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(1)掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程.
(2)能用圆的方程解决一些简单的问题.
一、圆的方程
圆的标准方程
圆的一般方程
定义
在平面内,到定点的距离等于定长的点的集合叫圆,确定一个圆最基本的要素是圆心和半径
方程
圆心
半径
区别与
联系
(1)圆的标准方程明确地表现出圆的几何要素,即圆心坐标和半径长;
(2)圆的一般方程的代数结构明显,圆心坐标和半径长需要通过代数运算才能得出;
(3)二者可以互化:将圆的标准方程展开可得一般方程,将圆的一般方程配方可得标准方程
注:当D2+E2-4F = 0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F = 0表示一个点;当D2+E2-4F<0时,方程x2+y2+Dx+Ey+F = 0没有意义,不表示任何图形.
二、点与圆的位置关系
标准方程的形式
一般方程的形式
点(x0,y0)在圆上
点(x0,y0)在圆外
点(x0,y0)在圆内
三、必记结论
(1)圆的三个性质
①圆心在过切点且垂直于切线的直线上;
②圆心在任一弦的中垂线上;
③两圆相切时,切点与两圆心三点共线.
(2)两个圆系方程
具有某些共同性质的圆的集合称为圆系,它们的方程叫圆系方程.
①同心圆系方程:,其中a,b为定值,r是参数;
②半径相等的圆系方程:,其中r为定值,a,b为参数.
考向一 求圆的方程
1.求圆的方程必须具备三个独立的条件.从圆的标准方程来看,关键在于求出圆心坐标和半径,从圆的一般方程来讲,能知道圆上的三个点即可求出圆的方程,因此,待定系数法是求圆的方程常用的方法.
2.用几何法求圆的方程,要充分运用圆的几何性质,如“圆心在圆的任一条弦的垂直平分线上”,“半径、弦心距、弦长的一半构成直角三角形”.
典例1 圆心在轴上,半径为1,且过点的圆的方程是
A. B.
C. D.
【答案】C
故选C.
【名师点睛】本题考查圆的方程,考查学生的计算能力,属于基础题.设出圆心坐标,利用半径为1,且过点,即可求得结论.
1.已知圆,为坐标原点,则以为直径的圆的方程为
A. B.
C. D.
考向二 与圆有关的对称问题
1.圆的轴对称性:圆关于直径所在的直线对称.
2.圆关于点对称:
(1)求已知圆关于某点对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置;
(2)两圆关于点对称,则此点为两圆圆心连线的中点.
3.圆关于直线对称:
(1)求已知圆关于某条直线对称的圆,只需确定所求圆的圆心位置;
(2)两圆关于直线对称,则此直线为两圆圆心连线的垂直平分线.
典例2 (1)已知圆C1:(x+1)2+(y-1)2 =1,圆C2与圆C1关于直线x-y-1=0对称,则圆C2的方程为
A. B.
C. D.
(2)若圆(x+1)2+(y-3)2=9上相异两点P,Q关于直线kx+2y-4=0对称,则k的值为_________.
【答案】(1)B;(2)2.
(2)已知圆(x+1)2+(y-3)2=9的圆心为(-1,3),
由题设知,直线kx+2y-4=0过圆心,则k×(-1)+2×3-4=0,解得k=2.
2.圆关于直线对称的圆的方程为,则实数a的值为
A.0 B.1
C.±2 D.2
考向三 与圆有关的轨迹问题
1.求轨迹方程的步骤如下:
建系,设点:建立适当的坐标系,设曲线上任一点坐标.
写集合:写出满足复合条件P的点M的集合.
列式:用坐标表示,列出方程.
化简:化方程为最简形式.
证明:证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点.
2.求与圆有关的轨迹方程的方法
典例3 已知点P(2,2),圆C:x2+y2-8y=0,过点P的动直线l与圆C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点.
(1)求点M的轨迹方程;
(2)当|OP|=|OM|时,求直线l的方程及的面积.
【答案】(1)M的方程为(x-1)2+(y-3)2=2;(2)l的方程为y=-eq \f(1,3)x+eq \f(8,3),的面积为eq \f(16,5).
【解析】(1)圆C的方程为x2+(y-4)2=16,圆心为(0,4),半径r=4.
设M(x,y),则.
由题设可知,即:,即(x-1)2+(y-3)2=2,
由于点P在圆C的内部,
所以点M的轨迹方程为(x-1)2+(y-3)2=2.
3.已知点,圆:,过点的动直线与圆交于两点,线段的中点为,为坐标原点.
(1)求的轨迹方程;
(2)当时,求的方程及的面积.
考向四 与圆有关的最值问题
对于圆中的最值问题,一般是根据条件列出关于所求目标的式子——函数关系式,然后根据函数关系式的特征选用参数法、配方法、判别式法等,应用不等式的性质求出最值.特别地,要利用圆的几何性质
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