2020高中数学第八章 3《圆的方程》复习学案

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2020高中数学复习学案

第8章平面解析几何

3 圆的方程

【要点梳理·夯实知识基础】

1.圆的定义和圆的方程

2.点与圆的位置关系

平面上的一点M(x0,y0)与圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2之间存在着下列关系:

(1)d>r⇔M在圆外,即(x0-a)2+(y0-b)2>r2⇔M在圆外;

(2)d=r⇔M在圆上,即(x0-a)2+(y0-b)2=r2⇔M在圆上;

(3)d<r⇔M在圆内,即(x0-a)2+(y0-b)2<r2⇔M在圆内.

【学练结合】

[思考辨析]

判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里打“√”,错误的打“×”.

(1)确定圆的几何要素是圆心与半径.()

(2)方程(x+a)2+(y+b)2=t2(t∈R)表示圆心为(a,b),半径为t的一个圆.()

(3)方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是A=C≠0,B =0,D2+E2-4AF>0.()

(4)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则x20+y20+Dx0+Ey0+

F>0.()

答案:(1)√(2)×(3)√(4)√

[小题查验]

1.圆心为(1,1)且过原点的圆的方程是( ) A .(x -1)2+(y -1)2=1 B .(x +1)2+(y +1)2=1 C .(x +1)2+(y +1)2=2 D .(x -1)2+(y -1)2=2

解析:D [因为圆心为(1,1)且过原点,所以该圆的半径r =12+12=2,则该圆的方程为(x -1)2+(y -1)2=2,选D.]

2.圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,则a =( )

A .-4

3 B .-3

4 C. 3

D .2

解析:A [圆的标准方程为(x -1)2+(y -4)2=4,∴圆心坐标为(1,4).又圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,∴由点到直线的距离公式,可得|a +4-1|

a 2+1=

|a +3|a 2+1

=1,∴a =-4

3.故选A.] 3.已知圆C :(x -6)2+(y +8)2=4,O 为坐标原点,则以OC 为直径的圆的方程为( )

A .(x -3)2+(y +4)2=25

B .(x +3)2+(y -4)2=100

C .(x -3)2+(y -4)2=25

D .(x +3)2+(y -4)2=25

解析:A [由题意可知: O (0,0),C (6,-8),则圆心坐标为(3,-4),圆的直径为62+(-8)2=10,据此可得圆的方程为(x -3)2+(y +4)2=⎝ ⎛⎭

⎪⎫

1022,

即(x -3)2+(y +4)2=25.故选A.]

4.若点(1,1)在圆(x -a )2+(y +a )2=4的内部,则实数a 的取值范围是 ________ .

解析:因为点(1,1)在圆(x -a )2+(y +a )2=4的内部,所以(1-a )2+(1+a )2<4.即a 2<1,故-1

答案:(-1,1)

5.(教材改编)圆C 的圆心在x 轴上,并且过点A (-1,1)和B (1,3),则圆C 的方程为 ________ .

解析:设圆心坐标为C (a,0), ∵点A (-1,1)和B (1,3)在圆C 上,

∴|CA |=|CB |,即(a +1)2+1=(a -1)2+9, 解得a =2,所以圆心为C (2,0), 半径|CA |=(2+1)2+1=10, ∴圆C 的方程为(x -2)2+y 2=10. 答案:(x -2)2+y 2=10

【考点探究·突破重点难点】

考点一 圆的方程(师生共研)

[典例] 求圆心在直线y =-x +1上,且与直线x +y -2=0相切于点(1,1)的圆的方程.

[解析] 法一:(几何法)因为圆心在过切点且与切线垂直的直线上,所以圆心在直线y -1=x -1,即x -y =0上.又已知圆心在直线y =-x +1上,

故联立⎩⎨

x -y =0,

y =-x +1,

解得⎩⎪⎨⎪⎧

x =12,y =1

2.

从而可知圆心坐标是⎝ ⎛⎭

⎪⎫

12,12,

所以半径r =

⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122 =22⎝ ⎛⎭

⎪⎪⎫或r =⎪

⎪⎪⎪⎪⎪12+12-22=22. 故所求圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+⎝ ⎛⎭

⎪⎫y -122=1

2.

法二:(待定系数法)设圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,

则⎩

⎨⎧

b =-a +1,

(a -1)2

+(b -1)2

=|a +b -2|

2

解得⎩⎪⎨⎪⎧

a =12,

b =1

2.

所以r =

⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫1-122

=22⎝ ⎛⎭

⎪⎪⎫或r =⎪

⎪⎪⎭⎪⎫12+12-22=22. 故所求圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -122=1

2.

【解题规律总结】

求圆的方程的两种方法

(1)直接法:根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程. (2)待定系数法:

①若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程,依据已知条件列出关于a ,b ,r 的方程组,从而求出a ,b ,r 的值.

②若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D ,E ,F 的方程组,进而求出D ,E ,F 的值.

提醒 解答圆的有关问题,应注意数形结合,充分运用圆的几何性质. [跟踪训练]

1.已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点M (0,5)在圆C 上,且圆心到直线2x -y =0的距离为45

5,则圆C 的方程为 ________ .

解析:设圆心为(a,0)(a >0),则圆心到直线2x -y =0的距离d =

|2a -0|4+1

=45

5,得a =2,半径r =(a -0)2+(0-5)2=3,所以圆C 的方程为(x -2)2+y 2=9.

答案:(x -2)2+y 2=9

2.已知圆M 与直线x -y =0及x -y +4=0都相切,圆心在直线y =-x +2上,则圆M 的标准方程为 ________ .

解析:由题意,圆心在y =-x +2,设圆心为(a,2-a ), 因为圆M 与直线x -y =0及x -y +4=0都相切, 则圆心到两直线的距离相等,即|2a -2|2=|2a +6|

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