=r2,圆上一点为(x0,y0),则此点的切线方程为 x0 x+y0y=r2(课本命题)精品资料 欢迎下载 圆(x-a)2+(y-b)2=r2,圆上一点为(x0,y0),则过此点的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y
5、-b)=r2(课本命题的推广)(2)相交两圆的公共弦所在直线方程:设圆 C1x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圆 C2x2+y2+D2x+E2y+F2=0,若两圆相交,则过两圆交点的直线方程为(D1-D2)x+(E1-E2)y+(F1-F2)=0 (3)圆系方程:设圆 C1x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圆 C2x2+y2+D2x+E2y+F2=0若两圆相交,则过交点的圆系方程为x2+y2+D1x+E1y+F1+(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(为参数,圆系中不包括圆 C2,=-1为两圆的公共弦所在直线方程)设圆 Cx2+y2+Dx+Ey+F=0与直线 l:Ax+By+C=0
6、,若直线与圆相交,则过交点的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+F+(Ax+By+C)=0(为参数)1.求经过 M(1,2)N(3,4),并且在 Y轴上截得的弦长为 1 的圆的方程。解:设圆的方程为:x2+y2+Dx+Ey+F=0,圆心为(-,-),半径 r=由题意:圆心到 y 轴的距离为|-|,y轴上截得的弦长为 1 r=()+()(D+E 4F)=+D E 4F=1.(1)圆经过 M(1,2),N(3,4)两点 D+2E+F=-5.(2)3D+4E+F=-25.(3)解(1)(2)(3)得:D=-3,E=-7,F=12 或 D=-13,E=3,F=2 所求圆的方程为:x +y-3x-7y+1
7、2=0 或 x +y-13x+3y+2=0 2.直线 3x+y+m=与圆 x+y+x-2y=0相交于 P、Q。O 为坐标原点,若 OPOQ,求 m 解:由 x2+y2+x-2y=0 得 (x+1/2)2+(y-1)2=5/4 半径=(根号 5)/2 圆心:(-1/2,1)OP垂直 OQ,OP=OQ(都是圆的半径)OPQ为等腰直角三角形 圆心到直线的距离 D=半径/(根号 2)=(根号 10)/4 根据点到直线的距离公式 解得 m=3或 m=-2 3.如果 圆 x2+y2+Dx+Ey+F=0 与 x 轴相切于原点,那么:A、F=0,D0,E0 B、E=0,F=0,D0 C、D=0,F=0,E0
8、D、D=0,E=0,F0 答:C 过原点(x=0,y=0)得 F=0 相切 圆心在 Y轴,得 D=0 4.已知 P(a,b)是圆 x2+y2-2x+4y-20=0 上的点,则 a2+b2 的最小值是 ()解:把方程化为(x-1)+(y+2)=25 而且所求为圆上的点到原点的距离!所以最小值就是半径减去圆心到原点的距离!5.已知圆 A:x+y+2x+2y-2=0,若圆 B平分圆 A的周长,且圆 B的圆心在直线 l:y=2x 上,求满足上述条件精品资料 欢迎下载 的半径最小的圆 B的方程 解:圆 B平分 A的周长 则圆 B与圆 A的两交点的连线为圆 A的直径 设圆 B的圆心为(x,2x)圆 A方程
9、为(x+1)2+(y+1)2=4,圆心(-1,-1),半径 2 圆 B的半径、圆 A的半径、以及两圆心之间的距离,构成直角三角形,满足勾股定理 所以,圆 B的半径:R2=(x+1)2+(2x+1)2+4=5x2+6x+6=5(x+3/5)2+21/5 即,当 x=-3/5 时,R2 有最小值=21/5 此时圆 B的圆心为(-3/5,-6/5)方程为:(x+3/5)2+(y+6/5)2=21/5 6.已知圆 O:x+y=5 和点 A(1,2)则过 A且与圆 O相切的直线与两坐标轴围成的三角形的面积?解:根据 A点和圆的圆心(0.0)可知 A点与圆心连线的斜率为 2,则可知直线的斜率为-1/2(根
10、据斜率相乘为-1)。然后设直线方程为 Y=-1/2X+Z.把 A(1.2)带入方程得 Y=-1/2x+5/2,然后令 Y=0,X=0.得 X=5.,Y=5/2.再得(5/2+2X5)/2=6.25 7.已知圆 C 过点 P(1,1),且与圆 M:(X+2)的平方+(Y+2)的平方=R 的平方关于直线 X+Y+2=0 对称 1.求圆 C 方程 2.设 Q 为圆 C 上任意一点。求 PQ 向量*MQ 向量的最小值 解:1.由圆 C与圆 M关于直线对称,得圆 C的圆心坐标为(0,0)且圆 C 过 P点,所以圆 C的方程为X2+Y2=2 2.由题可知 M(-2,-2),P(1,1)设 Q点坐标为(x,
11、y),向量 PQ为(x-1,y-1),向量 MQ为(x+2,y+2)所以:向量 PQ*向量 MQ=x2+x+y2+y-4 且 x2+y2=2 得向量 PQ*向量 MQ=x+y-2 且 x2+y2=2 由线性规划可知:向量 PQ*向量 MQ的最小值为-4(直线的斜率是-1,令 z=x=y-2 得直线与圆相切于第三象限时 z 取最小值 所以 当切点为(-1,-1)时 z的最小值为-4)例 2 已知实数 A、B、C 满足 A2+B2=2C 20,求证直线 Ax+By+C=0与圆 x2+y2=1交于不同的两点 P、Q,并求弦 PQ 的长 分析:证明直线与圆相交既可以用代数方法列方程组、消元、证明0,又
12、可以用几何方法证明圆心到直线的距离小于圆半径,由教师完成 证:设圆心 O(0,0)到直线 Ax+By+C=0的距离为 d,则 d=直线 Ax+By+C=0与圆 x2+y1=1相交于两个不同点 P、Q 例 3 求以圆 C1x2+y2-12x-2y-13=0 和圆 C2:x2+y2+12x+16y-25=0的公共弦为直径的圆的方程 解法一:相减得公共弦所在直线方程为 4x+3y-2=0 所求圆以 AB为直径,于是圆的方程为(x-2)2+(y+2)2=25 精品资料 欢迎下载 解法二:设所求圆的方程为:x2+y2-12x-2y-13+(x2+y2+12x+16y-25)=0(为参数)圆心 C 应在公
13、共弦 AB所在直线上,所求圆的方程为 x2+y2-4x+4y-17=0 小结:解法一体现了求圆的相交弦所在直线方程的方法;解法二采取了圆系方程求待定系数,解法比较简练 (三)巩固练习 1已知圆的方程是 x2+y2=1,求:(1)斜率为 1 的切线方程;2(1)圆(x-1)2+(y+2)2=4上的点到直线 2x-y+1=0 的最短距离是 (2)两圆 C1x2+y2-4x+2y+4=0与 C2x2+y2+2x-6y-26=0的位置关系是_(内切)3求经过原点,且过圆 x2+y2+8x-6y+21=0和直线 x-y+5=0 的两个交点的圆的方程 分析:若要先求出直线和圆的交点,根据圆的一般方程,由三
14、点可求得圆的方程;若没过交点的圆系方程,由此圆系过原点可确定参数 ,从而求得圆的方程由两个同学演板给出两种解法:解法一:设所求圆的方程为 x2+y2+Dx+Ey+F=0(0,0),(-2,3),(-4,1)三点在圆上,解法二:设过交点的圆系方程为:x2+y2+8x-6y+21+(x-y+5)=0 2求证:两圆 x2+y2-4x-6y+9=0和 x2+y2+12x+6y-19=0相外切 3求经过两圆 x2+y2+6x-4=0和 x2+y2+6y-28=0的交点,并且圆心在直线 x-y-4=0 上的圆的方程 4由圆外一点 Q(a,b)向圆 x2+y2=r2作割线交圆于 A、B 两点,向圆 x2+y
15、2=r2作切线 QC、QD,求:(1)切线长;(2)AB 中点 P 的轨迹方程 作业答案:2证明两圆连心线的长等于两圆半径之和 3x2+y2-x+7y-32=0 参考答案:1.B;2.C;3.A;4.B;5.D;6.D;7.C;8.C;9.C;10.C 11.(x-2)2+(y-1)2=10;12.2225;13.x=-1 或 3x-4y+27=0;14.(x+1)2+(y-1)2=13;15.(1)x2+y2-4x=0;(2)x2+y2-16x=0 16.(x-3)2+(y-1)2=9 或(x-101)2+(y-37)2=1012 17.(1)3或32;(2)x+y-1=0或 x-y+3=0
16、.精品资料 欢迎下载 定义:平面内到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆,定点是圆心,定长是半径。标准方程地 一般方程 点与圆的位置关系 直线与圆的位置关系 圆与圆的位置关系 高中数学必修 2 知识点 一、直线与方程(1)直线的倾斜角 定义:x 轴正向与直线向上方向之间所成的角叫直线的倾斜角。特别地,当直线与 x 轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为 0 度。因此,倾斜角的取值范围是 0180(2)直线的斜率 定义:倾斜角不是 90的直线,它的倾斜角的正切叫做这条直线的斜率。直线的斜率常用 k 表示。即tank。斜率反映直线与轴的倾斜程度。当90,0时,0k;当180,90时,0k;当90时,k
17、不存在。过两点的直线的斜率公式:)(211212xxxxyyk 注意下面四点:(1)当21xx 时,公式右边无意义,直线的斜率不存在,倾斜角为 90;(2)k与P1、P2的顺序无关;(3)以后求斜率可不通过倾斜角而由直线上两点的坐标直接求得;(4)求直线的倾斜角可由直线上两点的坐标先求斜率得到。(3)直线方程 点斜式:)(11xxkyy直线斜率 k,且过点 11,yx 注意:当直线的斜率为 0时,k=0,直线的方程是y=y1。当直线的斜率为 90时,直线的斜率不存在,它的方程不能用点斜式表示但因l上每一点的横坐标都等于x1,所以它的方程是x=x1。斜截式:bkxy,直线斜率为k,直线在y轴上的
18、截距为b 两点式:112121yyxxyyxx(1212,xxyy)直线两点 11,yx,22,yx 截矩式:1xyab 其中直线l与x轴交于点(,0)a,与y轴交于点(0,)b,即l与x轴、y轴的截距分别为,a b。一般式:0CByAx(A,B 不全为0)注意:1 各式的适用范围 2 特殊的方程如:平行于 x 轴的直线:by(b 为常数);平行于 y 轴的直线:ax(a 为常数);(4)直线系方程:即具有某一共同性质的直线(一)平行直线系 平行于已知直线0000CyBxA(00,BA是不全为 0 的常数)的直线系:000CyBxA(C 为常数)(二)垂直直线系 精品资料 欢迎下载 垂直于已知
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- 2023 解析几何 方程
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