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CONTENTS123知識 體系構(gòu)建課時 跟蹤檢測考點 分類突破PART1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=41. 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=0B. x 2+ y 2- x - y -9=0C. x 2+ y 2+ x + y -8=0D. 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.PART2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=1C. ( 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=53. (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 x2+ 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=0C. 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4x 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. 4C. 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= .PART3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12345678910111213141516171819202122232425262728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=0B. x 2+( y -2)2=5C. x 2+ y 2+8 x +15=0D. ( 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=2C. 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 <1C. -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+ y2=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. -5-4C. -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=8B. △ PAB 面積最大時,| PA |=2C. ∠ PAB 最大時,| PA |=2D. 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+4m 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 41.(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=4B.(x+3)2+(y-1)2=4C.(x-1)2+(y-1)2=4D.(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=16B.(x-3)2+(y+4)2=16C.(x-3)2+(y-4)2=9D.(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=2C.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=5C.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. 展開更多...... 收起↑ 資源列表 2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)-8.3-圓的方程【導(dǎo)學(xué)案】.docx 2025年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)-8.3-圓的方程【課件】.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫