圓的方程
1、圓的定義:平面內到一定點(diǎn)的距離等于定長(cháng)的點(diǎn)的集合叫圓,定點(diǎn)為圓心,定長(cháng)為圓的半徑。
2、圓的方程
(1)標準方程,
圓心,半徑為r;
(2)一般方程
當 時(shí),方程表示圓,此時(shí)圓心為,半徑為
當 時(shí),表示一個(gè)點(diǎn);當時(shí),方程不表示任何圖形。
(3)求圓方程的方法:
一般都采用待定系數法:先設后求。確定一個(gè)圓需要三個(gè)獨立條件,
若利用圓的標準方程,需求出a,b,r;若利用一般方程,需要求出D,E,F;
另外要注意多利用圓的幾何性質(zhì):如弦的中垂線(xiàn)必經(jīng)過(guò)原點(diǎn),以此來(lái)確定圓心的位置。
3、直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系:
直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系有相離,相切,相交三種情況,基本上由下列兩種方法判斷:
(1)設直線(xiàn) ,圓 ,圓心到l的距離為,則有 ;;
(2)過(guò)圓外一點(diǎn)的切線(xiàn):①k不存在,驗證是否成立②k存在,設點(diǎn)斜式方程,用圓心到該直線(xiàn)距離=半徑,求解k,得到方程【一定兩解】
(3)過(guò)圓上一點(diǎn)的切線(xiàn)方程:
①圓x2+y2=r2,圓上一點(diǎn)為(x0,y0),則過(guò)此點(diǎn)的切線(xiàn)方程為(課本命題).
②圓(x-a)2+(y-b)2=r2,圓上一點(diǎn)為(x0,y0),則過(guò)此點(diǎn)的切線(xiàn)方程為(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2(課本命題的推廣).
4、圓與圓的位置關(guān)系:通過(guò)兩圓半徑的和(差),與圓心距(d)之間的大小比較來(lái)確定。
設圓,
兩圓的位置關(guān)系常通過(guò)兩圓半徑的和(差),與圓心距(d)之間的大小比較來(lái)確定。
當時(shí)兩圓外離,此時(shí)有公切線(xiàn)四條;
當時(shí)兩圓外切,連心線(xiàn)過(guò)切點(diǎn),有外公切線(xiàn)兩條,內公切線(xiàn)一條;
當時(shí)兩圓相交,連心線(xiàn)垂直平分公共弦,有兩條外公切線(xiàn);
當 時(shí),兩圓內切,連心線(xiàn)經(jīng)過(guò)切點(diǎn),只有一條公切線(xiàn);
當 時(shí),兩圓內含;當時(shí),為同心圓。
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高中數學(xué)之直線(xiàn)與圓的方程
一、概念理解:
1、傾斜角:①找α:直線(xiàn)向上方向、x軸正方向;
②平行:α=0°;
③范圍:0°≤α2、斜率:①找k:k=tanα(α≠90°);
②垂直:斜率k不存在;
③范圍:斜率k∈R。
3、斜率與坐標:①構造直角三角形(數形結合);
②斜率k值于兩點(diǎn)先后順序無(wú)關(guān);
③注意下標的位置對應。
4、直線(xiàn)與直線(xiàn)的位置關(guān)系:①相交:斜率(前提是斜率都存在)
特例----垂直時(shí):;
斜率都存在時(shí):。
②平行:斜率都存在時(shí):;
斜率都不存在時(shí):兩直線(xiàn)都與x軸垂直。
③重合:斜率都存在時(shí):;
二、方程與公式:
1、直線(xiàn)的五個(gè)方程:
①點(diǎn)斜式:將已知點(diǎn)直接帶入即可;
②斜截式:將已知截距直接帶入即可;
③兩點(diǎn)式:將已知兩點(diǎn)直接帶入即可;
④截距式:將已知截距坐標直接帶入即可;
⑤一般式:,其中A、B不同時(shí)為0用得比較多的是點(diǎn)斜式、斜截式與一般式。
2、求兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)坐標:直接將兩直線(xiàn)方程聯(lián)立,解方程組即可
3、距離公式:
①兩點(diǎn)間距離:②點(diǎn)到直線(xiàn)距離:③平行直線(xiàn)間距離:4、中點(diǎn)、三分點(diǎn)坐標公式:已知兩點(diǎn)
①AB中點(diǎn):②A(yíng)B三分點(diǎn):靠近A的三分點(diǎn)坐標
靠近B的三分點(diǎn)坐標
中點(diǎn)坐標公式,在求對稱(chēng)點(diǎn)、第四章圓與方程中,經(jīng)常用到。圓內的最長(cháng)弦是直徑
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高一數學(xué)期中復習之一——圓
一.基本知識之關(guān)于圓的方程
1.圓心為,半徑為的圓的標準方程為:.特殊地,
當時(shí),圓心在原點(diǎn)的圓的方程為:.
2.圓的一般方程,其中.
圓心為點(diǎn),半徑,
3.二元二次方程,表示圓的方程的充要條件是:
①項項的系數相同且不為,即;②沒(méi)有項,即;③.
4.圓:的參數方程為(為參數).
特殊地,的參數方程為(為參數).
5.圓系方程:過(guò)圓:與圓:交點(diǎn)的圓系方程是(不含圓),
當時(shí)圓系方程變?yōu)閮蓤A公共弦所在直線(xiàn)方程.
二.基本知識之關(guān)于直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系
位置關(guān)系|相切|相交|相離|
幾何特征|代數特征|
將直線(xiàn)方程代入圓的方程得到一元二次方程,設它的判別式為,圓的半徑為,圓心到直線(xiàn)的距離為,則直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系滿(mǎn)足以下關(guān)系:
直線(xiàn)截圓所得弦長(cháng)的計算方法:
①利用弦長(cháng)計算公式:設直線(xiàn)與圓相交于,兩點(diǎn),
則弦;
②利用垂徑定理和勾股定理:(其中為圓的半徑,直線(xiàn)到圓心的距離).
3.圓與圓的位置關(guān)系:設兩圓的半徑分別為和,圓心距為,則兩圓的位置關(guān)系滿(mǎn)足以下關(guān)系:
位置關(guān)系|外離|外切|相交|內切|內含|
幾何特征|代數特征|無(wú)實(shí)數解|一組實(shí)數解|兩組實(shí)數解|一組實(shí)數解|無(wú)實(shí)數解|
三.分類(lèi)例題練習解:(
(1)圓是最簡(jiǎn)單的曲線(xiàn).這節教材安排在學(xué)習了曲線(xiàn)方程概念和求曲線(xiàn)方程之后,學(xué)習三大圓錐曲線(xiàn)之前,旨在熟悉曲線(xiàn)和方程的理論,為后繼學(xué)習做好準備.同時(shí),有關(guān)圓的問(wèn)題,特別是直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系問(wèn)題,也是解析幾何中的基本問(wèn)題,這些問(wèn)題的解決為圓錐曲線(xiàn)問(wèn)題的解決提供了基本的思想方法.因此教學(xué)中應加強練習,使學(xué)生確實(shí)掌握這一單元的知識和方法.
(2)在解決有關(guān)圓的問(wèn)題的過(guò)程中多次用到配方法、待定系數法等思想方法,教學(xué)中應多 總結.
(3)解決有關(guān)圓的問(wèn)題,要經(jīng)常用到一元二次方程的理論、平面幾何知識和前邊學(xué)過(guò)的解析幾何的基本知識,教師在教學(xué)中要注意多復習、多運用,培養學(xué)生運算能力和簡(jiǎn)化運算過(guò)程的意識.
(4)有關(guān)圓的內容非常豐富,有很多有價(jià)值的問(wèn)題.建議適當選擇一些內容供學(xué)生研究.例如由過(guò)圓上一點(diǎn)的切線(xiàn)方程引申到切點(diǎn)弦方程就是一個(gè)很有價(jià)值的問(wèn)題.類(lèi)似的還有圓系方程等問(wèn)題.
圓的一般方程
(1)掌握圓的一般方程及其特點(diǎn).
(2)能將圓的一般方程轉化為圓的標準方程,從而求出圓心和半徑.
(3)能用待定系數法,由已知條件求出圓的一般方程.
(4)通過(guò)本節課學(xué)習,進(jìn)一步掌握配方法和待定系數法.
教學(xué)重點(diǎn):(1)用配方法,把圓的一般方程轉化成標準方程,求出圓心和半徑.
(2)用待定系數法求圓的方程.
教學(xué)難點(diǎn):圓的一般方程特點(diǎn)的研究.
教學(xué)用具:計算機.
教學(xué)方法:?jiǎn)l(fā)引導法,討論法.
(一)圓的標準方程 1. 圓的定義:平面內到一定點(diǎn)的距離等于定長(cháng)的點(diǎn)的軌跡叫做圓。
定點(diǎn)叫圓的圓心,定長(cháng)叫做圓的半徑。 2. 圓的標準方程:已知圓心為(a,b),半徑為r,則圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2。
說(shuō)明: (1)上式稱(chēng)為圓的標準方程。 (2)如果圓心在坐標原點(diǎn),這時(shí)a=0,b=0,圓的方程就是x2+y2=r2。
(3)圓的標準方程顯示了圓心為(a,b),半徑為r這一幾何性質(zhì),即(x-a)2+(y-b)2=r2----圓心為(a,b),半徑為r。 (4)確定圓的條件 由圓的標準方程知有三個(gè)參數a、b、r,只要求出a、b、r,這時(shí)圓的方程就被確定.因此,確定圓的方程,需三個(gè)獨立的條件,其中圓心是圓的定位條件,半徑是圓的定型條件。
(5)點(diǎn)與圓的位置關(guān)系的判定 若點(diǎn)M(x1,y1)在圓外,則點(diǎn)到圓心的距離大于圓的半徑,即(x-a)2+(y-b)2>r2 ; 若點(diǎn)M(x1,y1)在圓內,則點(diǎn)到圓心的距離小于圓的半徑,即(x-a)2+(y-b)2 ;(二)圓的一般方程 任何一個(gè)圓的方程都可以寫(xiě)成下面的形式: x2+y2+Dx+Ey+F=0① 將①配方得: ②(x+D/2)2+(y+E/2)2=D2+E2-4F/4 當時(shí),方程①表示以(-D/2,-E/2)為圓心,以為半徑的圓; 當時(shí),方程①只有實(shí)數解,所以表示一個(gè)點(diǎn)(-D/2,-E/2); 當時(shí),方程①沒(méi)有實(shí)數解,因此它不表示任何圖形。 故當時(shí),方程①表示一個(gè)圓,方程①叫做圓的一般方程。
圓的標準方程的優(yōu)點(diǎn)在于它明確地指出了圓心和半徑,而一般方程突出了方程形式上的特點(diǎn): (1)和的系數相同,且不等于0; (2)沒(méi)有xy這樣的二次項。 以上兩點(diǎn)是二元二次方程表示圓的必要條件,但不是充分條件。
要求出圓的一般方程,只要求出三個(gè)系數D、E、F就可以了。(三)直線(xiàn)和圓的位置關(guān)系 1. 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系 研究直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系有兩種方法: (l)幾何法:令圓心到直線(xiàn)的距離為d,圓的半徑為r。
d>r直線(xiàn)與圓相離;d=r直線(xiàn)與圓相切;0≤d<r直線(xiàn)與圓相交。 (2)代數法:聯(lián)立直線(xiàn)方程與圓的方程組成方程組,消元后得到一元二次方程,其判別式為Δ。
△0直線(xiàn)與圓相交。 說(shuō)明:幾何法研究直線(xiàn)與圓的關(guān)系是常用的方法,一般不用代數法。
2. 圓的切線(xiàn)方程 (1)過(guò)圓x2+y2=r2上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線(xiàn)方程是x0x+y0y=r2 (2)過(guò)圓(x-a)2+(y-b)2=r2上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線(xiàn)方程是(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2 ; (3)過(guò)圓 x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線(xiàn)方程是x0x+y0y+D·(x0+x)/2+E·(y0+y)/2+F=0 3. 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系中的三個(gè)基本問(wèn)題 (1)判定位置關(guān)系。方法是比較d與r的大小。
(2)求切線(xiàn)方程。若已知切點(diǎn)M(x0,y0),則切線(xiàn)方程為(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2 ; 若已知切線(xiàn)上一點(diǎn)N(x0,y0),則可設切線(xiàn)方程為y-y0=k(x-x0),然后利用d=r求k,但需注意k不存在的情況。
(3)關(guān)于弦長(cháng):一般利用勾股定理與垂徑定理,很少利用弦長(cháng)公式,因其計算較繁,另外,當直線(xiàn)與圓相交時(shí),過(guò)兩交點(diǎn)的圓系方程為 x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0 (四)圓與圓的位置關(guān)系 1. 圓與圓的位置關(guān)系問(wèn)題 判定兩圓的位置關(guān)系的方法有二:第一種是代數法,研究?jì)蓤A的方程所組成的方程組的解的個(gè)數;第二種是研究?jì)蓤A的圓心距與兩圓半徑之間的關(guān)系。第一種方法因涉及兩個(gè)二元二次方程組成的方程組,其解法一般較繁瑣,故使用較少,通常使用第二種方法,具體如下: 圓(x-a1)2+(y-b1)2=r12與圓(x-a2)2+(y-b2)2=r22的位置關(guān)系,其中r1>0,r2>0 設兩圓的圓心距為d,則d=根號下(a1-a2)2+(b1-b2)2 當d>r1+r2時(shí),兩圓外離; 當d=r1+r2時(shí),兩圓外切; 當|r1-r2| 當d=|r1+r2|時(shí),兩圓內切; 當0 兩圓位置關(guān)系的問(wèn)題同直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系的問(wèn)題一樣,一般要轉化為距離間題來(lái)解決。
另外,我們在解決有關(guān)圓的問(wèn)題時(shí),應特別注意,圓的平面幾何性質(zhì)的應用。
'3'=根號3。
1).AC//OX,BD//OY。圓心M(1,2)。
r=2。2).y=2代入,x^2=4-(y-1)^2=4-(2-1)^2=4-1=3,x=±'3'A、C橫坐標-'3'、'3'。
3).x=1代入,(y-1)^2=4-x^2=4-1=3,y-1=±'3',y=1±'3'。D、B點(diǎn)縱坐標1+'3'、1-'3'。
4).面積ABCD=ACB+ACD=(AC?BM/2)+(AC?DM/2)=(BM+DM)AC/2=[(1+'3')-(1-'3')]['3'-(-'3')]=2'3'2'3'/2=6。
解法1:設圓的方程為(x-a)^2+(y-b)^2=R^2
三角形ABC三個(gè)頂點(diǎn)坐標為A(1,-1),B(1,4),C(4,-2),
(1-a)^2+(-1-b)^2=R^2
(1-a)^2+(4-b)^2=R^2
(4-a)^2+(-2-b)^2=R^2
解法2:設圓心為(x,y)
由圓心到三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的距離相等.
則有(x-1)^2+(y+1)^2=(x-1)^2+(y-4)^2=(x+4)^2+(y+2)2=R^2
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