资源简介 2.5.2 圆的一般方程学习任务 核心素养1.掌握圆的一般方程及其特点.(重点) 2.会将圆的一般方程化为圆的标准方程,会由一般式求圆心和半径.(易混点) 3.能根据某些具体条件,运用待定系数法求圆的方程.(重点、难点) 1.通过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.把圆的标准方程(x-1)2+(y-2)2=9中的括号展开、整理之后,得到的方程形式是什么样的?是否所有圆的方程都能化成这种形式?知识点 圆的一般方程对于方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,①(1)当D2+E2-4F>0时,方程①表示以点为圆心,以为半径的圆;(2)当D2+E2-4F=0时,方程①只有一个解,表示一个点;(3)当D2+E2-4F<0时,方程①无实数解,不表示任何图形.综上,我们将方程x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)叫作圆的一般方程.(1)圆x2+y2-6x=0的圆心坐标是__________.(2)若方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示以(2,-4)为圆心,以4为半径的圆,则F=________.(1)(3,0) (2)4 [(1)方程x2+y2-6x=0可化为(x-3)2+y2=9,则圆心坐标为(3,0).(2)由题意知解得]类型1 圆的一般方程满足的条件【例1】 (1)已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,则圆心坐标是________,半径是________.(2)若方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0表示圆.①求实数m的取值范围;②写出圆心坐标和半径.(1)(-2,-4) 5 [方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,则a2=a+2,故a=-1或2.当a=2时,方程为4x2+4y2+4x+8y+10=0,即x2+y2+x+2y+=0,亦即+(y+1)2=-,不成立,故舍去;当a=-1时,方程为x2+y2+4x+8y-5=0,即(x+2)2+(y+4)2=25,故圆心为(-2,-4),半径为5.](2)[解] ①法一:根据D2+E2-4F>0求解.由表示圆的条件,得(2m)2+(-2)2-4(m2+5m)>0,解得m<,即实数m的取值范围为.法二:化为圆的标准方程求解.方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0可化为(x+m)2+(y-1)2=1-5m.由题意知1-5m>0,即m<.所以实数m的取值范围是.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r=. 二元二次方程表示圆的判断方法任何一个圆的方程都可化为x2+y2+Dx+Ey+F=0的形式,但形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的方程不一定表示圆.判断它是否表示圆可以有以下两种方法:(1)计算D2+E2-4F,若其值为正,则表示圆;若其值为0,则表示一个点;若其值为负,则不表示任何图形.(2)将该方程配方为+=,根据圆的标准方程来判断.[跟进训练]1.判断方程x2+y2-4mx+2my+20m-20=0能否表示圆.若能表示圆,求出圆心和半径.[解] 法一:由方程x2+y2-4mx+2my+20m-20=0可知D=-4m,E=2m,F=20m-20,∴D2+E2-4F=16m2+4m2-80m+80=20(m-2)2.因此,当m=2时,它表示一个点;当m≠2时,原方程表示圆,此时,圆的圆心为(2m,-m),半径为r==|m-2|.法二:原方程可化为(x-2m)2+(y+m)2=5(m-2)2,因此,当m=2时,它表示一个点;当m≠2时,原方程表示圆,此时,圆的圆心为(2m,-m),半径为r=|m-2|.类型2 求圆的一般方程【例2】 已知△ABC的三边BC,CA,AB的中点分别是D(5,3),E(4,2),F (1,1).(1)求△ABC的边AB所在直线的方程及点A的坐标;(2)求△ABC的外接圆的方程.[解] (1)由题意可知kED=kAB==1,又F (1,1)为AB的中点,∴AB所在直线的方程为y-1=1×(x-1),即x-y=0.①同理CA所在直线的方程为x-2y=0,②联立①②,得A(0,0).因此直线AB的方程为x-y=0,点A的坐标为(0,0).(2)由线段AB的中点F (1,1)及A(0,0)得B(2,2),由线段AC的中点E(4,2)及A(0,0)得C(8,4),设△ABC的外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,将A,B,C的坐标代入圆的方程可得解方程组可得∴圆的方程为x2+y2-16x+12y=0. 用待定系数法求圆的一般方程的步骤(1)根据题意设所求的圆的一般方程为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)解此方程组,求出D,E,F的值.(4)将所得的值代回所设的圆的方程中,就得到所求的圆的一般方程.[跟进训练]2.(1)圆心在直线y=x上,且经过点A(-1,1),B(3,-1)的圆的一般方程是________.(2)已知A(2,2),B(5,3),C(3,-1),求△ABC的外接圆的方程.(1)x2+y2-4x-4y-2=0 [设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则圆心是,由题意知,解得D=E=-4,F=-2,即所求圆的一般方程是x2+y2-4x-4y-2=0.](2)[解] 设△ABC外接圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,由题意得解得即△ABC的外接圆方程为x2+y2-8x-2y+12=0.类型3 求动点的轨迹方程【例3】 已知圆x2+y2=4上一定点A(2,0),点B(1,1)为圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ中点的轨迹方程.线段的中点,直角三角形斜边的中点,圆中弦的中点都有怎样的性质?由此你能得到什么结论?[解] (1)设线段AP的中点M的坐标为(x,y),P的坐标为(x0,y0),∵∴又P(x0,y0)在圆x2+y2=4上,∴(2x-2)2+(2y)2=4,∴(x-1)2+y2=1.即线段AP中点的轨迹方程为(x-1)2+y2=1.(2)设PQ的中点为N(x,y),在Rt△PBQ中,|PN|=|BN|,设O为坐标原点,连接ON,则ON⊥PQ(图略),∴|OP|2=|ON|2+|PN|2=|ON|2+|BN|2,∴x2+y2+(x-1)2+(y-1)2=4.故线段PQ中点的轨迹方程为x2+y2-x-y-1=0. 求与圆有关的轨迹方程的方法(1)直接法:直接根据题目提供的条件列出方程.(2)定义法:根据圆、直线等定义列方程.(3)代入法:若动点P(x,y)依赖圆上的某一个动点Q(x0,y0)而运动,找到两点的关系,把x0,y0用x,y表示,再将点Q的坐标代入到已知圆的方程中得P点的轨迹方程.提醒:注意“求轨迹”与“求轨迹方程”是不同的.[跟进训练]3.(1)已知圆x2+y2=1,点A(1,0),△ABC内接于圆,且∠BAC=60°,当B,C在圆上运动时,BC中点D的轨迹方程是( )A.x2+y2=B.x2+y2=C.x2+y2=D.x2+y2=(2)已知△ABC的边AB长为4,若BC边上的中线为定长3,求顶点C的轨迹方程.(1)D [设D(x,y),由∠BAC=60°知∠BOD=60°,在Rt△BOD中,∠DBO=30°,则OD=OB=,∴x2+y2=,当C→A时,∠DAO=30°,AD=,此时x=,∴BC中点D的轨迹方程是x2+y2=,故选D.](2)[解] 以直线AB为x轴,AB的中垂线为y轴,建立平面直角坐标系(如图),则A(-2,0),B(2,0),设C(x,y),BC中点D(x0,y0).∴ ①∵|AD|=3,∴=9.②将①代入②,整理得(x+6)2+y2=36.∵点C不能在x轴上,∴y≠0.综上,点C的轨迹是以(-6,0)为圆心,6为半径的圆,去掉(-12,0)和(0,0)两点.轨迹方程为(x+6)2+y2=36(y≠0).1.(教材P93习题2.5T4改编)圆x2+y2+4x-6y-3=0的圆心和半径分别为( )A.(4,-6),16 B.(2,-3),4C.(-2,3),4 D.(2,-3),16C [圆的方程可化为(x+2)2+(y-3)2=16,因此圆心坐标为(-2,3),半径r=4,故选C.]2.方程x2+y2+2ax+2by+a2+b2=0表示的图形为( )A.以(a,b)为圆心的圆B.以(-a,-b)为圆心的圆C.点(a,b)D.点(-a,-b)D [原方程可化为(x+a)2+(y+b)2=0,∴即∴方程表示点(-a,-b).]3.若方程x2+y2-x+y+m=0表示圆,则实数m的取值范围是( )A.m< B.m>C.m<1 D.m>1A [由二元二次方程表示圆的充要条件可知+12-4m>0,解得m<,故选A.]4.过四点(0,0),(4,0),(-1,1),(4,2)中的三点的一个圆的方程为________________.(x-2)2+(y-3)2=13或(x-2)2+(y-1)2=5或+=或+(y-1)2=(写出其中任意一个即可) [依题意,设圆的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,若过(0,0),(4,0),(-1,1),则解得所以圆的方程为x2+y2-4x-6y=0,即(x-2)2+(y-3)2=13;若过(0,0),(4,0),(4,2),则解得所以圆的方程为x2+y2-4x-2y=0,即(x-2)2+(y-1)2=5;若过(0,0),(-1,1),(4,2),则解得所以圆的方程为x2+y2-x-y=0,即+=;若过(-1,1),(4,0),(4,2),则解得所以圆的方程为x2+y2-x-2y-=0,即+(y-1)2=.]5.长度为6的线段AB的两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,则线段AB的中点M的轨迹方程为________.x2+y2=9 [设M(x,y),因为△AOB是直角三角形,所以|OM|=|AB|=3为定值,故M的轨迹为以O为圆心,3为半径的圆,故x2+y2=9即为所求.]回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)试写出圆的一般方程.[提示] x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).(2)二元二次方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆,需满足什么条件?[提示] A=C≠0,B=0,D2+E2-4AF>0.(3)求动点的轨迹方程有哪些常用方法?[提示] 直接法、定义法、代入法(相关点法).课时分层作业(二十) 圆的一般方程一、选择题1.(多选题)若a∈,方程x2+y2+2ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a的值可以为( )A.-2 B.0 C.1 D.ABD [若方程表示圆,则满足+a-1)>0,即a<1,所以ABD正确.]2.与圆C:x2+y2-2x+4y-1=0有相同的圆心,且半径是圆C的半径的一半的圆的方程为( )A.x2+y2-2x+4y+2=0B.x2+y2-2x+4y+1=0C.x2+y2-2x+4y-=0D.x2+y2-2x+4y+=0D [易知圆C的标准方程为(x-1)2+(y+2)2=6,所以圆C的圆心坐标为(1,-2),半径为,故所求圆的圆心坐标为(1,-2),半径为,所以所求圆的方程为(x-1)2+(y+2)2==,即x2+y2-2x+4y+=0.]3.(教材P94习题2.5T7改编)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.]4.如果圆x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)关于直线y=x对称,则有( )A.D+E=0 B.D=EC.D=F D.E=FB [由圆的对称性知,圆心在直线y=x上,故有-=-,即D=E.]5.已知两定点A(-2,0),B(1,0),如果动点P满足|PA|=2|PB|,则点P的轨迹所包围的图形的面积等于( )A.π B.4π C.8π D.9πB [设P(x,y),由条件知=2,整理得x2+y2-4x=0,即(x-2)2+y2=4,故点P的轨迹所包围的图形面积等于4π.]二、填空题6.已知圆C:x2+y2-4y-m=0的面积为π,则m=________.-3 [由x2+y2-4y-m=0得x2+(y-2)2=m+4,故半径r=,∴π(m+4)=π,解得m=-3.]7.若直线x+y+a=0平分圆x2+y2-2x+4y+1=0的面积,则实数a=________.1 [根据题意,圆的方程为x2+y2-2x+4y+1=0,其圆心为(1,-2).因为直线x+y+a=0平分圆x2+y2-2x+4y+1=0的面积,所以圆心(1,-2)在直线x+y+a=0上,则有a+1-2=0,解得a=1.]8.已知点A(1,2)在圆x2+y2+2x+3y+m=0的外部,则实数m的取值范围是________. [由点A(1,2)在圆x2+y2+2x+3y+m=0的外部,得1+4+2+6+m>0,解得m>-13.又由4+9-4m>0,得m<,所以-13三、解答题9.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,半径为,求圆的一般方程.[解] 圆心C,因为圆心在直线x+y-1=0上,所以--1=0,即D+E=-2,①又r==,所以D2+E2=20,②由①②可得或又圆心在第二象限,所以-<0,->0,即D>0,E<0,所以所以圆的一般方程为x2+y2+2x-4y+3=0.10.如图,已知正方形ABCD的四个顶点坐标分别为A(0,-2),B(4,-2),C(4,2),D(0,2).(1)求对角线AC所在直线的方程;(2)求正方形ABCD外接圆的方程;(3)若动点P为外接圆上一点,点N(-2,0)为定点,问线段PN中点的轨迹是什么?并求出该轨迹方程.[解] (1)由两点式可知,对角线AC所在直线的方程为=,整理得x-y-2=0.(2)设G为外接圆的圆心,则G为AC的中点,∴G,即(2,0),设r为外接圆的半径,则r=|AC|,|AC|==4,∴r=2.∴外接圆方程为(x-2)2+y2=8.(3)设点P坐标为(x0,y0),线段PN的中点M坐标为(x,y),则x=,y=,∴x0=2x+2,y0=2y,①∵点P为外接圆上一点,∴=8,将①代入并整理,得x2+y2=2,∴该轨迹是以原点为圆心,为半径的圆,轨迹方程为x2+y2=2.11.已知圆x2+y2-2mx-(4m+2)y+4m2+4m+1=0(m≠0)的圆心在直线x+y-7=0上,则该圆的面积为( )A.4π B.2π C.π D.A [圆的方程可化为(x-m)2+(y-2m-1)2=m2(m≠0),其圆心为(m,2m+1).依题意得,m+2m+1-7=0,解得m=2,∴圆的半径为2,面积为4π,故选A.]12.已知圆C:x2+y2=4,则圆C关于直线l:x-y-3=0对称的圆的方程为( )A.x2+y2-6x+6y+14=0B.x2+y2+6x-6y+14=0C.x2+y2-4x+4y+4=0D.x2+y2+4x-4y+4=0A [设圆心C(0,0)关于直线l:x-y-3=0的对称点为D(a,b),则由解得所以所求的圆的方程为(x-3)2+(y+3)2=4,化为一般方程为x2+y2-6x+6y+14=0.故选A.]13.已知圆x2+y2+4x-6y+a=0关于直线y=x+b成轴对称图形,则a-b的取值范围是________.(-∞,8) [由题意知,直线y=x+b过圆心,而圆心坐标为(-2,3),代入直线方程,得b=5,所以圆的方程化为标准方程为(x+2)2+(y-3)2=13-a,所以a<13,由此得a-b<8.]14.如果圆的方程为x2+y2+kx+2y+k2=0,那么当圆的面积最大时,圆心坐标为________.(0,-1) [∵r==,∴当k=0时,r最大,此时圆的面积最大,圆的方程可化为x2+y2+2y=0,即x2+(y+1)2=1,圆心坐标为(0,-1).]15.在平面几何中,通常将完全覆盖某平面图形且直径最小的圆,称为该平面图形的最小覆盖圆.最小覆盖圆满足以下性质:①线段AB的最小覆盖圆就是以AB为直径的圆.②锐角△ABC的最小覆盖圆就是其外接圆.已知曲线W:x2+y4=16,A(0,t),B(4,0),C(0,2),D(-4,0)为曲线W上不同的四点.(1)求实数t的值及△ABC的最小覆盖圆的方程.(2)求四边形ABCD的最小覆盖圆的方程.(3)求曲线W的最小覆盖圆的方程.[解] (1)由题意,得t=-2,由于△ABC为锐角三角形,其外接圆就是△ABC的最小覆盖圆.设△ABC的外接圆方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,则解得所以△ABC的最小覆盖圆的方程为x2+y2-3x-4=0.(2)因为线段DB的最小覆盖圆就是以DB为直径的圆,所以线段DB的最小覆盖圆的方程为x2+y2=16.又因为|OA|=|OC|=2<4(O为坐标原点),所以点A,C都在圆内.所以四边形ABCD的最小覆盖圆的方程为x2+y2=16.(3)由题意知曲线W为中心对称图形.设P(x0,y0),则=16.所以|OP|2=(O为坐标原点),且-2y02.故|OP|2===+,所以当=时,|OP|max=,所以曲线W的最小覆盖圆的方程为x2+y2=.1 / 12.5.2 圆的一般方程学习任务 核心素养1.掌握圆的一般方程及其特点.(重点) 2.会将圆的一般方程化为圆的标准方程,会由一般式求圆心和半径.(易混点) 3.能根据某些具体条件,运用待定系数法求圆的方程.(重点、难点) 1.通过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.把圆的标准方程(x-1)2+(y-2)2=9中的括号展开、整理之后,得到的方程形式是什么样的?是否所有圆的方程都能化成这种形式?知识点 圆的一般方程对于方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,①(1)当_________________时,方程①表示以点为圆心,以为半径的圆;(2)当D2+E2-4F=0时,方程①只有一个解,表示一个点;(3)当_________________时,方程①无实数解,不表示任何图形.综上,我们将方程x2+y2+Dx+Ey+F=0(_________________)叫作圆的一般方程.(1)圆x2+y2-6x=0的圆心坐标是__________.(2)若方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示以(2,-4)为圆心,以4为半径的圆,则F=________.类型1 圆的一般方程满足的条件【例1】 (1)已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,则圆心坐标是________,半径是________.(2)若方程x2+y2+2mx-2y+m2+5m=0表示圆.①求实数m的取值范围;②写出圆心坐标和半径.[尝试解答] 二元二次方程表示圆的判断方法任何一个圆的方程都可化为x2+y2+Dx+Ey+F=0的形式,但形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的方程不一定表示圆.判断它是否表示圆可以有以下两种方法:(1)计算D2+E2-4F,若其值为正,则表示圆;若其值为0,则表示一个点;若其值为负,则不表示任何图形.(2)将该方程配方为+=,根据圆的标准方程来判断.[跟进训练]1.判断方程x2+y2-4mx+2my+20m-20=0能否表示圆.若能表示圆,求出圆心和半径. 类型2 求圆的一般方程【例2】 已知△ABC的三边BC,CA,AB的中点分别是D(5,3),E(4,2),F (1,1).(1)求△ABC的边AB所在直线的方程及点A的坐标;(2)求△ABC的外接圆的方程.[尝试解答] 用待定系数法求圆的一般方程的步骤(1)根据题意设所求的圆的一般方程为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)解此方程组,求出D,E,F的值.(4)将所得的值代回所设的圆的方程中,就得到所求的圆的一般方程.[跟进训练]2.(1)圆心在直线y=x上,且经过点A(-1,1),B(3,-1)的圆的一般方程是________.(2)已知A(2,2),B(5,3),C(3,-1),求△ABC的外接圆的方程. 类型3 求动点的轨迹方程【例3】 已知圆x2+y2=4上一定点A(2,0),点B(1,1)为圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ中点的轨迹方程.线段的中点,直角三角形斜边的中点,圆中弦的中点都有怎样的性质?由此你能得到什么结论?[尝试解答] 求与圆有关的轨迹方程的方法(1)直接法:直接根据题目提供的条件列出方程.(2)定义法:根据圆、直线等定义列方程.(3)代入法:若动点P(x,y)依赖圆上的某一个动点Q(x0,y0)而运动,找到两点的关系,把x0,y0用x,y表示,再将点Q的坐标代入到已知圆的方程中得P点的轨迹方程.提醒:注意“求轨迹”与“求轨迹方程”是不同的.[跟进训练]3.(1)已知圆x2+y2=1,点A(1,0),△ABC内接于圆,且∠BAC=60°,当B,C在圆上运动时,BC中点D的轨迹方程是( )A.x2+y2=B.x2+y2=C.x2+y2=D.x2+y2=(2)已知△ABC的边AB长为4,若BC边上的中线为定长3,求顶点C的轨迹方程. 1.(教材P93习题2.5T4改编)圆x2+y2+4x-6y-3=0的圆心和半径分别为( )A.(4,-6),16 B.(2,-3),4C.(-2,3),4 D.(2,-3),162.方程x2+y2+2ax+2by+a2+b2=0表示的图形为( )A.以(a,b)为圆心的圆B.以(-a,-b)为圆心的圆C.点(a,b)D.点(-a,-b)3.若方程x2+y2-x+y+m=0表示圆,则实数m的取值范围是( )A.m< B.m>C.m<1 D.m>14.过四点(0,0),(4,0),(-1,1),(4,2)中的三点的一个圆的方程为________________.5.长度为6的线段AB的两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,则线段AB的中点M的轨迹方程为________.回顾本节知识,自我完成以下问题:(1)试写出圆的一般方程.(2)二元二次方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆,需满足什么条件?(3)求动点的轨迹方程有哪些常用方法?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 2.5.2 圆的一般方程 讲义--2026版高中数学湘教版选必修1.docx 第2章 2.5 2.5.2 圆的一般方程(教师版).docx