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