圓的方程內(nèi)容由圓的標(biāo)準方程、圓的一般方程和圓的參數(shù)方程三個部分組成,主要考查運算能力. 在客觀題中,突出考查簡單運算,主要以直線和圓的位置關(guān)系問題居多;解答題中以中等難度題為主,重點考查圓的幾何性質(zhì)的應(yīng)用.
重點:熟練掌握圓的方程,掌握待定系數(shù)法,并能解決一些簡單的有關(guān)圓的實際問題.要學(xué)會把圓的幾何性質(zhì)與解析法結(jié)合起來解決問題.同時不斷培養(yǎng)觀察能力,尋找參數(shù)之間的聯(lián)系,掌握必要的技巧,把握準確的解題方向.
難點:其一,如何把題目中的隱含條件挖掘出來;其二,數(shù)形結(jié)合的使用.
1. 基本思路:
圓的問題大多與圓心相關(guān),在解決直線與圓的位置(相切、相離、相交)關(guān)系、圓與圓的位置關(guān)系以及利用圓的標(biāo)準方程解題等都從圓心入手.
2. 基本策略:
(1)點與圓的位置關(guān)系:
設(shè)點P(x0,y0),圓C:(x-a)2+(y-b)2=r2,則點P在圓上?圳(x0-a)2+(y0-b)2=r2?圳PC=r;
點P在圓外?圳(x0-a)2+(y0-b)2>r2?圳PC>r;
點P在圓內(nèi)?圳(x0-a)2+(y0-b)2 (2)(x-x1)2+(y-y1)2=r■■,圓心C1(x1,y1),半徑r1;(x-x2)2+(y-y2)2=r■■,圓心C2(x2,y2),半徑r2. 則C1C2>r1+r2?圳兩圓相離;C1C2=r1+r2?圳兩圓外切;r1-r2 求以C(1,3)為圓心,并且和直線3x-4y-7=0相切的圓的方程. 思索 直線和圓相切的性質(zhì)是解決有關(guān)直線和圓的問題的重要知識,設(shè)圓心到直線的距離為d,圓的半徑為r,則d>r等價于直線與圓相離,d=r等價于直線與圓相切,d 破解 因為圓C和直線3x-4y-7=0相切,所以半徑r等于圓心C到這條直線的距離. 根據(jù)點到直線的距離公式,得r=■=■. 因此,所求圓的方程是(x-1)2+(y-3)2=■. 思索 此方程表示圓的充要條件是D2+E2-4F>0. 破解 由D2+E2-4F>0,得(4m)2+(-2)2-4×5m>0,解得m<■或m>1. 故選D. 注意 二元二次方程M:Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0,A=C≠0,B=0是方程M表示圓的必要而不充分條件;A=C≠0,B=0,D2+E2-4F>0是方程M表示圓的充要條件. 已知圓C1:x2+y2-2mx+4y+m2-5=0,圓C2:x2+y2+2x-2my+m2-3=0,圓C1與C2相外切,則m的取值范圍為________. 思索 (1)注意利用圓心距離C1C2確定兩圓的位置關(guān)系. (2)圓和圓的位置關(guān)系:(x-x1)2+(y-y1)2=r■■,圓心C1(x1,y1),半徑r1;(x-x2)2+(y-y2)2=r■■,圓心C2(x2,y2),半徑r2. 相離的充要條件是■>r1+r2;外切的充要條件是■=r1+r2;內(nèi)切的充要條件是■=r1-r2;相交的充要條件是r1-r2<■ 破解 對于圓C1,圓C2的方程,經(jīng)配方后C1:(x-m)2+(y+2)2=9;C2:(x+1)2+(y-m)2=4. 因為圓C1和圓C2外切,則有■=3+2,即(m+1)2+(m+2)2=25,解得m=-5或m=2. 已知點P1(4,9)和P2(6,3),求以P1P2為直徑的圓的方程. 思索 本題從確定圓的條件考慮,需要圓心和半徑,圓心為線段P1P2的中點C,半徑為CP,因而可從不同的角度思考.一般地,以A(x1,y1),B(x2,y2)為直徑兩端點的圓的方程是(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0,此結(jié)論在教材課后習(xí)題出現(xiàn),被稱為圓的直徑式方程,注意此結(jié)論的運用,可帶來許多方便. 破解 (法一)設(shè)圓心C(a,b),半徑為r. 由中點坐標(biāo)公式,得a=■=5,b=■=6;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. (法二)設(shè)P(x,y)是圓上不同于P1,P2的任意點,由于直徑所對的圓周角是直角,則PP1⊥PP2. ①當(dāng)PP1和PP2的斜率都存在時,k■·k■=-1,所以■·■=-1,則C1:x2+y2-10x-12y+51=0,即(x-5)2+(y-6)2=10. ②當(dāng)PP1和PP2的斜率有一個存在時,有x=4或x=6,這時點P的坐標(biāo)是(4,3)或(6,9),它們都滿足(x-5)2+(y-6)2=10. 綜上可得,圓的方程為(x-5)2+(y-6)2=10. (法三)設(shè)P(x,y)是圓上任意一點,則PP12+PP22=P1P22,所以(x-4)2+(y-9)2+(x-6)2+(y-3)2=(6-4)2+(3-9)2,化簡,得x2+y2-10x-12y+51=0,故圓的方程為(x-5)2+(y-6)2=10. 圓心在直線y=2x+1上,且到x軸的距離恰好等于圓的半徑,在y軸上截得的弦長為2■,求此圓的方程. 思索 設(shè)圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2,則分析題設(shè)條件,利用弦長、弦心距和半徑的關(guān)系列出關(guān)于a,b,r的方程組,解方程組得到a,b,r.注意題中的隱含條件,圓的半徑r=b,把常見的隱含條件列出如下: ①圓心在圓點,條件:a=b=0;②圓過圓點,條件:a2+b2=r2;③圓心在x軸上,條件:b=0;④圓心在y軸上,條件:a=0;⑤圓心在x軸上,且過原點,條件:b=0,a=r;⑥圓心在y軸上,且過原點,條件:a=0,b=r;⑦圓與x軸相切,條件:b=r;⑧圓與y軸相切,條件:a=r;⑨圓與兩坐標(biāo)軸相切,條件:a=b=r. 已知圓心為C的圓經(jīng)過點A(1,1)和B(2,-2),且圓心C在直線l:x-y+1=0上,求圓心為C的圓的標(biāo)準方程. 思索 本題圓心為C的圓過A(1,1)和B(2,-2),由于圓心C和A,B的距離相等,所以圓心C在線段AB的垂直平分線上,圓心C也在直線l:x-y+1=0上,因此圓心C是兩條直線的交點,其中半徑為AC或CB. 利用數(shù)形結(jié)合和圓的幾何性質(zhì)解答本題. 破解 因為A(1,1)和B(2,-2),所以可得線段AB的中點D的坐標(biāo)為D■,-■,直線AB的斜率為kAB=■=-3,因此線段AB的垂直平分線的方程為y+■=■x-■,即x-3y-3=0.圓心C的坐標(biāo)是方程組x-y+1=0,x-3y-3=0的解,解此方程組,可得x=-3,y=-2.所以圓心C的坐標(biāo)是(-3,-2).圓心為C的圓的半徑長r=AC=■=5. 所以,圓心為C的圓的標(biāo)準方程是(x+3)2+(y+2)2=25. 注意 求AB的垂直平分線的方程也可以不用求AB的中點和斜率,而是根據(jù)垂直平分線的性質(zhì)“線段垂直平分線上的點到線段兩端點的距離相等”得到(x-1)2+(y-1)2=(x-2)2+(y+2)2,化簡可得AB的垂直平分線的方程為x-3y-3=0. 注意圓的方程與其他知識的聯(lián)系,如與向量、直線、圓錐曲線等,提高解綜合題的能力;強化基本知識的理解與記憶,形成清晰的知識結(jié)構(gòu)圖表,以便理清概念,使其系統(tǒng)化;善于及時總結(jié),加強通性通法的練習(xí),找到解題的突破口.