高一数学圆的方程经典例题
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典型例题一
例1圆9
)3
(
)3
(2
2=
-
+
-y
x上到直线0
11
4
3=
-
+y
x的距离为1的点有几个?
分析:借助图形直观求解.或先求出直线
1
l、
2
l的方程,从代数计算中寻找解答.解法一:圆9
)3
(
)3
(2
2=
-
+
-y
x的圆心为)3,3(
1
O,半径3
=
r.
设圆心
1
O到直线0
11
4
3=
-
+y
x的距离为d,则3
2
4
3
11
3
4
3
3
2
2
<
=
+
-
⨯
+
⨯
=
d.
如图,在圆心
1
O同侧,与直线0
11
4
3=
-
+y
x平行且距离为1的直线
1
l与圆有两个交点,
这两个交点符合题意.
又1
2
3=
-
=
-d
r.
∴与直线0
11
4
3=
-
+y
x平行的圆的切线的两个切点中有一个切点也符合题意.∴符合题意的点共有3个.
解法二:符合题意的点是平行于直线0
11
4
3=
-
+y
x,且与之距离为1的直线和圆的交点.
设所求直线为0
4
3=
+
+m
y
x,则1
4
3
11
2
2
=
+
+
=
m
d,
∴5
11±
=
+
m,即6
-
=
m,或16
-
=
m,也即
6
4
3
1
=
-
+y
x
l:,或0
16
4
3
2
=
-
+y
x
l:.
设圆9
)3
(
)3
(2
2
1
=
-
+
-y
x
O:的圆心到直线
1
l、
2
l的距离为
1
d、
2
d,则
3
4
3
6
3
4
3
3
2
2
1
=
+
-
⨯
+
⨯
=
d,1
4
3
16
3
4
3
3
2
2
2
=
+
-
⨯
+
⨯
=
d.
∴
1
l与
1
O相切,与圆
1
O有一个公共点;
2
l与圆
1
O相交,与圆
1
O有两个公共点.即符合
题意的点共3个.
说明:对于本题,若不留心,则易发生以下误解:
设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则324
311
34332
2
<=+-⨯+⨯=d .
∴圆1O 到01143=-+y x 距离为1的点有两个.
显然,上述误解中的d 是圆心到直线01143=-+y x 的距离,r d <,只能说明此直线与圆有两个交点,而不能说明圆上有两点到此直线的距离为1.
到一条直线的距离等于定值的点,在与此直线距离为这个定值的两条平行直线上,因此题中所求的点就是这两条平行直线与圆的公共点.求直线与圆的公共点个数,一般根据圆与直线的位置关系来判断,即根据圆心与直线的距离和半径的大小比较来判断.
典型例题三
例3 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.
分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.
解法一:(待定系数法)
设圆的标准方程为2
2
2
)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为2
2
2
)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.
∴⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-2
22
24)3(16)1(r
a r a
解之得:1-=a ,202
=r .
所以所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径)
因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为
13
12
4-=--=
AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .
又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C