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第九章 第三節(jié) 圓的方程 2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題精講(課件+導(dǎo)學(xué)案)

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第九章 第三節(jié) 圓的方程 2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題精講(課件+導(dǎo)學(xué)案)

資源簡介

(共80張PPT)
第三節(jié) 圓的方程
1. 回顧確定圓的幾何要素,在平面直角坐標(biāo)系中,探索并掌握圓的標(biāo)
準(zhǔn)方程與一般方程.
2. 能根據(jù)圓的方程解決一些簡單的數(shù)學(xué)問題與實際問題.
目 錄
CONTENTS
1
2
3
知識 體系構(gòu)建
課時 跟蹤檢測
考點 分類突破
PART
1
知識 體系構(gòu)建
必備知識 系統(tǒng)梳理 基礎(chǔ)重落實
課前自修
1. 方程 x 2+ y 2+ ax +2 ay +2 a 2+ a -1=0表示圓,則 a 的取值范圍是
(  )
A. (-∞,-2) B. (- ,0)
C. (-2,0) D. (-2, )
解析: 由方程表示圓的條件得 a 2+(2 a )2-4(2 a 2+ a -1)
>0,即3 a 2+4 a -4<0,∴-2< a < .
2. 圓 C : x 2+ y 2-2 x +6 y =0的圓心坐標(biāo)為 ;半徑 r
= .
解析:圓 C : x 2+ y 2-2 x +6 y =0,轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)方程得( x -1)2
+( y +3)2=10,所以圓心坐標(biāo)為(1,-3),半徑為 .
3. 若坐標(biāo)原點在圓( x - m )2+( y + m )2=4的內(nèi)部,則實數(shù) m 的
取值范圍為 .
解析:∵原點(0,0)在圓( x - m )2+( y + m )2=4的內(nèi)部,
∴(0- m )2+(0+ m )2<4,解得- < m < .
(1,-3)

(- )
4. 若圓的方程為 x 2+ y 2+ kx +2 y + k 2=0,則當(dāng)圓的面積最大時,圓
心坐標(biāo)為 .
解析:圓的方程 x 2+ y 2+ kx +2 y + k 2=0化為標(biāo)準(zhǔn)方程為( x +
)2+( y +1)2=1- ,∵ r 2=1- ≤1,∴ k =0時 r 最大.此
時圓心為(0,-1).
(0,-1)
5. (2024·徐州模擬)已知圓經(jīng)過點(3,0)和(1,-2),圓心在
直線 x +2 y -1=0上,則圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為 .
解析:點(3,0)和(1,-2)的中點坐標(biāo)為( )=
(2,-1),過點(3,0)和(1,-2)的直線的斜率為
=1,故該兩點連接的線段的垂直平分線方程為 y +1=-( x -
2),即 x + y -1=0.聯(lián)立解得即圓心坐
標(biāo)為(1,0).故半徑為3-1=2.所以所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( x -1)
2+ y 2=4.
( x -1)2+ y 2=4
1. 以 A ( x 1, y 1), B ( x 2, y 2)為直徑端點的圓的方程為( x - x1)( x - x 2)+( y - y 1)( y - y 2)=0.
2. 圓心在任一弦的垂直平分線上.
1. 以 A (3,-1), B (-2,2)為直徑的圓的方程是(  )
A. x 2+ y 2- x - y -8=0
B. x 2+ y 2- x - y -9=0
C. x 2+ y 2+ x + y -8=0
D. x 2+ y 2+ x + y -9=0
解析: 由結(jié)論1得,圓的方程為( x -3)( x +2)+( y +1)
( y -2)=0,整理得 x 2+ y 2- x - y -8=0,故選A.
2. 點 M , N 是圓 x 2+ y 2+ kx +2 y -4=0上的不同兩點,且點 M , N
關(guān)于直線 x - y +1=0對稱,則該圓的半徑等于(  )
A. 2 B.
C. 3 D. 9
解析: 由結(jié)論2可知直線 l : x - y +1=0經(jīng)過圓心,所以- +1
+1=0, k =4.所以圓的方程為 x 2+ y 2+4 x +2 y -4=0,圓的半徑
r = =3,故選C.
PART
2
考點 分類突破
精選考點 典例研析 技法重悟通
課堂演練
求圓的方程
1. 圓心在 y 軸上,半徑長為1,且過點 A (1,2)的圓的方程是(  )
A. x 2+( y -2)2=1 B. x 2+( y +2)2=1
C. ( x -1)2+( y -3)2=1 D. x 2+( y -3)2=4
解析: 根據(jù)題意可設(shè)圓的方程為 x 2+( y - b )2=1,因為圓過
點 A (1,2),所以12+(2- b )2=1,解得 b =2,所以所求圓的
方程為 x 2+( y -2)2=1.
2. 已知圓 C 的圓心坐標(biāo)是(0, m ),若直線2 x - y +3=0與圓 C 相切
于點 A (2,7),則圓 C 的標(biāo)準(zhǔn)方程為 .
解析:如圖所示,由圓心 C (0, m )與切點 A 的
連線與切線垂直,得 =- ,解得 m =8.所以
圓心坐標(biāo)為(0,8),半徑為 r =
.所以圓 C 的標(biāo)準(zhǔn)方
程為 x 2+( y -8)2=5.
x 2+( y -8)2=5
3. (2024·全國甲卷14題)設(shè)點 M 在直線2 x + y -1=0上,點(3,
0)和(0,1)均在☉ M 上,則☉ M 的方程為
.
解析:法一 設(shè)☉ M 的方程為( x - a )2+( y - b )2= r 2,則
解得∴☉ M 的方程為( x -1)2
+( y +1)2=5.
( x -1)2+( y +
1)2=5 
法二 設(shè)☉ M 的方程為 x 2+ y 2+ Dx + Ey + F =0( D 2+ E 2-4 F >
0),則 M ,
∴解得
∴☉ M 的方程為 x 2+ y 2-2 x +2 y -3=0,即( x -1)2+( y +1)2
=5.
法三 設(shè) A (3,0), B (0,1),☉ M 的半徑為 r ,則 kAB = =
- , AB 的中點坐標(biāo)為 ,∴ AB 的垂直平分線方程為 y - =3
,即3 x - y -4=0.聯(lián)立得解得 M (1,-
1),∴ r 2=| MA |2=(3-1)2+[0-(-1)]2=5,∴☉ M 的方
程為( x -1)2+( y +1)2=5.
練后悟通
求圓的方程的兩種方法
與圓有關(guān)的軌跡問題
【例1】 (1)點 M 與兩個定點 O (0,0), P (2,0)的距離的比
為3∶1,則點 M 的軌跡方程為 ;
解析:設(shè)點 M ( x , y ),由題知 =3,兩邊平方化簡得2 x 2+2 y 2-9 x +9=0,即( x - )2+ y 2= ,所以點 M 的軌跡方程為( x - )2+ y 2= .
( x - )2+ y 2=
(2)已知Rt△ ABC 的斜邊為 AB ,且 A (-1,0), B (3,0),則
直角頂點 C 的軌跡方程為 .
解析:法一 設(shè) C ( x , y ),因為 A , B , C 三點不共線,所
以 y ≠0.因為 AC ⊥ BC ,且 BC , AC 斜率均存在,所以 kAC · kBC
=-1,又 kAC = , kBC = ,所以 · =-1,化簡得 x
2+ y 2-2 x -3=0.因此,直角頂點 C 的軌跡方程為( x -1)2+
y 2=4( y ≠0).
( x -1)2+ y 2=4( y ≠0)
法二 設(shè) AB 的中點為 D ,由中點坐標(biāo)公式得 D (1,0),由直角三
角形的性質(zhì)知| CD |= | AB |=2.由圓的定義知,動點 C 的軌跡
是以 D (1,0)為圓心,2為半徑的圓(由于 A , B , C 三點不共線,
所以應(yīng)除去與 x 軸的交點).所以直角頂點 C 的軌跡方程為( x -1)2
+ y 2=4( y ≠0).
解題技法
求解與圓有關(guān)的軌跡(方程)的方法
(1)直接法:直接根據(jù)題目提供的條件列出方程;
(2)定義法:根據(jù)圓、直線等定義列方程;
(3)幾何法:利用圓的幾何性質(zhì)列方程;
(4)代入法:找到要求點與已知點的關(guān)系,代入已知點滿足的關(guān)系
式求解.
提醒 要注意題目設(shè)問是求動點的軌跡還是動點的軌跡方程.
1. 過圓 C :( x -3)2+( y +4)2=4外一點 P ( x , y )引該圓的一
條切線,切點為 Q , PQ 的長度等于點 P 到原點 O 的距離,則點 P 的
軌跡方程為(  )
A. 8 x -6 y -21=0 B. 8 x +6 y -21=0
C. 6 x +8 y -21=0 D. 6 x -8 y -21=0
解析: 由題意得,圓心 C 的坐標(biāo)為(3,-4),
半徑 r =2,如圖.因為| PQ |=| PO |,且 PQ ⊥
CQ ,所以| PO |2+ r 2=| PC |2,所以 x 2+ y 2+4
=( x -3)2+( y +4)2,即6 x -8 y -21=0,所
以點 P 的軌跡方程為6 x -8 y -21=0.
2. (2024·煙臺一模)若長為10的線段的兩個端點 A , B 分別在 x 軸和
y 軸上滑動,則線段 AB 的中點 M 的軌跡為
.
解析:設(shè) M ( x , y ), A ( a ,0), B (0, b ),則 =
10, a 2+ b 2=100,且∴代入 a 2+ b 2=100,得4
x 2+4 y 2=100,即 x 2+ y 2=25,即點 M 的軌跡為以原點(0,0)為圓
心,5為半徑的圓.
以(0,0)為圓心,5為
半徑的圓
與圓有關(guān)的最值問題
技法1 利用幾何性質(zhì)求最值
【例2】 (2024·紹興一模)已知點( x , y )在圓( x -2)2+( y
+3)2=1上.
(1)求 的最大值和最小值;
解: 可視為點( x , y )與原點連線的斜率, 的最大值
和最小值就是與該圓有公共點的過原點的直線斜率的最大值和
最小值,即直線與圓相切時的斜率.
設(shè)過原點的直線的方程為 y = kx ,由直線與圓相切得圓心到直
線的距離等于半徑,即 =1,解得 k =-2+ 或 k =
-2- ,∴ 的最大值為-2+ ,最小值為-2- .
(2)求 x + y 的最大值和最小值;
解:設(shè) t = x + y ,則 y =- x + t , t 可視為直線 y =- x + t 在 y
軸上的截距,
∴ x + y 的最大值和最小值就是直線與圓有公共點時直線縱截距的最
大值和最小值,即直線與圓相切時在 y 軸上的截距.
由直線與圓相切得圓心到直線的距離等于半徑,
即 =1,解得 t = -1或 t =- -1.
∴ x + y 的最大值為 -1,最小值為- -1.
(3)求 的最大值和最小值.
解: ,求它
的最值可視為求點( x , y )到定點(-1,2)的距離的最值,
可轉(zhuǎn)化為求圓心(2,-3)到定點(-1,2)的距離與半徑的
和或差.
又圓心到定點(-1,2)的距離為 ,
∴ 的最大值為 +1,最小值為 -1.
解題技法
與圓有關(guān)的最值問題的三種幾何轉(zhuǎn)化法
技法2 利用對稱性求最值
【例3】  (2024·衡水聯(lián)考)已知 A (0,2),點 P 在直線 x + y +2
=0上,點 Q 在圓 C : x 2+ y 2-4 x -2 y =0上,則| PA |+| PQ |的
最小值是 .
2
解析:因為圓 C : x 2+ y 2-4 x -2 y =0,所以圓 C 是以 C (2,1)為
圓心,半徑 r = 的圓.設(shè)點 A (0,2)關(guān)于直線 x + y +2=0的對稱
點為A'( m , n ),所以解得故A'
(-4,-2).連接A'C交圓 C 于 Q (圖略),交直線 x + y +2=0于
P ,此時,| PA |+| PQ |取得最小值,由對稱性可知| PA |+|
PQ |=|A'P|+| PQ |=|A'Q|=|A'C|- r =2 .
解題技法
  求解形如| PM |+| PN |(其中 M , N 均為動點)且與圓 C 上
動點有關(guān)的折線段的最值問題的基本思路:
(1)“動化定”,把與圓上動點的距離轉(zhuǎn)化為與圓心的距離;
(2)“曲化直”,即將折線段之和轉(zhuǎn)化為同一直線上的兩線段之
和,一般要通過對稱性解決.
技法3 建立函數(shù)關(guān)系求最值
【例4】 (2024·重慶模擬)設(shè)點 P ( x , y )是圓: x 2+( y -3)2
=1上的動點,定點 A (2,0), B (-2,0),則 · 的最大值
為 .
12
解析:由題意,知 =(2- x ,- y ), =(-2- x ,- y ),
所以 · = x 2+ y 2-4,由于點 P ( x , y )是圓上的點,故其坐標(biāo)
滿足方程 x 2+( y -3)2=1,故 x 2=-( y -3)2+1,所以 ·
=-( y -3)2+1+ y 2-4=6 y -12.由圓的方程 x 2+( y -3)2=1,
易知2≤ y ≤4,所以當(dāng) y =4時, · 的值最大,最大值為6×4-12
=12.
解題技法
  根據(jù)題中條件列出相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式,再根據(jù)函數(shù)或基本不等式
的性質(zhì)求最值.
1. (2024·全國乙卷11題)已知實數(shù) x , y 滿足 x 2+ y 2-4 x -2 y -4=
0,則 x - y 的最大值是(  )
A. 1+ B. 4
C. 1+3 D. 7
解析: 法一 由題意,得實數(shù) x , y 滿足( x -2)2+( y -1)2
=9,表示圓心為點(2,1),半徑為3的圓.設(shè) x - y = t ,則直線 x
- y - t =0與圓( x -2)2+( y -1)2=9有公共點,所以圓心到直
線 x - y - t =0的距離 d = ≤3,解得1-3 ≤ t ≤1+3
.故選C.
法二 由題意,得實數(shù) x , y 滿足( x -2)2+( y -1)2=9.設(shè) x =2
+3 cos θ, y =1+3 sin θ,θ∈[0,2π],則 x - y =1+3 cos θ-3 sin θ
=1+3 · cos (θ+ )≤1+3 ,當(dāng)θ= +2 k π( k ∈Z)時取等
號.故選C.
2. 已知動點 P ( x , y )滿足 x 2+ y 2-| x |-| y |=0, O 為坐標(biāo)原
點,則| PO |的最大值是 .

解析:方程 x 2+ y 2-| x |-| y |=0可以轉(zhuǎn)
化為(| x |- )2+(| y |- )2= ,圖
象如圖所示,所以動點 P ( x , y )的軌跡為原
點和四段圓弧.由于對稱性,僅考慮圓弧( x -
)2+( y - )2= ( x ≥0, y ≥0),顯
然,當(dāng)點 P 為(1,1)時,| PO |max= .
PART
3
課時 跟蹤檢測
關(guān)鍵能力 分層施練 素養(yǎng)重提升
課后練習(xí)
1. 設(shè) a ∈R,則“ a >2”是“方程 x 2+ y 2+ ax -2 y +2=0表示圓”的
(  )
A. 充分不必要條件
B. 必要不充分條件
C. 充要條件
D. 既不充分也不必要條件
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
解析: 方程 x 2+ y 2+ ax -2 y +2=0表示圓,則有 D 2+ E 2-4 F
= a 2+4-8>0,解得 a >2或 a <-2,則“ a >2”是“ a >2或 a
<-2”的充分不必要條件,所以“ a >2”是“方程 x 2+ y 2+ ax -
2 y +2=0表示圓”的充分不必要條件.故選A.
2. (2024·宿遷模擬)圓 x 2+ y 2+4 x -1=0關(guān)于點(0,0)對稱的圓
的標(biāo)準(zhǔn)方程為(  )
A. x 2+ y 2-4 x -1=0
B. x 2+( y -2)2=5
C. x 2+ y 2+8 x +15=0
D. ( x -2)2+ y 2=5
解析: 由題意可得圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( x +2)2+ y 2=5,所以圓
心為(-2,0),半徑為 ,因為點(-2,0)關(guān)于點(0,0)
的對稱點為(2,0),所以關(guān)于點(0,0)對稱的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為
( x -2)2+ y 2=5,故選D.
3. 點 A 為圓( x -1)2+ y 2=1上的動點, PA 是圓的切線,| PA |=
1,則點 P 的軌跡方程是(  )
A. ( x -1)2+ y 2=4 B. ( x -1)2+ y 2=2
C. y 2=2 x D. y 2=-2 x
解析: ∵| PA |=1,∴點 P 和圓心的距離恒為 ,又圓心坐
標(biāo)為(1,0),設(shè) P ( x , y ),∴由兩點間的距離公式,得( x -
1)2+ y 2=2.
4. (2024·蘭州模擬)若點( a +1, a -1)在圓 x 2+ y 2-2 ay -4=0
的內(nèi)部,則 a 的取值范圍是(  )
A. a >1 B. 0< a <1
C. -1< a < D. a <1
解析: 由題可知,半徑 r = ,所以 a ∈R,把點( a +
1, a -1)代入方程,則( a +1)2+( a -1)2-2 a ( a -1)-4
<0,解得 a <1,所以 a 的取值范圍是 a <1,故選D.
5. (多選)已知△ ABC 的三個頂點為 A (-1,2), B (2,1), C
(3,4),則下列關(guān)于△ ABC 的外接圓圓 M 的說法正確的是(  )
A. 圓 M 的圓心坐標(biāo)為(1,3)
B. 圓 M 的半徑為
C. 圓 M 關(guān)于直線 x + y =0對稱
D. 點(2,3)在圓 M 內(nèi)
解析: 設(shè)△ ABC 的外接圓圓 M 的方程為 x 2+ y 2+ Dx + Ey +
F =0( D 2+ E 2-4 F >0),則解得
所以△ ABC 的外接圓圓 M 的方程為 x 2+ y 2-2 x -6 y +5
=0,即( x -1)2+( y -3)2=5.故圓 M 的圓心坐標(biāo)為(1,
3),圓 M 的半徑為 ,因為直線 x + y =0不經(jīng)過圓 M 的圓心
(1,3),所以圓 M 不關(guān)于直線 x + y =0對稱.因為(2-1)2+(3
-3)2=1<5,故點(2,3)在圓 M 內(nèi).
6. (多選)已知圓 M : x 2+ y 2-4 x -1=0,點 P ( x , y )是圓 M 上
的動點,則下列說法正確的有(  )
A. 圓 M 關(guān)于直線 x +3 y -2=0對稱
B. 直線 x + y =0與 M 相交,弦長為
C. t = 的最大值為
D. x 2+ y 2的最小值為9-4
解析: 圓 M 的標(biāo)準(zhǔn)方程為( x -2)2+ y
2=5,圓心為 M (2,0),半徑 r = ,圓心
M (2,0)在直線 x +3 y -2=0上,所以圓 M
關(guān)于直線 x +3 y -2=0對稱,A選項正確; M
(2,0)到直線 x + y =0的距離為 d = ,所以直線 x + y =0與圓 M 相交,弦長為2 =2 =2 ,B選項錯誤; t = ,表示圓上的點( x , y )與點(-3,0)連
線的斜率,如圖,其最大值為 ,C選項正確;
x 2+ y 2表示圓上的點( x , y )到原點的距離的平方,其最小值為( -2)2=9-4 ,D選項正確.故選A、C、D.
7. (2024·石室中學(xué)模擬)已知點 P 在圓 x 2+ y 2=1上,點 A 的坐標(biāo)為
(6,0), O 為原點,則 · 的取值范圍為 .
解析:依題意得-1≤ x ≤1,設(shè) P ( x , y ),所以 =(-6,
0), =( x -6, y ),所以 · =(-6,0)·( x -6,
y )=-6 x +36,所以當(dāng) x =-1時, · 有最大值42,當(dāng) x =1
時, · 有最小值30,所以取值范圍為[30,42].
[30,42]
8. 已知圓心為 C 的圓經(jīng)過點 A 和 B ,且圓心在直線
l : x + y -1=0上.
(1)求圓心為 C 的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
解:設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為( x - a )2+( y - b )2= r 2( r>0),
∵圓經(jīng)過點 A 和 B ,
且圓心在直線 l : x + y -1=0上,
∴解得
∴圓 C 的標(biāo)準(zhǔn)方程為( x -3)2+( y +2)2=25.
(2)設(shè)點 P 在圓 C 上,點 Q 在直線 x - y +5=0上,求| PQ |的最
小值.
解:∵圓心 C 到直線 x - y +5=0的距離為 d = =5
>5,∴直線與圓 C 相離,
∴| PQ |的最小值為 d - r =5 -5.
9. 已知圓 C :( x - )2+( y -1)2=1和兩點 A (- t ,0), B
( t ,0)( t >0),若圓 C 上存在點 P ,使得∠ APB =90°,則 t 的
取值范圍是(  )
A. (0,2] B. [1,2]
C. [2,3] D. [1,3]
解析: 圓 C :( x - )2+( y -1)2=1的圓心為 C ( ,
1),半徑為1,因為圓心 C 到 O (0,0)距離為2,所以圓 C 上的點
到 O (0,0)的距離最大值為3,最小值為1,又因為∠ APB =
90°,則以 AB 為直徑的圓和圓 C 有交點,可得| PO |= | AB |
= t ,所以有1≤ t ≤3,故選D.
10. (2024·紹興質(zhì)檢)等邊△ ABC 的面積為9 ,且△ ABC 的內(nèi)心為
M ,若平面內(nèi)的點 N 滿足| MN |=1,則 · 的最小值為
(  )
A. -5-2 B. -5-4
C. -6-2 D. -6-4
解析: 設(shè)等邊△ ABC 的邊長為 a ,則面積
S = a 2=9 ,解得 a =6.以 AB 所在直線為
x 軸, AB 的垂直平分線為 y 軸建立如圖所示的
平面直角坐標(biāo)系.由 M 為△ ABC 的內(nèi)心,則 M 在 OC 上,且 OM = OC ,則 A (-3,0), B (3,0), C (0,3 ), M (0,
),由| MN |=1,則點 N 在以 M 為圓心,1為半徑的圓上.
設(shè) N ( x , y ),則 x 2+( y - )2=1,即 x 2+ y 2-2 y +2=0,且 -1≤ y ≤1+ ,又 =(-3- x ,- y ), =(3- x ,- y ),所以 · =( x +3)( x -3)+ y 2= x 2+ y 2-9=2 y -11≥2 ×( -1)-11=-5-2 .
11. (多選)設(shè)有一組圓 Ck :( x - k )2+( y - k )2=4( k ∈R),
下列命題正確的是(  )
A. 不論 k 如何變化,圓心 C 始終在一條直線上
B. 所有圓 Ck 均不經(jīng)過點(3,0)
C. 經(jīng)過點(2,2)的圓 Ck 有且只有一個
D. 所有圓的面積均為4π
解析: 圓心坐標(biāo)為( k , k ),在直線 y = x 上,A正確;令
(3- k )2+(0- k )2=4,化簡得2 k 2-6 k +5=0,∵Δ=36-
40=-4<0,∴2 k 2-6 k +5=0無實數(shù)根,B正確;由(2- k )2
+(2- k )2=4,化簡得 k 2-4 k +2=0,∵Δ=16-8=8>0,有
兩個不相等實根,∴經(jīng)過點(2,2)的圓 Ck 有兩個,C錯誤;由
圓的半徑為2,得圓的面積為4π,D正確.
12. (多選)在平面直角坐標(biāo)系中,點 A (-1,0), B (1,0), C
(0,7),動點 P 滿足| PA |= | PB |,則(  )
A. 點 P 的軌跡方程為( x -3)2+ y 2=8
B. △ PAB 面積最大時,| PA |=2
C. ∠ PAB 最大時,| PA |=2
D. 點 P 到直線 AC 的距離的最小值為
解析: 設(shè) P ( x , y ),由| PA |= | PB |得,|
PA |2=2| PB |2,所以[ x -(-1)]2+( y -0)2=2[( x -
1)2+( y -0)2],化簡得( x -3)2+ y 2=8,A項正確;由對A
的分析知 y ∈[-2 ,2 ],所以△ PAB 的面積 S = | AB |·|
y |∈(0,2 ],當(dāng)△ ABP 面積最大時, P 點坐標(biāo)為(3,2 )
或(3,-2 ),此時| PA |=
=2 ,B項正確;
記圓( x -3)2+ y 2=8的圓心為 D ,則 D (3,0),當(dāng)∠ PAB 最大時,
PA 為圓 D 的切線,連接 PD (圖略),則| PA |2=| AD |2-|
PD |2=42-(2 )2=8,| PA |=2 ,C項錯誤;直線 AC 的方
程為7 x - y +7=0,所以圓心 D (3,0)到直線 AC 的距離為
,所以點 P 到直線 AC 的距離的最小值為 -2
,D項正確.故選A、B、D.
13. 已知點 A 為曲線 y = x + ( x >0)上的動點, B 為圓( x -2)2+
y 2=1上的動點,則| AB |的最小值為 .
解析:由對勾函數(shù)的性質(zhì),可知 y = x + ≥4,當(dāng)且僅當(dāng) x =2時取等號,結(jié)合圖象可知當(dāng) A 點運動到(2,4)時能使點 A 到圓心的距離最小,最小為4,從而| AB |的最小值為4-1=3.
3 
14. 已知點 P (2,2),圓 C : x 2+ y 2-8 y =0,過點 P 的動直線 l 與
圓 C 交于 A , B 兩點,線段 AB 的中點為 M , O 為坐標(biāo)原點.
(1)求點 M 的軌跡方程;
當(dāng) C , M , P 三點均不重合時,∠ CMP =90°,所以點 M 的軌跡是以線段 PC 為直徑的圓(除去點 P , C ),線段 PC 中點為(1,3), | PC |= ,故點 M 的軌跡方程為( x -1)2+( y -3)2=2( x ≠2, y ≠2且 x ≠0, y ≠4).當(dāng) C , M , P 三點中有重合的情形時,易求得點 M 的坐標(biāo)為(2,2)或(0,4).綜上可知,點 M 的軌跡是一個圓,軌跡方程為( x -1)2+( y -
3)2=2.
解:圓 C : x 2+( y -4)2=42,故圓心為 C (0,4),半徑為4.
(2)當(dāng)| OP |=| OM |時,求 l 的方程及△ POM 的面積.
解:由(1)可知點 M 的軌跡是以點 N (1,3)為圓心, 為半
徑的圓.
由于| OP |=| OM |,故 O 在線段 PM 的垂直平分線上.又 P 在
圓 N 上,從而 ON ⊥ PM . 因為 ON 的斜率為3,所以 l 的斜率
為- ,故 l 的方程為 y =- x + ,即 x +3 y -8=0.
又易得| OM |=| OP |=2 ,點 O 到 l 的距離為 ,| PM |=2 ,
所以△ POM 的面積為 .
15. 太極圖被稱為“中華第一圖”.從孔廟大成殿梁柱,到樓觀臺、三
茅宮標(biāo)記物;從道袍、卦攤、中醫(yī)、氣功到武術(shù)……,太極圖無
不躍然其上.這種廣為人知的太極圖,其形狀如陰陽兩魚互抱在一
起,因而被稱為“陰陽魚太極圖”.在如圖所示的陰陽魚圖案中,
陰影部分可表示為 A ={( x , y )},設(shè)點( x , y )∈ A ,則 z =2 x + y 的最
大值與最小值之和是 .
1-
解析:如圖,作直線2 x + y =0,當(dāng)直線上移
與圓 x 2+( y -1)2=1相切時, z =2 x + y 取
最大值,此時,圓心(0,1)到直線2 x + y -
z =0的距離等于1,即 =1,解得 z 的
最大值為 +1,當(dāng)直線下移與圓 x 2+ y 2=4相切時,2 x + y 取最小值,同理 =2,解得 z 的最小值為-2 ,所以 z =2 x + y 的最大值與最小值之和是1- .
16. 在平面直角坐標(biāo)系 xOy 中,曲線Γ: y = x 2- mx +2 m ( m ∈R)與
x 軸交于不同的兩點 A , B ,曲線Γ與 y 軸交于點 C .
(1)是否存在以 AB 為直徑的圓過點 C ?若存在,求出該圓的方
程;若不存在,請說明理由;
解:由曲線Γ: y = x 2- mx +2 m ( m ∈R),令 y =0,得 x 2
- mx +2 m =0.設(shè) A ( x 1,0), B ( x 2,0),可得Δ= m 2
-8 m >0,則 m <0或 m >8. x 1+ x 2= m , x 1 x 2=2 m .令 x =
0,得 y =2 m ,即 C (0,2 m ).
若存在以 AB 為直徑的圓過點 C ,則 · =0,得 x 1 x 2+4
m 2=0,即2 m +4 m 2=0,所以 m =0(舍去)或 m =- .
此時 C (0,-1), AB 的中點 M 即圓心,
半徑 r =| CM |= ,
故所求圓的方程為 + y 2= .
(2)求證:過 A , B , C 三點的圓過定點.
解:證明:設(shè)過 A , B 兩點的圓的方程為 x 2+ y 2- mx + Ey +2 m
=0,將點 C (0,2 m )代入可得 E =-1-2 m ,
所以過 A , B , C 三點的圓的方程為 x 2+ y 2- mx -(1+2 m ) y +
2 m =0.整理得 x 2+ y 2- y - m ( x +2 y -2)=0.
令可得
故過 A , B , C 三點的圓過定點(0,1)和 .
感 謝 觀 看!2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三節(jié) 圓的方程
【課標(biāo)解讀】
【課程標(biāo)準(zhǔn)】
1.掌握圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的特征,能根據(jù)所給條件求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
2.掌握圓的一般方程,能對圓的一般方程與標(biāo)準(zhǔn)方程進行互化,了解二元二次方程表示圓的條件.
【核心素養(yǎng)】
數(shù)學(xué)運算、邏輯推理.
【命題說明】
考向 考法 圓的方程高考一般不單獨考查,它常與直線、平面向量及圓錐曲線相結(jié)合出現(xiàn)在選擇題或填空題中.
預(yù)測 預(yù)計2025年高考圓的方程與平面向量、圓錐曲線交匯考查,三種題型都有可能出現(xiàn).
【必備知識·逐點夯實】
知識梳理·歸納
1.圓的定義與方程
定義 平面上到定點的距離等于定長的點的集合叫做圓
標(biāo)準(zhǔn) 方程 (x-a)2+(y-b)2=r2(r>0) 圓心為(a,b)
半徑為r
一般 方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0 充要條件:D2+E2-4F>0
圓心坐標(biāo): (-,-)
半徑:r=
微點撥 圓的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0(其中D,E,F為常數(shù))具有以下特點:(1)x2,y2項的系數(shù)均為1;
(2)沒有xy項;(3)D2+E2-4F>0.
2.點與圓的位置關(guān)系
點M(x0,y0)與圓(x-a)2+(y-b)2=r2的位置關(guān)系:
(1)若M(x0,y0)在圓外,則(x0-a)2+(y0-b)2>r2.
(2)若M(x0,y0)在圓上,則(x0-a)2+(y0-b)2=r2.
(3)若M(x0,y0)在圓內(nèi),則(x0-a)2+(y0-b)2常用結(jié)論
1.以A(x1,y1),B(x2,y2)為直徑端點的圓的方程為(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.
2.同心圓系方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中a,b是定值,r是參數(shù).
基礎(chǔ)診斷·自測
類型 辨析 改編 易錯 高考
題號 1 2 3 4
1.(思考辨析)(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)圓心位置和圓的半徑確定,圓就唯一確定.(  √ )
提示:(1)確定圓的幾何要素就是圓心和半徑,故(1)正確;
(2)方程(x-a)2+(y-b)2=m2一定表示圓.(  × )
提示:(2)當(dāng)m=0時,不表示圓,故(2)錯誤;
(3)圓(x+1)2+(y-1)2=2的圓心坐標(biāo)是(1,-1),半徑長是2.(  × )
提示:(3)圓(x+1)2+(y-1)2=2的圓心坐標(biāo)是(-1,1),半徑長是, 故(3)錯誤;
(4)點(0,0)在圓(x-1)2+(y-2)2=1外.(  √ )
提示:(4)因為(0-1)2+(0-2)2>1,所以點(0,0)在圓(x-1)2+(y-2)2=1外,故(4)正確.
2.(選擇性必修第一冊人AP88練習(xí)T1變形式)圓x2+y2-4x-1=0的圓心坐標(biāo)及半徑分別為(  )
A.(2,0),5  B.(2,0),
C.(0,2),  D.(2,2),5
【解析】選B.依題意,圓x2+y2-4x-1=0轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)方程得(x-2)2+y2=5,
所以圓心為(2,0),半徑為.
3.(忽略D2+E2-4F>0)若點P(1,1)在圓C:x2+y2+x-y+k=0外,則實數(shù)k的取值范圍是(  )
A.(-2,+∞) B.[-2,-)
C. (-2,) D.(-2,2)
【解析】選C.由題意得解得-24.(2022·全國甲卷)設(shè)點M在直線2x+y-1=0上,點(3,0)和(0,1)均在☉M上,則☉M的方程為____________.
【命題意圖】本題主要考查求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的方法,關(guān)鍵是確定圓心和半徑.
【解析】因為點M在直線2x+y-1=0上,
所以設(shè)點M為(a,1-2a),又因為點(3,0)和(0,1)均在☉M上,
所以點M到兩點的距離相等且為半徑R,
所以==R,
a2-6a+9+4a2-4a+1=5a2,解得a=1,
所以M(1,-1),R=,
☉M的方程為(x-1)2+(y+1)2=5.
答案:(x-1)2+(y+1)2=5
【核心考點·分類突破】
考點一求圓的方程
[例1](1)(一題多法)過點A(1,-1)與B(-1,1),且圓心在直線x+y-2=0上的圓的方程為(  )
A.(x-3)2+(y+1)2=4
B.(x+3)2+(y-1)2=4
C.(x-1)2+(y-1)2=4
D.(x+1)2+(y+1)2=4
【解析】選C.方法一(待定系數(shù)法):設(shè)圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),
則解得故所求圓的方程為(x-1)2+(y-1)2=4.
方法二(幾何法):圓心一定在AB的中垂線上,AB的中垂線方程為y=x.
由得,圓心為(1,1),所以r==2,
所以圓的方程為(x-1)2+(y-1)2=4.
(2)(2022·全國乙卷)過四點(0,0),(4,0),(-1,1),(4,2)中的三點的一個圓的方程為__________.
【命題意圖】考查圓的一般方程,待定系數(shù)法.
【解析】依題意設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,若過(0,0),(-1,1),(4,0),
則,解得,所以圓的方程為x2+y2-4x-6y=0,
即(x-2)2+(y-3)2=13;
若過(0,0),(4,0),(4,2),則,解得,
所以圓的方程為x2+y2-4x-2y=0,即(x-2)2+(y-1)2=5;
若過(0,0),(-1,1),(4,2),則,解得,
所以圓的方程為x2+y2-x-y=0,即+=;
若過(-1,1),(4,0),(4,2),則,解得,
所以圓的方程為x2+y2-x-2y-=0,
即+(y-1)2=.
答案:(x-2)2+(y-3)2=13(或(x-2)2+(y-1)2=5或+=或+(y-1)2=)
【誤區(qū)警示】選取不共線的三點求解即可.若考慮三點共線,既耽誤時間又無解.
解題技法
求圓的方程的兩種方法
幾何法 根據(jù)圓的幾何性質(zhì),直接求出圓心坐標(biāo)和半徑,進而寫出方程
待定 系數(shù)法 ①若已知條件與圓心(a,b)和半徑r有關(guān),則設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,求出a,b,r的值. ②若已知條件中涉及圓上的點的坐標(biāo),常選擇圓的一般方程,依據(jù)已知條件列出關(guān)于D,E,F的方程組,進而求出D,E,F的值
提醒:解答圓的有關(guān)問題時,應(yīng)注意數(shù)形結(jié)合,充分運用圓的幾何性質(zhì).
對點訓(xùn)練
1.(2024·許昌模擬)以點A(3,4)為圓心,且與y軸相切的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(  )
A.(x+3)2+(y-4)2=16
B.(x-3)2+(y+4)2=16
C.(x-3)2+(y-4)2=9
D.(x-3)2+(y+4)2=9
【解析】選C.以點A(3,4)為圓心,且與y軸相切的圓的半徑為3,
故圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是(x-3)2+(y-4)2=9.
2.(2024·茂名模擬)過四點(-1,1),(1,-1),(2,2),(3,1)中的三點的一個圓的方程為__________(寫出一個即可).
【解析】過(-1,1),(1,-1),(3,1)時,設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,
則,解得,
圓的方程是x2+y2-2x-2y-2=0,即(x-1)2+(y-1)2=4;
同理可得:過(1,-1),(2,2),(3,1)時,圓的方程是(x-)2+(y-)2=;
過(-1,1),(1,-1),(2,2)時,圓的方程是(x-)2+(y-)2=;
過(-1,1),(2,2),(3,1)時,圓的方程是(x-1)2+y2=5.
答案:(x-1)2+(y-1)2=4((x-1)2+(y-1)2=4, (x-)2+(y-)2=, (x-)2+(y-)2=,(x-1)2+y2=5寫其中一個即可)
【加練備選】
  若圓C經(jīng)過坐標(biāo)原點,且圓心在直線y=-2x+3上運動,當(dāng)半徑最小時,圓的方程為__________.
【解析】設(shè)圓心坐標(biāo)為(a,-2a+3),
則圓的半徑r===.
當(dāng)a=時,rmin=.
故所求圓的方程為+=.
答案:+=
考點二 與圓有關(guān)的軌跡問題
教考銜接 類題串串聯(lián)
題號 類題說明
(1) 源自第89頁綜合運用·T8.此題為定義圓
(2) 源自第87頁例5.此題為圓的伴生圓
(3) 源自第89頁拓廣探索·T9.此題為比例圓(阿氏圓)
(4) 源自第89頁拓廣探索·T10.此題為圓的參數(shù)方程
[例2](1)長為2a的線段的兩個端點A和B分別在x軸和y軸上滑動,則線段AB的中點的軌跡方程為__________.
【解析】(1)如圖,設(shè)線段AB的中點為M(x,y),點M運動時,它到原點O的距離為定長,即Rt△AOB的斜邊上的中線長為定長.
因為AB=2a,即點M∈,點M的軌跡方程為x2+y2=a2.
答案:x2+y2=a2
(2)已知線段AB的端點B的坐標(biāo)是(4,3),端點A在圓(x+1)2+y2=4上運動,則線段AB的中點M的軌跡方程為__________________.
【解析】(2)如圖,設(shè)點M的坐標(biāo)是(x,y),點A的坐標(biāo)是,
由于點B的坐標(biāo)是(4,3),且M是線段AB的中點,所以x=,y=.
于是有x0=2x-4,y0=2y-3,①
因為點A在圓(x+1)2+y2=4上運動,所以點A的坐標(biāo)滿足方程,
即+=4,②
把①代入②,得(2x-4+1)2+(2y-3)2=4,整理,得+=1.
答案:+=1
(3)已知動點M到兩定點O(0,0),A(3,0)的距離比為,則動點M的軌跡方程為__________.
【解析】(3)如圖,設(shè)點M的坐標(biāo)為(x,y),
根據(jù)題設(shè)有M∈,根據(jù)已知條件得=2.
化簡,得點M的軌跡方程為x2+y2+2x-3=0.
軌跡是圓心為,半徑為2的圓.
答案:x2+y2+2x-3=0
(4)在平面直角坐標(biāo)系中,如果點P的坐標(biāo)(x,y)滿足其中θ為參數(shù),則點P的軌跡方程為__________________.
【解析】(4)由于點P的坐標(biāo)(x,y) 滿足其中θ為參數(shù),所以可得(x-a)2+(y-b)2=(rcos θ)2+(rsin θ)2=r2,所以點P的軌跡方程為(x-a)2+(y-b)2=r2.
答案:(x-a)2+(y-b)2=r2
解題技法
求與圓有關(guān)軌跡問題的兩種方法
(1)直接法:當(dāng)題目條件中含有與該點有關(guān)的等式時,可設(shè)出該點的坐標(biāo),用坐標(biāo)表示等式,直接求解軌跡方程.
(2)代入法:當(dāng)題目條件中已知某動點的軌跡方程,而要求的點與該動點有關(guān)時,常找出要求的點與已知點的關(guān)系,代入已知點滿足的關(guān)系式求軌跡方程.
對點訓(xùn)練
(2024·宜昌模擬)已知定點M(1,0),N(2,0),動點P滿足|PN|=|PM|.
(1)求動點P的軌跡C的方程;
【解析】(1)設(shè)動點P的坐標(biāo)為(x,y),因為M(1,0),N(2,0),且|PN|=|PM|,
所以=·,整理得x2+y2=2,
所以動點P的軌跡C的方程為x2+y2=2.
(2)已知點B(6,0),點A在軌跡C上運動,求線段AB上靠近點B的三等分點Q的軌跡方程.
【解析】(2)設(shè)點Q的坐標(biāo)為(m,n),點A的坐標(biāo)為(xA,yA),
因為Q是線段AB上靠近點B的三等分點,所以=2,即(m-xA,n-yA)=2(6-m,-n),
解得,又點A在軌跡C上運動,
由(1)有(3m-12)2+(3n)2=2,化簡得(m-4)2+n2=,
即點Q的軌跡方程為(x-4)2+y2=.
【加練備選】
  1.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知點A,若動點M滿足=,則點M的軌跡方程是(  )
A.x2+(y+2)2=2  B.x2+(y-2)2=2
C.x2+(y+2)2=8 D.x2+(y-2)2=8
【解析】選D.設(shè)M(x,y),因為=,A(0,-2),所以=,
所以x2+(y+2)2=2(x2+y2),
所以x2+(y-2)2=8為點M的軌跡方程.
2.已知等腰三角形ABC的底邊BC對應(yīng)的頂點是A(4,2),底邊的一個端點是B(3,5),則底邊另一個端點C的軌跡方程是__________________________________.
【解析】設(shè)C(x,y).由題意知,|AB|==.
因為△ABC是以BC為底邊的等腰三角形,
所以|CA|=|AB|=,即點C的軌跡是以點A為圓心,為半徑的圓.
又點A,B,C構(gòu)成三角形,所以三點不可共線,
所以軌跡中需去掉點B(3,5)及點B關(guān)于點A對稱的點(5,-1),
所以點C的軌跡方程為(x-4)2+(y-2)2=10(去掉(3,5),(5,-1)兩點).
答案:(x-4)2+(y-2)2=10(去掉(3,5),(5,-1)兩點)
考點三圓的對稱性問題
[例3](1)(2022·北京高考)若直線2x+y-1=0是圓(x-a)2+y2=1的一條對稱軸,則a=(  )
A. B.- C.1 D.-1
【命題意圖】考查直線與圓的位置關(guān)系,基礎(chǔ)題.
【解析】選A.因為直線是圓的對稱軸,所以直線過圓心.又因為圓心坐標(biāo)為(a,0),所以由2a+0-1=0,解得a=.
(2)(多選題)圓上的點(2,1)關(guān)于直線x+y=0的對稱點仍在圓上,且圓的半徑為,則圓的方程可能是(  )
A.x2+y2=5     B.(x-1)2+y2=5
C.x2+(y+1)2=5 D.(x-1)2+(y+1)2=5
【解析】選AD.因為圓上的點(2,1)關(guān)于直線x+y=0的對稱點仍在這個圓上,所以圓心在直線x+y=0上,因此設(shè)圓心坐標(biāo)為(a,-a),則由(2-a)2+(1+a)2=5,解得a=0或a=1.所以所求圓的方程為(x-1)2+(y+1)2=5或x2+y2=5.
解題技法
圓的對稱性的兩點推廣
由于圓既是軸對稱圖形又是中心對稱圖形,因此過圓心的直線必定平分圓的周長,且圓上的點關(guān)于過圓心直線的對稱點也在圓上.
對點訓(xùn)練
(多選題)關(guān)于圓(x-2)2+y2=5,下列說法正確的是(  )
A.關(guān)于點(2,0)對稱
B.關(guān)于直線y=0對稱
C.關(guān)于直線x-y+2=0對稱
D.關(guān)于直線x+3y-2=0對稱
【解析】選ABD.由題意知圓心的坐標(biāo)為(2,0).
圓是關(guān)于圓心對稱的中心對稱圖形,所以A正確;
圓是關(guān)于直徑對稱的軸對稱圖形,直線y=0過圓心,所以B正確;
直線x-y+2=0不過圓心,所以C不正確;
直線x+3y-2=0過圓心,所以D正確.
【加練備選】
  (2024·沈陽模擬)已知直線l:mx+y-1=0(m∈R)是圓C:x2+y2-4x+2y+1=0的對稱軸,則m的值為(  )
A.1  B.-1  C.2  D.3
【解析】選A.由圓C方程得:圓心C(2,-1),
因為直線l是圓C的對稱軸,所以圓心C在直線l上,即2m-1-1=0,解得m=1.

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