资源简介 2.5 圆的方程2.5.1 圆的标准方程学习任务 核心素养1.会用定义推导圆的标准方程,掌握圆的标准方程的特点.(重点) 2.会根据已知条件求圆的标准方程.(重点、难点) 3.能准确判断点与圆的位置关系.(易错点) 通过对圆的标准方程的学习,提升直观想象、逻辑推理、数学运算的核心素养.如图所示,设平面直角坐标系中的⊙C的圆心坐标为C(1,2),而且半径为2.(1)判断点A(3,2)是否在⊙C上;(2)设M(x,y)是平面直角坐标系中任意一点,那么M在⊙C上的充要条件是什么?此时x,y要满足什么关系式?知识点1 圆的标准方程(1)圆的定义:圆是平面内到一定点的距离等于定长的所有的点组成的集合.这个定点即圆心,而定长就是半径.(2)圆的标准方程:圆心为C(a,b),半径为r的圆的方程是___________________________,把它叫作圆的标准方程.特别地,圆心在原点(0,0),半径为r的圆的方程为x2+y2=r2.方程(x+a)2+(y+b)2=m2一定是圆的方程吗?若方程表示圆,m满足什么条件?此时圆的圆心和半径分别是什么? 1.圆心为(1,-2),半径为3的圆的方程是( )A.(x+1)2+(y-2)2=9B.(x-1)2+(y+2)2=3C.(x+1)2+(y-2)2=3D.(x-1)2+(y+2)2=9知识点2 点与圆的位置关系圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其圆心为C(a,b),半径为r,点P(x0,y0),设d=|PC|=.位置关系 d与的大小r 图示 点P的坐标的特点点在圆外 d>r _______________________________点在圆上 d=r _______________________________点在圆内 d2.点P(-2,-2)和圆x2+y2=4的位置关系是( )A.在圆上 B.在圆外C.在圆内 D.以上都不对类型1 求圆的标准方程【例1】 【链接教材P90例2】已知圆过点A(1,-2),B(-1,4).(1)求周长最小的圆的标准方程;(2)求圆心在直线2x-y-4=0上的圆的标准方程.[尝试解答] 圆的标准方程的两种求法(1)几何法利用图形的几何性质,如圆的性质等,直接求出圆的圆心和半径,代入圆的标准方程,从而得到圆的标准方程.(2)待定系数法由三个独立条件得到三个方程,解方程组以得到圆的标准方程中三个参数,从而确定圆的标准方程.它是求圆的方程最常用的方法,一般步骤是:①设——设所求圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0);②列——由已知条件,建立关于a,b,r的方程组;③解——解方程组,求出a,b,r;④代——将a,b,r代入所设方程,得所求圆的方程.[跟进训练]1.求满足下列条件的圆的标准方程:(1)圆心在y轴上,半径长为5,且过点(3,-4);(2)求过两点C(-1,1)和D(1,3),圆心在x轴上的圆的标准方程. 类型2 点与圆的位置关系【例2】 (1)点P(m2,5)与圆x2+y2=24的位置关系是( )A.点P在圆内 B.点P在圆外C.点P在圆上 D.不确定(2)已知点M(5+1,)在圆(x-1)2+y2=26的内部,则a的取值范围为________.[尝试解答] 点与圆的位置关系的判断方法(1)几何法:判断点到圆心的距离与半径的大小;(2)代数法:将点的坐标代入圆的标准方程的左边,判断与r2的大小.[跟进训练]2.已知点A(1,2)和圆C:(x-a)2+(y+a)2=2a2,试分别求满足下列条件的实数a的取值范围:(1)点A在圆的内部;(2)点A在圆上;(3)点A在圆的外部.[尝试解答] 类型3 与圆有关的最值问题【例3】 已知圆心在x轴上的圆C与x轴交于两点A(1,0),B(5,0),(1)求此圆的标准方程;(2)设P(x,y)为圆C上任意一点,试求x2+(y-4)2的最值.x2+(y-4)2有什么几何意义?如何求圆上一点和圆外一点距离的最大值和最小值?[尝试解答] 已知点(x,y)在圆O:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)上,求d=的最值问题的处理方法如下:(1)求圆心O(a,b)与定点M(m,n)间的距离dMO.(2)根据圆的几何性质知,①当点M在圆外时,dmax=dMO+r,dmin=dMO-r;②当点M在圆内时,dmax=dMO+r,dmin=r-dMO.[跟进训练]3.设P(x,y)是圆x2+(y+4)2=4上任意一点,则的最大值为________.1.若某圆的标准方程为(x-1)2+(y+5)2=3,则此圆的圆心和半径长分别为( )A.(-1,5), B.(1,-5),C.(-1,5),3 D.(1,-5),32.(教材P91练习T1改编)圆心为(1,1),且过原点的圆的标准方程是( )A.(x-1)2+(y-1)2=1B.(x+1)2+(y+1)2=1C.(x+1)2+(y+1)2=2D.(x-1)2+(y-1)2=23.点P(1,3)与圆x2+y2=24的位置关系是( )A.在圆外 B.在圆内C.在圆上 D.不确定4.已知P(x,y)是圆(x-1)2+(y-1)2=1上任意一点,则x2+y2的最小值为________.回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)试写出圆的标准方程.(2)如何判断点P(x0,y0)和圆(x-a)2+(y-b)2=r2的关系?(3)如何求圆C外一点M和圆C上任意一点P的距离|PM|的最值?1 / 12.5 圆的方程2.5.1 圆的标准方程学习任务 核心素养1.会用定义推导圆的标准方程,掌握圆的标准方程的特点.(重点) 2.会根据已知条件求圆的标准方程.(重点、难点) 3.能准确判断点与圆的位置关系.(易错点) 通过对圆的标准方程的学习,提升直观想象、逻辑推理、数学运算的核心素养.如图所示,设平面直角坐标系中的⊙C的圆心坐标为C(1,2),而且半径为2.(1)判断点A(3,2)是否在⊙C上;(2)设M(x,y)是平面直角坐标系中任意一点,那么M在⊙C上的充要条件是什么?此时x,y要满足什么关系式?知识点1 圆的标准方程(1)圆的定义:圆是平面内到一定点的距离等于定长的所有的点组成的集合.这个定点即圆心,而定长就是半径.(2)圆的标准方程:圆心为C(a,b),半径为r的圆的方程是(x-a)2+(y-b)2=r2,把它叫作圆的标准方程.特别地,圆心在原点(0,0),半径为r的圆的方程为x2+y2=r2.方程(x+a)2+(y+b)2=m2一定是圆的方程吗?若方程表示圆,m满足什么条件?此时圆的圆心和半径分别是什么?[提示] 当m=0时,方程(x+a)2+(y+b)2=m2表示点(-a,-b).当m≠0时,方程表示圆,此时圆的圆心为(-a,-b),半径为|m|.1.圆心为(1,-2),半径为3的圆的方程是( )A.(x+1)2+(y-2)2=9B.(x-1)2+(y+2)2=3C.(x+1)2+(y-2)2=3D.(x-1)2+(y+2)2=9D [由圆的标准方程得,圆的方程是(x-1)2+(y+2)2=9,故选D.]知识点2 点与圆的位置关系圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其圆心为C(a,b),半径为r,点P(x0,y0),设d=|PC|=.位置关系 d与的大小r 图示 点P的坐标的特点点在圆外 d>r (x0-a)2+(y0-b)2>r2点在圆上 d=r (x0-a)2+(y0-b)2=r2点在圆内 d2.点P(-2,-2)和圆x2+y2=4的位置关系是( )A.在圆上 B.在圆外C.在圆内 D.以上都不对B [∵(-2)2+(-2)2=8>4,∴点P(-2,-2)在圆外,故选B.]类型1 求圆的标准方程【例1】 【链接教材P90例2】已知圆过点A(1,-2),B(-1,4).(1)求周长最小的圆的标准方程;(2)求圆心在直线2x-y-4=0上的圆的标准方程.[解] (1)当线段AB为圆的直径时,过点A,B的圆的半径最小,从而周长最小,即所求圆以线段AB的中点(0,1)为圆心,|AB|=为半径.故所求圆的标准方程为x2+(y-1)2=10.(2)法一:直线AB的斜率k==-3,则线段AB的垂直平分线的方程是y-1=x,即x-3y+3=0.由解得即圆心的坐标是(3,2).所以圆的半径r==2.所以所求圆的标准方程是(x-3)2+(y-2)2=20.法二:设圆心坐标为(a,b),半径为r(r>0),则圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,由题意得解得所以所求圆的标准方程是(x-3)2+(y-2)2=20.【教材原题·P90例2】例2 已知某圆经过A(-2,2),B(6,0)两点,圆心M在直线2x-y=1上,求该圆的方程.[解] (方法一)设圆心为M(a,b),半径为r,则圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2.由题意可得方程组解此方程组,得故所求圆的方程为(x-3)2+(y-5)2=34.(方法二)如图2.5-2,由于圆心M到点A,B的距离相等(都等于半径),因此圆心M在AB的垂直平分线l上,并且位于直线l与直线2x-y=1的交点处.因为l⊥AB,所以=(8,-2)是l的一个法向量,故可设直线l的方程为8x-2y+C=0. ①又直线l过AB的中点N,而N的坐标为,即N(2,1),将其代入①式,解得C=-14.所以直线l的方程为8x-2y-14=0,即4x-y=7.圆心M的坐标是方程组的解,解此方程组,得所以圆心M的坐标为(3,5).圆的半径r=|AM|==.故所求圆的方程为(x-3)2+(y-5)2=34. 圆的标准方程的两种求法(1)几何法利用图形的几何性质,如圆的性质等,直接求出圆的圆心和半径,代入圆的标准方程,从而得到圆的标准方程.(2)待定系数法由三个独立条件得到三个方程,解方程组以得到圆的标准方程中三个参数,从而确定圆的标准方程.它是求圆的方程最常用的方法,一般步骤是:①设——设所求圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0);②列——由已知条件,建立关于a,b,r的方程组;③解——解方程组,求出a,b,r;④代——将a,b,r代入所设方程,得所求圆的方程.[跟进训练]1.求满足下列条件的圆的标准方程:(1)圆心在y轴上,半径长为5,且过点(3,-4);(2)求过两点C(-1,1)和D(1,3),圆心在x轴上的圆的标准方程.[解] (1)设圆心C(0,b),则(3-0)2+(-4-b)2=52,整理得(b+4)2=16,解得b=0或b=-8.∴圆的标准方程为x2+y2=25或x2+(y+8)2=25.(2)设圆心为M(a,0),∵|MC|=|MD|,∴(a+1)2+(0-1)2=(a-1)2+(0-3)2,即a2+2a+1+1=a2-2a+1+9,∴a=2,r=|MC|=,∴圆的标准方程为(x-2)2+y2=10.类型2 点与圆的位置关系【例2】 (1)点P(m2,5)与圆x2+y2=24的位置关系是( )A.点P在圆内 B.点P在圆外C.点P在圆上 D.不确定(2)已知点M(5+1,)在圆(x-1)2+y2=26的内部,则a的取值范围为________.(1)B (2)[0,1) [(1)由(m2)2+52=m4+25>24,得点P在圆外.(2)由题意知即解得0a<1.] 点与圆的位置关系的判断方法(1)几何法:判断点到圆心的距离与半径的大小;(2)代数法:将点的坐标代入圆的标准方程的左边,判断与r2的大小.[跟进训练]2.已知点A(1,2)和圆C:(x-a)2+(y+a)2=2a2,试分别求满足下列条件的实数a的取值范围:(1)点A在圆的内部;(2)点A在圆上;(3)点A在圆的外部.[解] (1)因为点A在圆的内部,所以(1-a)2+(2+a)2<2a2,且a不为0,解得a<-.(2)因为点A在圆上,所以(1-a)2+(2+a)2=2a2,解得a=-.(3)因为点A在圆的外部,所以(1-a)2+(2+a)2>2a2,且a不为0,解得a>-且a≠0.类型3 与圆有关的最值问题【例3】 已知圆心在x轴上的圆C与x轴交于两点A(1,0),B(5,0),(1)求此圆的标准方程;(2)设P(x,y)为圆C上任意一点,试求x2+(y-4)2的最值.x2+(y-4)2有什么几何意义?如何求圆上一点和圆外一点距离的最大值和最小值?[解] (1)由已知得,圆心C(3,0),半径r=|AB|=2,∴圆C的标准方程为(x-3)2+y2=4.(2)x2+(y-4)2表示点M(0,4)与圆C上任意一点P(x,y)的距离的平方,即|PM|2.由(0-3)2+42>4知点M(0,4)在圆C外部.又|MC|==5,∴|PM|max=5+2=7,|PM|min=5-2=3.∴==9.即x2+(y-4)2的最大值为49,最小值为9. 已知点(x,y)在圆O:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)上,求d=的最值问题的处理方法如下:(1)求圆心O(a,b)与定点M(m,n)间的距离dMO.(2)根据圆的几何性质知,①当点M在圆外时,dmax=dMO+r,dmin=dMO-r;②当点M在圆内时,dmax=dMO+r,dmin=r-dMO.[跟进训练]3.设P(x,y)是圆x2+(y+4)2=4上任意一点,则的最大值为________.+2 [因为P(x,y)是圆x2+(y+4)2=4上任意一点,所以表示点M(1,1)与该圆上任意一点P(x,y)的距离|PM|.因为12+(1+4)2>4,所以点M(1,1)在圆外.设圆心为C(0,-4),则|MC|==,所以|PM|max=+2,即的最大值为+2.]1.若某圆的标准方程为(x-1)2+(y+5)2=3,则此圆的圆心和半径长分别为( )A.(-1,5), B.(1,-5),C.(-1,5),3 D.(1,-5),3B [由圆的标准方程知,圆心坐标为(1,-5),半径r=,故选B.]2.(教材P91练习T1改编)圆心为(1,1),且过原点的圆的标准方程是( )A.(x-1)2+(y-1)2=1B.(x+1)2+(y+1)2=1C.(x+1)2+(y+1)2=2D.(x-1)2+(y-1)2=2D [由圆过原点知r==,故所求圆的方程为(x-1)2+(y-1)2=2,选D.]3.点P(1,3)与圆x2+y2=24的位置关系是( )A.在圆外 B.在圆内C.在圆上 D.不确定B [由12+32<24知,点P(1,3)在圆内,故选B.]4.已知P(x,y)是圆(x-1)2+(y-1)2=1上任意一点,则x2+y2的最小值为________.3-2 [x2+y2表示点P(x,y)与原点O(0,0)的距离的平方|PO|2.由(0-1)2+(0-1)2>1知原点O在圆外.设M(1,1),则|MO|=,则|PO|min=-1.从而=3-2.即x2+y2的最小值为3-2.]回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)试写出圆的标准方程.[提示] 圆心为(a,b),半径为r的圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2.(2)如何判断点P(x0,y0)和圆(x-a)2+(y-b)2=r2的关系?[提示] 点P在圆外 (x0-a)2+(y0-b)2>r2;点P在圆上 (x0-a)2+(y0-b)2=r2;点P在圆内 (x0-a)2+(y0-b)2(3)如何求圆C外一点M和圆C上任意一点P的距离|PM|的最值?[提示] 先求点M和圆心C的距离|MC|,则|PM|max=|MC|+r,|PM|min=|MC|-r.课时分层作业(十九) 圆的标准方程一、选择题1.(教材P91练习T2改编)以两点A(-3,-1)和B(5,5)为直径端点的圆的标准方程是( )A.(x-1)2+(y-2)2=10B.(x-1)2+(y-2)2=100C.(x-1)2+(y-2)2=5D.(x-1)2+(y-2)2=25D [圆心坐标为(1,2),半径r==5,故所求圆的方程为(x-1)2+(y-2)2=25.]2.点(sin 30°,cos 30°)与圆x2+y2=的位置关系是( )A.点在圆上 B.点在圆内C.点在圆外 D.不能确定C [因为sin230°+cos230°=1>,所以点在圆外,故选C.]3.圆心在y轴上,半径为1,且过点(1,3)的圆的方程为( )A.x2+(y-3)2=1 B.x2+(y+3)2=1C.(x-3)2+y2=1 D.(x+3)2+y2=1A [设圆心坐标为(0,a),∵圆的半径为1,且过点(1,3),∴(0-1)2+(a-3)2=1,解得a=3,∴所求圆的方程为x2+(y-3)2=1.]4.若点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,则实数a的取值范围是( )A.(0,1) B.{-1,1}C.(-1,1) D.(-∞,-1)∪(1,+∞)C [∵点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,∴(1-a)2+(1+a)2<4,解得-15.圆心在直线x+y=0上,且与x轴交于点A(-3,0)和B(1,0)的圆的方程为( )A.(x+1)2+(y-1)2=5B.(x-1)2+(y+1)2=C.(x-1)2+(y+1)2=5D.(x+1)2+(y-1)2=A [由题意得圆心在直线x=-1上,又圆心在直线x+y=0上,所以圆心M的坐标为(-1,1).又A(-3,0),半径r=|AM|==.则圆的方程为(x+1)2+(y-1)2=5.]二、填空题6.已知点P(x,y)在圆x2+y2=1上,则的最大值为________.1+ [的几何意义是圆上的点P(x,y)到点(1,1)的距离,因此最大值为+1.]7.若一圆的圆心坐标为(2,-3),一条直径的端点分别在x轴和y轴上,则此圆的标准方程是________.(x-2)2+(y+3)2=13 [易知直径两端点的坐标分别为(4,0),(0,-6),可得圆的半径为,因为圆心坐标为(2,-3),所以所求圆的标准方程是(x-2)2+(y+3)2=13.]8.圆(x+1)2+y2=5关于直线y=x对称的圆的标准方程为________.x2+(y+1)2=5 [圆(x+1)2+y2=5的圆心坐标为(-1,0),它关于直线y=x的对称点坐标为(0,-1),即所求圆的圆心坐标为(0,-1),所以所求圆的标准方程为x2+(y+1)2=5.]三、解答题9.(源自人教A版教材)△ABC的三个顶点分别是A(5,1),B(7,-3),C(2,-8),求△ABC的外接圆的标准方程.[解] 设所求的方程是(x-a)2+(y-b)2=r2. ①因为A(5,1),B(7,-3),C(2,-8)三点都在圆上,所以它们的坐标都满足方程①.于是即观察上面的式子,我们发现,三式两两相减,可以消去a2,b2,r2,得到关于a,b的二元一次方程组解此方程组,得代入(5-a)2+(1-b)2=r2,得r2=25.所以,△ABC的外接圆的标准方程是(x-2)2+(y+3)2=25.10.已知A(0,1),B(2,1),C(-1,2),能否确定一个圆?若能,判断D(3,4)与该圆的位置关系.[解] 由于kAB≠kAC,所以三点不共线,则A,B,C三点可以确定一个圆.设经过A,B,C三点的圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2.则解得所以经过A,B,C三点的圆的标准方程是(x-1)2+(y-3)2=5.把点D的坐标(3,4)代入圆的方程的左边,得(3-1)2+(4-3)2=5.所以点D在经过A,B,C三点的圆上.所以A,B,C,D四点在同一个圆上,圆的方程为(x-1)2+(y-3)2=5.11.(多选题)若经过点P(5m+1,12m)可以作出圆(x-1)2+y2=1的两条切线,则实数m的取值可能是( )A. B. C.- D.-AD [过P可作圆的两条切线,说明点P在圆的外部,所以(5m+1-1)2+(12m)2>1,解得m>或m<-,可知AD可能.]12.若圆C与圆(x+2)2+(y-1)2=1关于原点对称,则圆C的方程为( )A.(x-2)2+(y+1)2=1B.(x-2)2+(y-1)2=1C.(x-1)2+(y+2)2=1D.(x+1)2+(y-2)2=1A [由题意可知圆(x+2)2+(y-1)2=1的圆心坐标为(-2,1),半径为1,所以其关于原点对称的圆的圆心坐标为(2,-1),半径为1,所以所求圆C的方程为(x-2)2+(y+1)2=1.]13.已知圆C:(x-2)2+(y+m-4)2=1,当m变化时,圆C上的点到原点的最短距离是________.1 [由题意可得,圆C的圆心坐标为(2,4-m),半径为1,圆C上的点到原点的最短距离是圆心到原点的距离减去半径1,即求d=-1的最小值,当m=4时,d最小,dmin=1.]14.已知A,B两点是圆x2+(y-1)2=4上的两点,若A,B关于直线x+ay-3=0对称,则a=________;若点A,B关于点P(1,2)对称,则直线AB的方程为________.3 x+y-3=0 [圆x2+(y-1)2=4的圆心C的坐标为(0,1),若A,B关于直线x+ay-3=0对称,则直线经过圆心(0,1),∴a=3.又若圆x2+(y-1)2=4上存在A,B两点关于点P(1,2)中心对称,则CP⊥AB,P为AB的中点,∵kCP==1,∴kAB=-1,∴直线AB的方程为y-2=-(x-1),即x+y-3=0.]15.已知圆C:(x-3)2+(y-4)2=1,点A(0,-1),B(0,1),设P是圆C上的动点,令d=,求d的最大值及最小值.[解] 设P(x,y),则d=|PA|2+|PB|2=2(x2+y2)+2.圆心坐标为C(3,4),O为坐标原点,∴|CO|2=32+42=25,即|CO|=5,∴(5-1)2x2+y2(5+1)2,即16x2+y236.∴d的最小值为2×16+2=34,最大值为2×36+2=74.1 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【学霸笔记:同步精讲】第2章 2.5 2.5.1 圆的标准方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1.docx 第2章 2.5 2.5.1 圆的标准方程(教师版).docx