新編高中數(shù)學 第四章 圓與方程學案 新人教A版必修2含答案
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1、 新編人教版精品教學資料 第四章 圓與方程學案 新人教A版必修2 4.1圓的方程 4.1.1 圓的標準方程 圓的標準方程 [提出問題] “南昌之星”摩天輪是目前世界上第二高的摩天輪,它位于江西省南昌市紅谷灘新區(qū)紅角洲贛江邊上的贛江市民公園,是南昌市標志性建筑.該摩天輪總高度為160米,轉(zhuǎn)盤直徑為153米,比位于英國泰晤士河邊的135米高的“倫敦之眼”摩天輪還要高. 問題1:游客在摩天輪轉(zhuǎn)動過程中離摩天輪中心的距離一樣嗎? 提示:一樣.圓上的點到圓心距離都是相等的,都是圓的半徑. 問題2:若以摩天輪中心所在位置為原點,建立平面直角坐標系,游客在任一點(x,y)
2、的坐標滿足什么關系? 提示: =. 問題3:以(1,2)為圓心,3為半徑的圓上任一點的坐標(x,y)滿足什么關系? 提示: =3. [導入新知] 圓的標準方程 (1)圓的定義:平面內(nèi)到定點的距離等于定長的點的集合叫做圓,定點稱為圓心,定長稱為圓的半徑. (2)確定圓的要素是圓心和半徑,如圖所示. (3)圓的標準方程:圓心為A(a,b),半徑長為r的圓的標準方程是(x-a)2+(y-b)2=r2. 當a=b=0時,方程為x2+y2=r2,表示以原點為圓心、半徑為r的圓. [化解疑難] 1.由圓的標準方程,可直接得到圓的圓心坐標和半徑大小;反過來說,給出了圓的圓心和半徑,
3、即可直接寫出圓的標準方程,這一點體現(xiàn)了圓的標準方程的直觀性,為其優(yōu)點. 2.幾種特殊位置的圓的標準方程: 條件 圓的標準方程 過原點 (x-a)2+(y-b)2=a2+b2(a2+b2>0) 圓心在x軸上 (x-a)2+y2=r2(r≠0) 圓心在y軸上 x2+(y-b)2=r2(r≠0) 圓心在x軸上且過原點 (x-a)2+y2=a2(a≠0) 圓心在y軸上且過原點 x2+(y-b)2=b2(b≠0) 與x軸相切 (x-a)2+(y-b)2=b2(b≠0) 與y軸相切 (x-a)2+(y-b)2=a2(a≠0) 點與圓的位置關系 [提出問
4、題] 愛好運動的小華,小強,小兵三人相邀搞一場擲飛鏢比賽,他們把靶子釘在土墻上,規(guī)定誰的飛鏢離靶心O越近,誰獲勝,如圖A,B,C分別是他們擲一輪飛鏢的落點.看圖回答下列問題: 問題1:點與圓的位置關系有幾種? 提示:三種.點在圓外、圓上、圓內(nèi). 問題2:如何判斷他們的勝負? 提示:利用點與圓心的距離. [導入新知] 點與圓的位置關系 圓的標準方程為(x-a)2+(y-b)2=r2,圓心A(a,b),半徑為r.設所給點為M(x0,y0),則 位置關系 判斷方法 幾何法 代數(shù)法 點在圓上 │MA│=r?點M在圓A上 點M(x0,y0)在圓上?(x0-a)2+(y0
5、-b)2=r2
點在圓內(nèi)
│MA│
6、)2=4 D.(x+1)2+(y+1)2=4 [解析] 法一:設所求圓的標準方程為 (x-a)2+(y-b)2=r2, 由已知條件知 解此方程組,得 故所求圓的標準方程為(x-1)2+(y-1)2=4. 法二:設點C為圓心,∵點C在直線x+y-2=0上, ∴可設點C的坐標為(a,2-a). 又∵該圓經(jīng)過A,B兩點, ∴|CA|=|CB|. ∴ =, 解得a=1. ∴圓心坐標為C(1,1),半徑長r=|CA|=2. 故所求圓的標準方程為(x-1)2+(y-1)2=4. 法三:由已知可得線段AB的中點坐標為(0,0),kAB==-1,所以弦AB的垂直平分線的斜率為k
7、=1,所以AB的垂直平分線的方程為y-0=1·(x-0),即y=x.則圓心是直線y=x與x+y-2=0的交點, 由得 即圓心為(1,1),圓的半徑為= 2, 故所求圓的標準方程為(x-1)2+(y-1)2=4. [答案] C [類題通法] 確定圓的標準方程就是設法確定圓心C(a,b)及半徑r,其求解的方法:一是待定系數(shù)法,如解法一,建立關于a,b,r的方程組,進而求得圓的方程;二是借助圓的幾何性質(zhì)直接求得圓心坐標和半徑,如解法二、三.一般地,在解決有關圓的問題時,有時利用圓的幾何性質(zhì)作轉(zhuǎn)化較為簡捷. [活學活用] 1.求下列圓的標準方程: (1)圓心是(4,-1),且過點(
8、5,2); (2)圓心在y軸上,半徑長為5,且過點(3,-4); (3)求過兩點C(-1,1)和D(1,3),圓心在x軸上的圓的標準方程. 解:(1)圓的半徑長r= =, 故圓的標準方程為(x-4)2+(y+1)2=10. (2)設圓心為C(0,b),則(3-0)2+(-4-b)2=52, 解得b=0或b=-8,則圓心為(0,0)或(0,-8). 又∵半徑r=5, ∴圓的標準方程為x2+y2=25或x2+(y+8)2=25. (3)直線CD的斜率kCD==1, 線段CD中點E的坐標為(0,2), 故線段CD的垂直平分線的方程為 y-2=-x,即y=-x+2,令y=0,得
9、x=2, 即圓心為(2,0).由兩點間的距離公式, 得r= =. 所以所求圓的標準方程為(x-2)2+y2=10. 點與圓的位置關系 [例2] 如圖,已知兩點P1(4,9)和P2(6,3). (1)求以P1P2為直徑的圓的方程; (2)試判斷點M(6,9),N(3,3),Q(5,3)是在圓上,在圓內(nèi),還是在圓外. [解] (1)設圓心C(a,b),半徑長為r,則由C為P1P2的中點,得a==5,b==6. 又由兩點間的距離公式得 r=|CP1|= =, 故所求圓的方程為(x-5)2+(y-6)2=10. (2)由(1)知,圓心C(5,6),則分別計算點到圓心
10、的距離: |CM|= =; |CN|= =>; |CQ|= =3<. 因此,點M在圓上,點N在圓外,點Q在圓內(nèi). [類題通法] 1.判斷點與圓的位置關系的方法 (1)只需計算該點與圓的圓心距離,與半徑作比較即可; (2)把點的坐標代入圓的標準方程,判斷式子兩邊的符號,并作出判斷. 2.靈活運用 若已知點與圓的位置關系,也可利用以上兩種方法列出不等式或方程,求解參數(shù)范圍. [活學活用] 2.點(1,1)在圓(x-a)2+(y+a)2=4的內(nèi)部,則a的取值范圍是( ) A.-1<a<1 B.0<a<1 C.a(chǎn)>1或a>-1 D.a(chǎn)=±1 解析
11、:選A 由于點(1,1)在圓(x-a)2+(y+a)2=4的內(nèi)部,所以(1-a)2+(1+a)2<4,a2<1,所以-1<a<1. [典例] 已知某圓圓心在x軸上,半徑長為5,且截y軸所得線段長為8,求該圓的標準方程. [解] 法一:如圖所示,由題設|AC|=r=5,|AB|=8, ∴|AO|=4.在Rt△AOC中, |OC|= = =3. 設點C坐標為(a,0), 則|OC|=|a|=3,∴a=±3. ∴所求圓的方程為(x+3)2+ y2=25,或(x-3)2+y2=25. 法二:由題意設所求圓的方程為(x-a)2+y2= 25. ∵圓截
12、y軸線段長為8,∴圓過點A(0,4).代入方程得a2+16=25, ∴a=±3. ∴所求圓的方程為(x+3)2+y2=25,或(x-3)2+y2=25. [易錯防范] 1.若解題分析只畫一種圖形,而忽略兩種情況,考慮問題不全面,漏掉圓心在x軸負半軸的情況而導致出錯. 2.借助圖形解決數(shù)學問題,只能是定性分析,而不能定量研究,要定量研究問題,就要考慮到幾何圖形的各種情況. [成功破障] 圓心在直線2x-y-7=0上的圓C與y軸交于兩點A(0,-4),B(0,-2),則圓C的標準方程為________. 解析:結(jié)合題意可知,圓心在直線y=-3上,又圓心在直線2x-y-7=0上,故圓
13、心坐標是(2,-3),從而r2=(2-0)2+(-3+2)2=5,圓的標準方程是(x-2)2+(y+3)2=5. 答案:(x-2)2+(y+3)2=5 [隨堂即時演練] 1.圓(x-1)2+(y+)2=1的圓心坐標是( ) A.(1,) B.(-1,) C.(1,-) D.(-1,-) 答案:C 2.點P(m,5)與圓x2+y2=24的位置關系是( ) A.在圓外 B.在圓內(nèi) C.在圓上 D.不確定 解析:選A ∵m2+25>24, ∴點P在圓外. 3.若點P(-1,)在圓x2+y2=m2上,則實數(shù)m=________. 解析
14、:∵P點在圓x2+y2=m2上, ∴(-1)2+()2=4=m2, ∴m=±2. 答案:±2 4.經(jīng)過原點,圓心在x軸的負半軸上,半徑為2的圓的方程是________. 解析:圓心是(-2,0),半徑是2,所以圓的方程是(x+2)2+y2=4. 答案:(x+2)2+y2=4 5.求以A(2,2),B(5,3),C(3,-1)為頂點的三角形的外接圓的方程. 解:設所求圓的方程是 (x-a)2+(y-b)2=r2. 將點A(2,2),B(5,3),C(3,-1)代入上式得 解此方程組,得 所以,△ABC的外接圓方程是(x-4)2+(y-1)2=5. [課時達標檢測]
15、 一、選擇題 1.已知點P(3,2)和圓的方程(x-2)2+(y-3)2=4,則它們的位置關系為( ) A.在圓心 B.在圓上 C.在圓內(nèi) D.在圓外 解析:選C ∵(3-2)2+(2-3)2=2<4, ∴點P在圓內(nèi). 2.圓(x+1)2+(y-2)2=4的圓心、半徑是( ) A.(1,-2),4 B.(1,-2),2 C.(-1,2),4 D.(-1,2),2 答案:D 3.圓心在y軸上,半徑為1,且過點(1,2)的圓的方程為( ) A.x2+(y-2)2=1 B.x2+(y+2)2=1 C.(x-1)2+(y-3)2=1 D.x2+(y
16、-3)2=1 解析:選A 法一(直接法):設圓心坐標為(0,b),則由題意知 =1,解得b=2, 故圓的方程為x2+(y-2)2=1. 法二(數(shù)形結(jié)合法):根據(jù)點(1,2)到圓心的距離為1,易知圓心為(0,2),故圓的方程為x2+(y-2)2=1. 法三(驗證法):將點(1,2)代入四個選擇項,排除B、D,又由于圓心在y軸上,排除C,選A. 4.(2012·福建六校聯(lián)考)以兩點A(-3,-1)和B(5,5)為直徑端點的圓的方程是( ) A.(x-1)2+(y-2)2=10 B.(x-1)2+(y-2)2=100 C.(x-1)2+(y-2)2=5 D.(x-1)2+(y-
17、2)2=25 解析:選D 圓心坐標為(1,2),半徑r==5,故所求圓的方程為(x-1)2+(y-2)2=25. 5.當a為任意實數(shù)時,直線(a-1)x-y+a+1=0恒過定點C,則以C為圓心,為半徑的圓的方程為( ) A.(x-1)2+(y+2)2=5 B.(x+1)2+(y+2)2=5 C.(x+1)2+(y-2)2=5 D.(x-1)2+(y-2)2=5 解析:選C 直線方程變?yōu)?x+1)a-x-y+1=0. 由得,∴C(-1,2),∴所求圓的方程為(x+1)2+(y-2)2=5. 二、填空題 6.圓心為直線x-y+2=0與直線2x+y-8=0的交點,且過原點的
18、圓的標準方程是__________________. 解析:由可得x=2,y=4,即圓心為(2,4),從而r==2,故圓的標準方程為(x-2)2+(y-4)2=20. 答案:(x-2)2+(y-4)2=20 7.(2012·嘉興高一檢測)點(5+1,)在圓(x-1)2+y2=26的內(nèi)部,則a的取值范圍是________. 解析:由于點在圓的內(nèi)部,所以(5+1-1)2+()2<26, 即26a<26,又a≥0,解得0≤a<1. 答案:0≤a<1 8.若圓心在x軸上,半徑為的圓C位于y軸左側(cè),且與直線x+2y=0相切,則圓C的方程是________. 解析:如圖所示,設圓心C(
19、a,0),則圓心C到直線x+2y=0的距離為=,解得a=-5,a=5(舍去), ∴圓心是(-5,0).故圓的方程是(x+5)2+y2=5. 答案:(x+5)2+y2=5 三、解答題 9.求經(jīng)過A(-1,4),B(3,2)兩點且圓心在y軸上的圓的方程. 解:法一:設圓心坐標為(a,b). ∵圓心在y軸上,∴a=0. 設圓的標準方程為x2+(y-b)2=r2. ∵該圓過A,B兩點, ∴解得 ∴所求圓的方程為x2+(y-1)2=10. 法二:∵線段AB的中點坐標為(1,3),kAB==-, ∴弦AB的垂直平分線方程為y-3=2(x-1),即y=2x+1. 由解得∴點(0,1
20、)為所求圓的圓心. 由兩點間的距離公式,得圓的半徑r=, ∴所求圓的方程為x2+(y-1)2=10. 10.求過點A(1,2)和B(1,10)且與直線x-2y-1=0相切的圓的方程. 解:圓心在線段AB的垂直平分線y=6上,設圓心為(a,6),半徑為r,則圓的方程為(x-a)2+(y-6)2=r2.將點(1,10)代入得(1-a)2+(10-6)2=r2,① 而r=, 代入①,得(a-1)2+16=, 解得a=3,r=2,或a=-7,r=4. 故所求圓為(x-3)2+(y-6)2=20,或(x+7)2+(y-6)2=80. 4.1.2 圓的一般方程 [提出問
21、題] 已知圓心(2,3),半徑為2. 問題1:寫出圓的標準方程. 提示:(x-2)2+(y-3)2=4. 問題2:上述方程能否化為二元二次方程的形式? 提示:可以,x2+y2-4x-6y+9=0. 問題3:方程x2+y2-4x-6y+13=0是否表示圓? 提示:配方化為(x-2)2+(y-3)2=0,不表示圓. 問題4:方程x2+y2+Dx+Ey+F=0一定表示圓嗎? 提示:不一定. [導入新知] (1)圓的一般方程的概念: 當D2+E2-4F>0時,二元二次方程x2+y2+Dx+Ey+F=0叫做圓的一般方程. (2)圓的一般方程對應的圓心和半徑: 圓的一般方程x2
22、+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)表示的圓的圓心為(-,-),半徑長為 . [化解疑難] 1.圓的一般方程體現(xiàn)了圓的方程形式上的特點: (1)x2、y2的系數(shù)相等且不為0; (2)沒有xy項. 2.對方程x2+y2+Dx+Ey+F=0的說明: 方程 條件 圖形 x2+y2+Dx+Ey+F=0 D2+E2-4F<0 不表示任何圖形 D2+E2-4F=0 表示一個點(-,-) D2+E2-4F>0 表示以(-,-)為圓心,以為半徑的圓 圓的一般方程的概念辨析 [例1] 若方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0表示圓, 求
23、(1)實數(shù)m的取值范圍; (2)圓心坐標和半徑. [解] (1)據(jù)題意知 D2+E2-4F=(2m)2+(-2)2-4(m2+5m)>0, 即4m2+4-4m2-20m>0, 解得m<, 故m的取值范圍為(-∞,). (2)將方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0寫成標準方程為(x+m)2+(y-1)2=1-5m, 故圓心坐標為(-m,1),半徑r=. [類題通法] 形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的二元二次方程,判定其是否表示圓時可有如下兩種方法: ①由圓的一般方程的定義令D2+E2-4F>0,成立則表示圓,否則不表示圓,②將方程配方后,根據(jù)圓的標準方程的特征
24、求解,應用這兩種方法時,要注意所給方程是不是x2+y2+Dx+Ey+F=0這種標準形式,若不是,則要化為這種形式再求解. [活學活用] 1.下列方程各表示什么圖形?若表示圓,求其圓心和半徑. (1)x2+y2+x+1=0; (2)x2+y2+2ax+a2=0(a≠0); (3)2x2+2y2+2ax-2ay=0(a≠0). 解:(1)∵D=1,E=0,F(xiàn)=1, ∴D2+E2-4F=1-4=-3<0, ∴方程(1)不表示任何圖形. (2)∵D=2a,E=0,F(xiàn)=a2, ∴D2+E2-4F=4a2-4a2=0, ∴方程表示點(-a,0). (3)兩邊同除以2,得x2+y2+
25、ax-ay=0, D=a,E=-a,F(xiàn)=0,∴D2+E2-4F=2a2>0, ∴方程(3)表示圓,它的圓心為(-,), 半徑r= =|a|. 圓的一般方程的求法 [例2] 已知△ABC的三個頂點為A(1,4),B(-2,3),C(4,-5),求△ABC的外接圓方程、外心坐標和外接圓半徑. [解] 法一:設△ABC的外接圓方程為 x2+y2+Dx+Ey+F=0, ∵A,B,C在圓上, ∴∴ ∴△ABC的外接圓方程為x2+y2-2x+2y-23=0, 即(x-1)2+(y+1)2=25. ∴外心坐標為(1,-1),外接圓半徑為5. 法二:∵kAB==,kAC=
26、=-3, ∴kAB·kAC=-1,∴AB⊥AC. ∴△ABC是以角A為直角的直角三角形, ∴外心是線段BC的中點, 坐標為(1,-1),r=|BC|=5. ∴外接圓方程為(x-1)2+(y+1)2=25. [類題通法] 應用待定系數(shù)法求圓的方程時: (1)如果由已知條件容易求得圓心坐標、半徑或需利用圓心的坐標或半徑列方程的問題,一般采用圓的標準方程,再用待定系數(shù)法求出a,b,r. (2)如果已知條件與圓心和半徑都無直接關系,一般采用圓的一般方程,再用待定系數(shù)法求出常數(shù)D、E、F. [活學活用] 2.求經(jīng)過點A(-2,-4)且與直線x+3y-26=0相切于點B(8,6)的圓
27、的方程. 解:設所求圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0, 則圓心坐標為. ∵圓與x+3y-26=0相切,∴·=-1,即E-3D-36=0.①∵(-2,-4),(8,6)在圓上, ∴2D+4E-F-20=0,②8D+6E+F+100=0.③聯(lián)立①②③,解得D=-11,E=3,F(xiàn)=-30,故所求圓的方程為x2+y2-11x+3y-30=0. 代入法求軌跡方程 [例3] 已知△ABC的邊AB長為4,若BC邊上的中線為定長3,求頂點C的軌跡方程. [解] 以直線AB為x軸,AB的中垂線為y軸建立坐標系(如圖),則A(-2,0),B(2,0),設C(x,y),BC中點D(x0
28、,y0). ∴?、? ∵|AD|=3,∴(x0+2)2+y=9.?、? 將①代入②,整理得(x+6)2+y2=36. ∵點C不能在x軸上,∴y≠0. 綜上,點C的軌跡是以(-6,0)為圓心,6為半徑的圓,去掉(-12,0)和(0,0)兩點. 軌跡方程為(x+6)2+y2=36(y≠0). [類題通法] 用代入法求軌跡方程的一般步驟 [活學活用] 3.(2013·嘉峪關高一檢測)過點A(8,0)的直線與圓x2+y2=4交于點B,則AB中點P的軌跡方程為________________. 解析:設點P的坐標為(x,y),點B為(x1,y1),由題意,結(jié)合中點坐標公式可得x1=
29、2x-8,y1=2y,故(2x-8)2+(2y)2=4,化簡得(x-4)2+y2=1,即為所求. 答案:(x-4)2+y2=1 [典例] (12分)已知圓O的方程為x2+y2=9,求經(jīng)過點A(1,2)的圓的弦的中點P的軌跡. [解題流程] 畫出圖形,結(jié)合圓的弦的中點的性質(zhì),由AP⊥OP建立關系求解. 設動點P的坐標(x,y)―→由AP⊥OP―→討論AP垂直于x軸情形―→列kAP·kOP=-1的關系式―→檢驗―→得出結(jié)論 [規(guī)范解答] 設動點P的坐標為(x,y),根據(jù)題意可知AP⊥OP.(2分) 當AP垂直于x軸時,P的坐標為(1,
30、0),此時x=1;(3分) 當x=0時,y=0;(4分) 當x≠0,且x≠1時,有kAP·kOP=-1,(5分) ∵kAP=,kOP=,(6分) ∴·=-1,即x2+y2-x-2y=0(x≠0,且x≠1).(8分) 經(jīng)檢驗,點(1,0),(0,0)適合上式.(10分) 綜上所述,點P的軌跡是以為圓心,以為半徑的圓.(12分) [名師批注] AP垂直于x軸時及x=0時容易漏掉. 檢驗步驟不可少 [活學活用] 一動點M到點A(-4,0)的距離是到點B(2,0)的距離的2倍,求動點的軌跡. 解:設動點M的坐標為(x,y), 則|MA|=2|MB|,
31、 即=2, 整理得x2+y2-8x=0,即所求動點的軌跡方程為x2+y2-8x=0. [隨堂即時演練] 1.(2011·四川高考)圓x2+y2-4x+6y=0的圓心坐標是( ) A.(2,3) B.(-2,3) C.(-2,-3) D.(2,-3) 解析:選D 圓的方程化為(x-2)2+(y+3)2=13,圓心(2,-3),選D. 2.已知方程x2+y2-2x+2k+3=0表示圓,則k的取值范圍是( ) A.(-∞,-1) B.(3,+∞) C.(-∞,-1)∪(3,+∞) D.(-,+∞) 解析:選A 方程可化為:(x-1)2+
32、y2=-2k-2,只有-2k-2>0,即k<-1時才能表示圓. 3.方程x2+y2+2ax-by+c=0表示圓心為C(2,2),半徑為2的圓,則a=________,b=________,c=________. 解析:∵∴ 答案:-2,4,4 4.設A為圓(x-1)2+y2=1上的動點,PA是圓的切線且|PA|=1,則P點的軌跡方程是________. 解析:設P(x,y)是軌跡上任一點, 圓(x-1)2+y2=1的圓心為B(1,0), 則|PA|2+1=|PB|2, ∴(x-1)2+y2=2. 答案:(x-1)2+y2=2 5.求過點(-1,1),且圓心與已知圓x2+y2
33、-6x-8y+15=0的圓心相同的圓的方程. 解:設所求的圓的方程為:x2+y2+Dx+Ey+F=0,又圓x2+y2-6x-8y+15=0的圓心為(3,4),依題意得 解此方程組,可得 ∴所求圓的方程為x2+y2-6x-8y=0. [課時達標檢測] 一、選擇題 1.(2011·安徽高考)若直線3x+y+a=0過圓x2+y2+2x-4y=0的圓心,則a的值為( ) A.-1 B.1 C.3 D.-3 解析:選B ∵圓x2+y2+2x-4y=0的圓心為(-1,2), ∴3x+y+a過點(-1,2), 即-3+2+a=0, ∴a=1. 2.已知動點M到點(
34、8,0)的距離等于點M到點(2,0)的距離的2倍,那么點M的軌跡方程是( ) A.x2+y2=32 B.x2+y2=16 C.(x-1)2+y2=16 D.x2+(y-1)2=16 解析:選B 設M(x,y),則M滿足=2,整理得x2+y2=16. 3.方程x2+y2+2ax-b2=0表示的圖形是( ) A.一個圓 B.只有當a=0時,才能表示一個圓 C.一個點 D.a(chǎn),b不全為0時,才能表示一個圓 解析:選D (2a)2+4b2=4(a2+b2), 當a=b=0時,方程表示一個點; 當ab≠0時方程表示一個圓. 4.如果圓x2+y2+ax+by+c=0(a,b
35、,c不全為零)與y軸相切于原點,那么( ) A.a(chǎn)=0,b≠0,c≠0 B.b=c=0,a≠0 C.a(chǎn)=c=0,b≠0 D.a(chǎn)=b=0,c≠0 解析:選B 符合條件的圓方程為(x+)2+y2=, 即x2+y2+ax=0. ∴b=0,a≠0,c=0. 5.已知兩定點A(-2,0),B(1,0),如果動點P滿足|PA|=2|PB|,則點P的軌跡所包圍的圖形的面積等于( ) A.π B.4π C.8π D.9π 解析:選B 設動點軌跡坐標為(x,y),則由|PA|=2|PB|, 知 =2,化簡得(x-2)2+y2=4,得軌跡曲線為以(2,0)為圓心,以2為半徑
36、的圓,該圓面積為4π. 二、填空題 6.若x2+y2+(λ-1)x+2λy+λ=0表示圓,則λ的取值范圍是____________________. 解析:∵(λ-1)2+(2λ)2-4λ>0, 即5λ2-6λ+1>0, ∴λ∈∪(1,+∞). 答案:∪(1,+∞) 7.已知圓C:x2+y2+2x+ay-3=0(a為實數(shù))上任意一點關于直線l:x-y+2=0的對稱點都在圓C上,則a=________. 解析:由題意可得圓C的圓心在直線x-y+2=0上,將代入直線方程得-1-+2=0,解得a=-2. 答案:-2 8.已知A,B是圓O:x2+y2=16上的兩點,且│AB│=6,
37、若以AB為直徑的圓M恰好經(jīng)過點C(1,-1),則圓心M的軌跡方程是____________________. 解析:設圓心為M(x,y),由│AB│=6知,圓M的半徑r=3,則│MC│=3,即=3,所以(x-1)2+(y+1)2=9. 答案:(x-1)2+(y+1)2=9 三、解答題 9.已知圓C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圓心在直線x+y-1=0上,且圓心在第二象限,半徑長為,求圓的一般方程. 解:圓心C,∵圓心在直線x+y-1=0上,∴---1=0,即D+E=-2.① 又∵半徑長r==, ∴D2+E2=20.② 由①②可得或 又∵圓心在第二象限,∴-<0即D>0.
38、 則 故圓的一般方程為x2+y2+2x-4y+3=0. 10.已知方程x2+y2-2(t+3)x+2(1-4t2)y+16t4+9=0(t∈R)表示的圖形是圓. (1)求t的取值范圍; (2)求其中面積最大的圓的方程; (3)若點P(3,4t2)恒在所給圓內(nèi),求t的取值范圍. 解:(1)已知方程可化為 (x-t-3)2+(y+1-4t2)2=-7t2+6t+1, ∴r2=-7t2+6t+1>0,∴-<t<1. 即t的取值范圍是 (2)r= = . 當t=∈時,rmax=, 此時圓的面積最大,對應的圓的方程是2+2=. (3)當且僅當32+(4t2)2-2(t+3)
39、×3+2(1-4t2)·4t2+16t4+9<0時,點P恒在圓內(nèi),化簡得8t2-6t<0, 即0<t<.故t的取值范圍是 4.2直線、圓的位置關系 4.2.1 直線與圓的位置關系 第一課時 直線與圓的位置關系(新授課) [提出問題] “大漠孤煙直,長河落日圓”是唐朝詩人王維的詩句,它描述了黃昏日落時分塞外特有的景象.如果我們把太陽看成一個圓,地平線看成一條直線,觀察下面三幅太陽落山的圖片. 問題1:圖片中,地平線與太陽的位置關系怎樣? 提示:(1)相離 (2)相切 (3)相交 問題2:結(jié)合初中平面幾何中學過的直線與圓的位置關系,直線與圓有幾種位置關
40、系? 提示:3種,分別是相交、相切、相離. 問題3:如何判斷直線與圓的位置關系? 提示:可利用圓心到直線的距離d與半徑r的關系. [導入新知] 1.直線與圓有三種位置關系 位置關系 交點個數(shù) 相交 有兩個公共點 相切 只有一個公共點 相離 沒有公共點 2.直線Ax+By+C=0與圓(x-a)2+(y-b)2=r2的位置關系的判斷 位置關系 相交 相切 相離 公共點個數(shù) 兩個 一個 零個 判定方法 幾何法:設圓心到直線的距離d= d<r d=r d>r 代數(shù)法:由消元得到一元二次方程的判別式Δ Δ>0 Δ=0 Δ<0 [化解
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