圓的方程
1、圓的定義:平面內(nèi)到一定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的集合叫圓,定點(diǎn)為圓心,定長(zhǎng)為圓的半徑。
2、圓的方程
(1)標(biāo)準(zhǔn)方程,
圓心,半徑為r;
(2)一般方程
當(dāng) 時(shí),方程表示圓,此時(shí)圓心為,半徑為
當(dāng) 時(shí),表示一個(gè)點(diǎn);當(dāng)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(shù)法:先設(shè)后求。確定一個(gè)圓需要三個(gè)獨(dú)立條件,
若利用圓的標(biāo)準(zhǔn)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):如弦的中垂線必經(jīng)過原點(diǎn),以此來確定圓心的位置。
3、直線與圓的位置關(guān)系:
直線與圓的位置關(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(shè)直線 ,圓 ,圓心到l的距離為,則有 ;;
(2)過圓外一點(diǎn)的切線:①k不存在,驗(yàn)證是否成立②k存在,設(shè)點(diǎn)斜式方程,用圓心到該直線距離=半徑,求解k,得到方程【一定兩解】
(3)過圓上一點(diǎn)的切線方程:
①圓x2+y2=r2,圓上一點(diǎn)為(x0,y0),則過此點(diǎn)的切線方程為(課本命題).
②圓(x-a)2+(y-b)2=r2,圓上一點(diǎn)為(x0,y0),則過此點(diǎn)的切線方程為(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:通過兩圓半徑的和(差),與圓心距(d)之間的大小比較來確定。
設(shè)圓,
兩圓的位置關(guān)系常通過兩圓半徑的和(差),與圓心距(d)之間的大小比較來確定。
當(dāng)時(shí)兩圓外離,此時(shí)有公切線四條;
當(dāng)時(shí)兩圓外切,連心線過切點(diǎn),有外公切線兩條,內(nèi)公切線一條;
當(dāng)時(shí)兩圓相交,連心線垂直平分公共弦,有兩條外公切線;
當(dāng) 時(shí),兩圓內(nèi)切,連心線經(jīng)過切點(diǎn),只有一條公切線;
當(dāng) 時(shí),兩圓內(nèi)含;當(dāng)時(shí),為同心圓。
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高中數(shù)學(xué)之直線與圓的方程
一、概念理解:
1、傾斜角:①找α:直線向上方向、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(biāo):①構(gòu)造直角三角形(數(shù)形結(jié)合);
②斜率k值于兩點(diǎn)先后順序無關(guān);
③注意下標(biāo)的位置對(duì)應(yīng)。
4、直線與直線的位置關(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(biāo)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、求兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo):直接將兩直線方程聯(lián)立,解方程組即可
3、距離公式:
①兩點(diǎn)間距離:②點(diǎn)到直線距離:③平行直線間距離:4、中點(diǎn)、三分點(diǎn)坐標(biāo)公式:已知兩點(diǎn)
①AB中點(diǎn):②AB三分點(diǎn):靠近A的三分點(diǎn)坐標(biāo)
靠近B的三分點(diǎn)坐標(biāo)
中點(diǎn)坐標(biāo)公式,在求對(duì)稱點(diǎn)、第四章圓與方程中,經(jīng)常用到。圓內(nèi)的最長(zhǎng)弦是直徑
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高一數(shù)學(xué)期中復(fù)習(xí)之一——圓
一.基本知識(shí)之關(guān)于圓的方程
1.圓心為,半徑為的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為:.特殊地,
當(dāng)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(xiàng)項(xiàng)的系數(shù)相同且不為,即;②沒有項(xiàng),即;③.
4.圓:的參數(shù)方程為(為參數(shù)).
特殊地,的參數(shù)方程為(為參數(shù)).
5.圓系方程:過圓:與圓:交點(diǎn)的圓系方程是(不含圓),
當(dāng)時(shí)圓系方程變?yōu)閮蓤A公共弦所在直線方程.
二.基本知識(shí)之關(guān)于直線與圓的位置關(guān)系
位置關(guān)系|相切|相交|相離|
幾何特征|代數(shù)特征|
將直線方程代入圓的方程得到一元二次方程,設(shè)它的判別式為,圓的半徑為,圓心到直線的距離為,則直線與圓的位置關(guān)系滿足以下關(guān)系:
直線截圓所得弦長(zhǎng)的計(jì)算方法:
①利用弦長(zhǎng)計(jì)算公式:設(shè)直線與圓相交于,兩點(diǎn),
則弦;
②利用垂徑定理和勾股定理:(其中為圓的半徑,直線到圓心的距離).
3.圓與圓的位置關(guān)系:設(shè)兩圓的半徑分別為和,圓心距為,則兩圓的位置關(guān)系滿足以下關(guān)系:
位置關(guān)系|外離|外切|相交|內(nèi)切|內(nèi)含|
幾何特征|代數(shù)特征|無實(shí)數(shù)解|一組實(shí)數(shù)解|兩組實(shí)數(shù)解|一組實(shí)數(shù)解|無實(shí)數(shù)解|
三.分類例題練習(xí)解:(
(1)圓是最簡(jiǎn)單的曲線.這節(jié)教材安排在學(xué)習(xí)了曲線方程概念和求曲線方程之后,學(xué)習(xí)三大圓錐曲線之前,旨在熟悉曲線和方程的理論,為后繼學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備.同時(shí),有關(guān)圓的問題,特別是直線與圓的位置關(guān)系問題,也是解析幾何中的基本問題,這些問題的解決為圓錐曲線問題的解決提供了基本的思想方法.因此教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)練習(xí),使學(xué)生確實(shí)掌握這一單元的知識(shí)和方法.
(2)在解決有關(guān)圓的問題的過程中多次用到配方法、待定系數(shù)法等思想方法,教學(xué)中應(yīng)多 總結(jié).
(3)解決有關(guān)圓的問題,要經(jīng)常用到一元二次方程的理論、平面幾何知識(shí)和前邊學(xué)過的解析幾何的基本知識(shí),教師在教學(xué)中要注意多復(fù)習(xí)、多運(yùn)用,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算能力和簡(jiǎn)化運(yùn)算過程的意識(shí).
(4)有關(guān)圓的內(nèi)容非常豐富,有很多有價(jià)值的問題.建議適當(dāng)選擇一些內(nèi)容供學(xué)生研究.例如由過圓上一點(diǎn)的切線方程引申到切點(diǎn)弦方程就是一個(gè)很有價(jià)值的問題.類似的還有圓系方程等問題.
圓的一般方程
(1)掌握?qǐng)A的一般方程及其特點(diǎn).
(2)能將圓的一般方程轉(zhuǎn)化為圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,從而求出圓心和半徑.
(3)能用待定系數(shù)法,由已知條件求出圓的一般方程.
(4)通過本節(jié)課學(xué)習(xí),進(jìn)一步掌握配方法和待定系數(shù)法.
教學(xué)重點(diǎn):(1)用配方法,把圓的一般方程轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)方程,求出圓心和半徑.
(2)用待定系數(shù)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(jì)算機(jī).
教學(xué)方法:?jiǎn)l(fā)引導(dǎo)法,討論法.
(一)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程 1. 圓的定義:平面內(nèi)到一定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的軌跡叫做圓。
定點(diǎn)叫圓的圓心,定長(zhǎng)叫做圓的半徑。 2. 圓的標(biāo)準(zhǔn)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。
說明: (1)上式稱為圓的標(biāo)準(zhǔn)方程。 (2)如果圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),這時(shí)a=0,b=0,圓的方程就是x2+y2=r2。
(3)圓的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方程知有三個(gè)參數(shù)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(dú)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(nèi),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(dāng)時(shí),方程①表示以(-D/2,-E/2)為圓心,以為半徑的圓; 當(dāng)時(shí),方程①只有實(shí)數(shù)解,所以表示一個(gè)點(diǎn)(-D/2,-E/2); 當(dāng)時(shí),方程①?zèng)]有實(shí)數(shù)解,因此它不表示任何圖形。 故當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)相同,且不等于0; (2)沒有xy這樣的二次項(xiàng)。 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(shù)D、E、F就可以了。(三)直線和圓的位置關(guān)系 1. 直線與圓的位置關(guān)系 研究直線與圓的位置關(guān)系有兩種方法: (l)幾何法:令圓心到直線的距離為d,圓的半徑為r。
d>r直線與圓相離;d=r直線與圓相切;0≤d<r直線與圓相交。 (2)代數(shù)法:聯(lián)立直線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直線與圓相交。 說明:幾何法研究直線與圓的關(guān)系是常用的方法,一般不用代數(shù)法。
2. 圓的切線方程 (1)過圓x2+y2=r2上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線方程是x0x+y0y=r2 (2)過圓(x-a)2+(y-b)2=r2上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線方程是(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2 ; (3)過圓 x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線方程是x0x+y0y+D·(x0+x)/2+E·(y0+y)/2+F=0 3. 直線與圓的位置關(guān)系中的三個(gè)基本問題 (1)判定位置關(guān)系。方法是比較d與r的大小。
(2)求切線方程。若已知切點(diǎn)M(x0,y0),則切線方程為(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2 ; 若已知切線上一點(diǎn)N(x0,y0),則可設(shè)切線方程為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(zhǎng):一般利用勾股定理與垂徑定理,很少利用弦長(zhǎng)公式,因其計(jì)算較繁,另外,當(dāng)直線與圓相交時(shí),過兩交點(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)系問題 判定兩圓的位置關(guān)系的方法有二:第一種是代數(shù)法,研究?jī)蓤A的方程所組成的方程組的解的個(gè)數(shù);第二種是研究?jī)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(shè)兩圓的圓心距為d,則d=根號(hào)下(a1-a2)2+(b1-b2)2 當(dāng)d>r1+r2時(shí),兩圓外離; 當(dāng)d=r1+r2時(shí),兩圓外切; 當(dāng)|r1-r2| 當(dāng)d=|r1+r2|時(shí),兩圓內(nèi)切; 當(dāng)0 兩圓位置關(guān)系的問題同直線與圓的位置關(guān)系的問題一樣,一般要轉(zhuǎn)化為距離間題來解決。
另外,我們?cè)诮鉀Q有關(guān)圓的問題時(shí),應(yīng)特別注意,圓的平面幾何性質(zhì)的應(yīng)用。
'3'=根號(hào)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(biāo)-'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(biāo)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(shè)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(biāo)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(shè)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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