资源简介 第2课时 圆的一般方程学习任务 核心素养1.正确理解圆的方程的一般形式及特点,会由一般式求圆心和半径.(重点) 2.会在不同条件下求圆的一般方程.(重点) 1.通过对圆的一般方程的推导,提升逻辑推理、数学运算的数学素养. 2.通过学习圆的一般方程的应用,培养数学运算的数学素养.(1)把(x-a)2+(y-b)2=r2展开是一个什么样的关系式?(2)把x2+y2+Dx+Ey+F=0配方后,将得到怎样的方程?这个方程一定表示圆吗?在什么条件下一定表示圆?这就是今天我们将要研究的问题.知识点 圆的一般方程(1)圆的一般方程的概念方程x2+y2+Dx+Ey+F=0(_____________)叫作圆的一般方程.其中圆心为____________,圆的半径为r=______________.(2)对方程x2+y2+Dx+Ey+F=0的说明方程 条件 图形x2+y2+Dx+Ey+F=0 D2+E2-4F<0 不表示任何图形D2+E2-4F=0 表示一个点D2+E2-4F>0 表示以点为圆心,为半径的圆方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件是什么?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)任何一个圆的方程都能写为一个二元二次方程. ( )(2)圆的一般方程和标准方程可以互化. ( )(3)方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆心为,半径为的圆. ( )(4)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则+Dx0+Ey0+F>0. ( )2.若方程x2+y2+2λx+2λy+ 2λ2―λ+1=0表示圆,则λ的取值范围是( )A.(1,+∞) B.,1C.(1,+∞)∪-∞, D.RA [因为方程x2+y2+2λx+2λy+2λ2―λ+1=0表示圆,所以D2+E2―4F>0,即4λ2+4λ2―4(2λ2―λ+1)>0,解不等式得λ>1,即λ的取值范围是(1,+∞).故选A.]3.过点(0,0),(4,0)和(0,6)三点的圆的一般方程为________.类型1 圆的一般方程的认识【例1】 若方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0表示圆,求:(1)实数m的取值范围;(2)圆心坐标和半径.[尝试解答] ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 解答该类型的题目,一般先看这个方程是否具备圆的一般方程的特征,当它具备圆的一般方程的特征时,再看它能否表示圆,此时有两种途径,一看D2+E2-4F是否大于零,二是直接配方变形,看方程等号右端是否为大于零的常数.[跟进训练]1.下列方程各表示什么图形?若表示圆,求其圆心和半径.(1)x2+y2+x+1=0;(2)x2+y2+2ax+a2=0(a≠0);(3)2x2+2y2+2ax-2ay=0(a≠0).______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型2 求圆的一般方程【例2】 【链接教材P58例3】已知△ABC的三个顶点为A(1,4),B(-2,3),C(4,-5),求△ABC的外接圆方程、外心坐标和外接圆半径.[尝试解答] ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 利用待定系数法求圆的一般方程的步骤(1)根据题意,设所求圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0;(2)根据已知条件,建立关于D,E,F的方程组;(3)解方程组,求出D,E,F的值,并把它们代入所设的方程中去,就得到所求圆的一般方程.[跟进训练]2.已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆心在直线x+y-1=0上,且圆心在第二象限,半径长为,求圆的一般方程.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________类型3 与圆有关的轨迹问题【例3】 点A(2,0)是圆x2+y2=4上的定点,点B(1,1)是圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP的中点M的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ的中点N的轨迹方程.1.线段AP的中点M的坐标为M(x,y),那么点P的坐标是什么?2.直角三角形斜边上的中线与斜边有什么关系?[尝试解答] _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母题探究]1.(变结论)在本例条件不变的情况下,求过点B的弦的中点T的轨迹方程._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.(变结论)本例条件不变,求BP的中点E的轨迹方程._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.直接法求轨迹方程的一般步骤(1)建立适当坐标系,设出动点M 的坐标(x,y);(2)列出点M 满足条件的集合;(3)用坐标表示上述条件,列出方程;(4)将上述方程化简;(5)证明化简后的以方程的解为坐标的点都是轨迹上的点.2.代入法求轨迹方程的一般步骤(1)建立适当坐标系,设出动点M的坐标为(x,y);(2)建立x,y与相关点的坐标x0,y0的方程;(3)用x,y表示x0,y0;(4)把(x0,y0)代入到相关点满足的方程;(5)化简方程为最简形式.1.若方程x2+y2-x+y+m=0表示一个圆,则实数m的取值范围是( )A.m< B.mC.m<2 D.m22.若圆x2+y2-2kx+2y-4=0关于直线2x-y+3=0对称,则实数k等于________.3.设圆x2+y2-4x+2y-11=0的圆心为A,点P在圆上,则PA的中点M的轨迹方程是________.4.(源自湘教版教材)已知A(0,0),B(6,0),C(-1,7),求△ABC的外接圆的圆心坐标和半径._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________回顾本节知识,自我完成以下问题:1.圆的一般方程是什么?2.方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件是什么?3.求轨迹方程的一般方法有哪些?1 / 5第2课时 圆的一般方程学习任务 核心素养1.正确理解圆的方程的一般形式及特点,会由一般式求圆心和半径.(重点) 2.会在不同条件下求圆的一般方程.(重点) 1.通过对圆的一般方程的推导,提升逻辑推理、数学运算的数学素养. 2.通过学习圆的一般方程的应用,培养数学运算的数学素养.(1)把(x-a)2+(y-b)2=r2展开是一个什么样的关系式?(2)把x2+y2+Dx+Ey+F=0配方后,将得到怎样的方程?这个方程一定表示圆吗?在什么条件下一定表示圆?这就是今天我们将要研究的问题.知识点 圆的一般方程(1)圆的一般方程的概念方程x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)叫作圆的一般方程.其中圆心为,圆的半径为r=.(2)对方程x2+y2+Dx+Ey+F=0的说明方程 条件 图形x2+y2+Dx+Ey+F=0 D2+E2-4F<0 不表示任何图形D2+E2-4F=0 表示一个点D2+E2-4F>0 表示以点为圆心,为半径的圆方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件是什么?[提示] A=C≠0,B=0且D2+E2-4F>0.1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)任何一个圆的方程都能写为一个二元二次方程. ( )(2)圆的一般方程和标准方程可以互化. ( )(3)方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆心为,半径为的圆. ( )(4)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则+Dx0+Ey0+F>0. ( )[答案] (1)√ (2)√ (3)× (4)√2.若方程x2+y2+2λx+2λy+ 2λ2―λ+1=0表示圆,则λ的取值范围是( )A.(1,+∞) B.,1C.(1,+∞)∪-∞, D.RA [因为方程x2+y2+2λx+2λy+2λ2―λ+1=0表示圆,所以D2+E2―4F>0,即4λ2+4λ2―4(2λ2―λ+1)>0,解不等式得λ>1,即λ的取值范围是(1,+∞).故选A.]3.过点(0,0),(4,0)和(0,6)三点的圆的一般方程为________.x2+y2-4x-6y=0 [设过点(0,0)(4,0)和(0,6)三点的圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,∴∴∴一般方程为x2+y2-4x-6y=0.]类型1 圆的一般方程的认识【例1】 若方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0表示圆,求:(1)实数m的取值范围;(2)圆心坐标和半径.[解] (1)据题意知D2+E2-4F=(2m)2+(-2)2-4(m2+5m)>0,即4m2+4-4m2-20m>0,解得m<,故m的取值范围为.(2)将方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0写成标准方程为(x+m)2+(y-1)2=1-5m,故圆心坐标为(-m,1),半径为. 解答该类型的题目,一般先看这个方程是否具备圆的一般方程的特征,当它具备圆的一般方程的特征时,再看它能否表示圆,此时有两种途径,一看D2+E2-4F是否大于零,二是直接配方变形,看方程等号右端是否为大于零的常数.[跟进训练]1.下列方程各表示什么图形?若表示圆,求其圆心和半径.(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=1,∴D2+E2-4F=1-4=-3<0,∴方程不表示任何图形.(2)∵D=2a,E=0,F=a2,∴D2+E2-4F=4a2-4a2=0,∴方程表示点(-a,0).(3)两边同除以2,得x2+y2+ax-ay=0,D=a,E=-a,F=0,∴D2+E2-4F=2a2>0,∴方程表示圆,它的圆心为,半径r==|a|.类型2 求圆的一般方程【例2】 【链接教材P58例3】已知△ABC的三个顶点为A(1,4),B(-2,3),C(4,-5),求△ABC的外接圆方程、外心坐标和外接圆半径.[解] 法一:设△ABC的外接圆方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,∵点A,B,C在圆上,∴∴∴△ABC的外接圆方程为x2+y2-2x+2y-23=0,即(x-1)2+(y+1)2=25.∴外心坐标为(1,-1),外接圆半径为5.法二:∵kAB==,kAC==-3,∴kAB·kAC=-1,∴AB⊥AC.∴△ABC是以角A为直角的直角三角形,∴外心是线段BC的中点,坐标为(1,-1),r=|BC|=5.∴外接圆方程为(x-1)2+(y+1)2=25.【教材原题·P58例3】已知△ABC的三个顶点为A(4,3),B(5,2),C(1,0),求△ABC外接圆的方程.[解] 设所求圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0.因为点A,B,C在所求的圆上,所以解得故所求圆的方程是x2+y2-6x-2y+5=0. 利用待定系数法求圆的一般方程的步骤(1)根据题意,设所求圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0;(2)根据已知条件,建立关于D,E,F的方程组;(3)解方程组,求出D,E,F的值,并把它们代入所设的方程中去,就得到所求圆的一般方程.[跟进训练]2.已知圆C:x2+y2+Dx+Ey+3=0,圆心在直线x+y-1=0上,且圆心在第二象限,半径长为,求圆的一般方程.[解] 圆心C-,∵圆心在直线x+y-1=0上,∴--1=0,即D+E=-2.①又∵半径长r==,∴D2+E2=20.②由①②可得或又∵圆心在第二象限,∴-<0,即D>0.则故圆的一般方程为x2+y2+2x-4y+3=0.类型3 与圆有关的轨迹问题【例3】 点A(2,0)是圆x2+y2=4上的定点,点B(1,1)是圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP的中点M的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ的中点N的轨迹方程.1.线段AP的中点M的坐标为M(x,y),那么点P的坐标是什么?[提示] (2x-2,2y).2.直角三角形斜边上的中线与斜边有什么关系?[提示] 直角三角形斜边的中线长是斜边长的二分之一.[解] (1)设线段AP的中点为M(x,y),由中点公式得点P坐标为(2x-2,2y).∵点P在圆x2+y2=4上,∴(2x-2)2+(2y)2=4,故线段AP的中点M的轨迹方程为(x-1)2+y2=1.(2)设线段PQ的中点为N(x,y),在Rt△PBQ中,|PN|=|BN|.设O为坐标原点,连接ON(图略),则ON⊥PQ,∴|OP|2=|ON|2+|PN|2=|ON|2+|BN|2,∴x2+y2+(x-1)2+(y-1)2=4,故线段PQ的中点N的轨迹方程为x2+y2-x-y-1=0.[母题探究]1.(变结论)在本例条件不变的情况下,求过点B的弦的中点T的轨迹方程.[解] 设T(x,y).因为点T是弦的中点,所以OT⊥BT.当斜率存在时,有kOT·kBT=-1.即=-1,整理得x2+y2-x-y=0.当x=0或1时,点(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)也都在圆上.故所求轨迹方程为x2+y2-x-y=0.2.(变结论)本例条件不变,求BP的中点E的轨迹方程.[解] 设点E(x,y),P(x0,y0).∵B(1,1),∴整理得x0=2x-1,y0=2y-1,∵点P在圆x2+y2=4上,∴(2x-1)2+(2y-1)2=4,整理得点E的轨迹方程为x2+y2-x-y-=0. 1.直接法求轨迹方程的一般步骤(1)建立适当坐标系,设出动点M 的坐标(x,y);(2)列出点M 满足条件的集合;(3)用坐标表示上述条件,列出方程;(4)将上述方程化简;(5)证明化简后的以方程的解为坐标的点都是轨迹上的点.2.代入法求轨迹方程的一般步骤(1)建立适当坐标系,设出动点M的坐标为(x,y);(2)建立x,y与相关点的坐标x0,y0的方程;(3)用x,y表示x0,y0;(4)把(x0,y0)代入到相关点满足的方程;(5)化简方程为最简形式.1.若方程x2+y2-x+y+m=0表示一个圆,则实数m的取值范围是( )A.m< B.mC.m<2 D.m2A [由D2+E2-4F>0,得(-1)2+12-4m>0,解得m<,故选A.]2.若圆x2+y2-2kx+2y-4=0关于直线2x-y+3=0对称,则实数k等于________.-2 [由条件可知,直线经过圆的圆心(k,-1),∴2k-(-1)+3=0,解得k=-2.]3.设圆x2+y2-4x+2y-11=0的圆心为A,点P在圆上,则PA的中点M的轨迹方程是________.x2+y2-4x+2y+1=0 [由条件知A(2,-1),设M(x,y),则P(2x-2,2y+1),由于P在圆上,∴(2x-2)2+(2y+1)2-4(2x-2)+2(2y+1)-11=0,整理得x2+y2-4x+2y+1=0.]4.(源自湘教版教材)已知A(0,0),B(6,0),C(-1,7),求△ABC的外接圆的圆心坐标和半径.[解] 设外接圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0. ①将圆上三点的坐标依次代入方程①,得到一个关于D,E,F的三元一次方程组解这个方程组,得D=-6,E=-8,F=0.因此,外接圆的方程为x2+y2-6x-8y=0.整理得(x-3)2+(y-4)2=52.所以外接圆的圆心坐标为(3,4),半径为5.回顾本节知识,自我完成以下问题:1.圆的一般方程是什么?[提示] x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).2.方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件是什么?[提示] A=C≠0,B=0且D2+E2-4F>0.3.求轨迹方程的一般方法有哪些?[提示] 直接法,代入法(相关点法).课时分层作业(十) 圆的一般方程一、选择题1.圆x2+y2-2x-8y+13=0的圆心到直线ax+y-1=0的距离为,则a=( )A.0或-1 B.0C.7 D.-1或7D [将x2+y2-2x-8y+13=0整理得(x-1)2+(y-4)2=4,所以圆的圆心坐标为(1,4),所以圆心到直线ax+y-1=0的距离d==,整理得a2-6a-7=0,解得a=-1或a=7.]2.若Rt△ABC的斜边的两端点A,B的坐标分别为(-3,0)和(7,0),则直角顶点C的轨迹方程为( )A.x2+y2=25(y≠0)B.x2+y2=25C.(x-2)2+y2=25(y≠0)D.(x-2)2+y2=25C [线段AB的中点为(2,0),因为△ABC为直角三角形,C为直角顶点,所以C到点(2,0)的距离为|AB|=5,所以点C(x,y)满足=5(y≠0),即(x-2)2+y2=25(y≠0).]3.由方程x2+y2+x+(m-1)y+m2=0所确定的圆中,最大面积是( )A.π B.πC.3π D.不存在B [所给圆的半径为r==.所以当m=-1时,半径r取最大值,此时最大面积是π.]4.过三个点A(1,3),B(4,2),C(1,-7)的圆交y轴于M,N两点,则|MN|=( )A.2 B.3C.4 D.5C [设过A,B,C三点的圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则解得故圆的方程为x2+y2-2x+4y-20=0.令x=0,得y2+4y-20=0,设M(0,y1),N(0,y2),则|MN|=|y1-y2|==4.故选C.]5.已知a∈R且为常数,圆C:x2+2x+y2-2ay=0,过圆C内一点(1,2)的直线l与圆C相交于A,B两点,当弦AB最短时,直线l的方程为2x-y=0,则a的值为( )A.2 B.3C.4 D.5B [圆C:x2+2x+y2-2ay=0化简为(x+1)2+(y-a)2=a2+1,圆心坐标为C(-1,a),半径为.如图,由题意可得,当弦AB最短时,过圆心与点(1,2)的直线与直线2x-y=0垂直.则=-,即a=3.故选B.]二、填空题6.已知圆C:x2+y2-2x+2y-3=0,AB为圆C的一条直径,点A(0,1),则点B的坐标为________.(2,-3) [由x2+y2-2x+2y-3=0,得(x-1)2+(y+1)2=5,所以圆心C(1,-1).设B(x0,y0),又A(0,1),由中点坐标公式得解得所以点B的坐标为(2,-3).]7.已知圆C的圆心在x轴的正半轴上,点M(0,)在圆C上,且圆心到直线2x-y=0的距离为,则圆C的一般方程为________.x2+y2-4x-5=0 [设圆C的圆心坐标为(a,0)(a>0),由题意可得=,解得a=2(a=-2舍去),所以圆C的半径为=3,所以圆C的方程为x2+y2-4x-5=0.]8.已知两点A(-2,0),B(0,2),点C是圆x2+y2-2x=0上任意一点,则△ABC的面积的最小值是________.3- [|AB|==2,又直线AB方程为=1,即x-y+2=0,圆x2+y2-2x=0上的点到直线距离的最小值为d=-1=,∴S△ABC的最小值为×2=3-.]三、解答题9.(源自人教A版教材)已知线段AB的端点B的坐标是(4,3),端点A在圆(x+1)2+y2=4上运动,求线段AB的中点M的轨迹方程.[解] 设点M的坐标是(x,y),点A的坐标是(x0,y0).由于点B的坐标是(4,3),且M是线段AB的中点,所以x=,y=.于是有x0=2x-4,y0=2y-3. ①因为点A在圆(x+1)2+y2=4上运动,所以点A的坐标满足圆的方程,即=4. ②把①代入②,得(2x-4+1)2+(2y-3)2=4,整理,得+=1.这就是点M的轨迹方程,它表示以为圆心,半径为1的圆.10.已知圆C:x2+y2-4x-14y+45=0,及点Q(-2,3).(1)P(a,a+1)在圆上,求线段PQ的长及直线PQ的斜率;(2)若M为圆C上任一点,求|MQ|的最大值和最小值.[解] (1)∵点P(a,a+1)在圆上,∴a2+(a+1)2-4a-14(a+1)+45=0,∴a=4,P(4,5),∴|PQ|==2,kPQ==.(2)∵圆心C的坐标为(2,7),∴|QC|==4,圆的半径是2,点Q在圆外,∴|MQ|max=4+2=6,|MQ|min=4-2=2.11.(多选题)关于方程x2+y2+2ax-2ay=0表示的圆,下列叙述正确的是( )A.圆心在直线y=-x上B.圆心在直线y=x上C.圆过原点D.圆的半径为|a|ACD [圆x2+y2+2ax-2ay=0可化为(x+a)2+(y-a)2=2a2.圆心坐标为(-a,a)适合方程y=-x.∴A正确,不适合y=x,∴B错误,把(0,0)代入圆的方程适合,∴C正确,又r2=2a2,∴r=|a|,∴D正确.故选ACD.]12.使方程x2+y2-ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆的实数a的可能取值为( )A.-2 B.0C.1 D.B [该方程若表示圆,则有(-a)2+(2a)2-4(2a2+a-1)>0,即3a2+4a-4<0,解得-2<a<,其中B项满足条件,应选B.]13.当动点P在圆x2+y2=2上运动时,它与定点A(3,1)连线中点Q的轨迹方程为________.+= [设Q(x,y),P(a,b),由中点坐标公式得所以点P(2x-3,2y-1)满足圆x2+y2=2的方程,所以(2x-3)2+(2y-1)2=2,化简得+=,即为点Q的轨迹方程.]14.M(3,0)是圆C:x2+y2-8x-2y+10=0内一点,过M点最长的弦所在的直线方程为________,最短的弦所在的直线方程是________.x-y-3=0 x+y-3=0 [由圆的几何性质可知,过圆内一点M的最长的弦是直径,最短的弦是与该点和圆心的连线CM垂直的弦.易求出圆心为C(4,1),kCM==1,∴最短的弦所在的直线的斜率为-1,由点斜式,分别得到方程y=x-3和y=-(x-3),即x-y-3=0和x+y-3=0.]15.设△ABC的顶点坐标A(0,a),B(-,0),C(,0),其中a>0,圆M为△ABC的外接圆.(1)求圆M的方程;(2)当a变化时,圆M是否过某一定点?请说明理由.[解] (1)设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0.∵圆M过点A(0,a),B(-,0),C(,0),∴解得D=0,E=3-a,F=-3a.∴圆M的方程为x2+y2+(3-a)y-3a=0.(2)圆M的方程可化为(3+y)a-(x2+y2+3y)=0.由解得x=0,y=-3.∴圆M过定点(0,-3).1 / 13 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【学霸笔记:同步精讲】第2章 2.1 第2课时 圆的一般方程 讲义--2026版高中数学苏教版选必修1.docx 第2章 2.1 第2课时 圆的一般方程(教师版).docx