高三数学一轮复习(知识点归纳与总结)圆的方程

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第三节圆的方程

[备考方向要明了]

考什么怎么考

1.掌握确定圆的几何要素.

2.掌握圆的标准方程与一般方程.

圆的方程、圆心坐标、半径、圆的性质等是高考考查圆

的基础知识时最常涉及的要素.大多以选择题或填空题

的形式考查,有时也会穿插在解答题中,如x年xTx

等.

[归纳·知识整合]

1.圆的定义

(1)在平面内,到定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆.

(2)确定一个圆的要素是圆心和半径.

2.圆的方程

(1)标准方程

①两个条件:圆心(a,b),半径r;

②标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2.

(2)圆的一般方程

①一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0;

②方程表示圆的充要条件为:D2+E2-4F>0;

③圆心坐标⎝⎛⎭⎫

D

2,-

E

2,半径r=

D2+E2-4F

2.

[探究] 1.方程x2+y2+Dx+Ey+F=0一定表示圆吗?

提示:不一定.只有当D2+E2-4F>0时,上述方程才表示圆.

2.如何实现圆的一般方程与标准方程的互化?

提示:一般方程与标准方程互化,可用下图表示:

圆的标准方程展开

配方

圆的一般方程

3.点与圆的位置关系

(1)理论依据:点与圆心的距离与半径的大小关系. (2)三个结论

圆的标准方程(x -a )2+(y -b )2=r 2,点M (x 0,y 0) ①(x 0-a )2+(y 0-b )2=r 2⇔点在圆上; ②(x 0-a )2+(y 0-b )2>r 2⇔点在圆外; ③(x 0-a )2+(y 0-b )2

[自测·牛刀小试]

1.(教材习题改编)圆x 2+y 2-4x +6y =0的圆心坐标是( ) A .(2,3) B .(-2,3) C .(-2,-3)

D .(2,-3)

解析:选D 圆的方程可化为(x -2)2+(y +3)2=13,所以圆心坐标是(2,-3). 2.已知方程x 2+y 2+2kx +4y +3k +8=0表示一个圆,则实数k 的取值范围是( ) A .-11

D .k <-1或k >4

解析:选D 由(2k )2+42-4(3k +8)=4(k 2-3k -4)>0,解得k <-1或k >4. 3.若点(2a ,a +1)在圆x 2+(y -1)2=5的内部,则a 的取值范围是( ) A .-1

5

D .-1

5

解析:选A ∵点(2a ,a +1)在圆x 2+(y -1)2=5的内部, ∴(2a )2+a 2<5,解得-1

4.以线段AB :x +y -2=0(0≤x ≤2)为直径的圆的方程为( ) A .(x +1)2+(y +1)2=2 B .(x -1)2+(y -1)2=2 C .(x +1)2+(y +1)2=8

D .(x -1)2+(y -1)2=8

解析:选B ∵易得线段的中点即圆心为(1,1),线段的端点为(0,2),(2,0),∴圆的半径为r =2,∴圆的方程为(x -1)2+(y -1)2=2.

5.(教材习题改编)经过圆(x -1)2+(y +1)2=2的圆心,且与直线2x +y =0垂直的直线方程是______________.

解析:圆心为(1,-1),所求直线的斜率为12,所以直线方程为y +1=1

2(x -1),即x -

2y -3=0.

答案:x -2y -3=0

求圆的方程

[例1] (1)经过点A (5,2),B (3,-2),且圆心在直线2x -y -3=0上的圆的方程为______________.

(2)已知圆C 的圆心是直线x -y +1=0与x 轴的交点,且圆C 与直线x +y +3=0相切,则圆C 的方程为________________.

[自主解答] (1)法一:由题知k AB =2,A ,B 的中点为(4,0),设圆心为C (a ,b ). ∵圆过A (5,2),B (3,-2)两点, ∴圆心一定在线段AB 的垂直平分线上.

则⎩⎨

b a -4=-1

2,2a -b -3=0,

解得⎩⎪⎨⎪⎧

a =2,

b =1.

∴C (2,1),

r =|CA |=

(5-2)2+(2-1)2=10.

∴所求圆的方程为(x -2)2+(y -1)2=10. 法二:设圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2, 则⎩⎪⎨⎪

2a -b -3=0,

(5-a )2

+(2-b )2

=r 2

,(3-a )2

+(-2-b )2

=r 2

解得⎩⎪⎨⎪⎧

a =2,

b =1,

r =10,

故圆的方程为(x -2)2+(y -1)2=10. 法三:设圆的方程为

x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0), 则⎩⎪⎨

⎪⎧

25+4+5D +2E +F =0,

9+4+3D -2E +F =0,2×⎝⎛⎭⎫-D 2+E 2

-3=0,

解得D =-4,E =-2,F =-5.

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