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2020-2021学年北师大版数学必修2学案:2-2-1 圆的标准方程 WORD版含解析.doc

1、2圆与圆的方程21圆的标准方程考纲定位重难突破1.掌握确定圆的几何要素2.掌握圆的标准方程,会根据不同条件求圆的标准方程3.能根据圆的标准方程求它的圆心和半径.重点:掌握圆的标准方程的形式难点:利用待定系数法求圆的标准方程疑点:准确把握方程与曲线间的对应关系.授课提示:对应学生用书第47页自主梳理一、确定圆的条件1几何特征:圆上任一点到圆心的距离等于定长2定圆的条件:圆心和半径二、圆的标准方程三、点与圆的位置关系设点P到圆心的距离为d,圆的半径为r,则点与圆的位置关系对应如下:位置关系点在圆外点在圆上点在圆内d与r的大小关系drdrdr3,所以点A在圆外答案:C4若点A(a1,3)在圆C:(x

2、a)2(y1)2m外,则实数m的取值范围是()A(0,) B(,5)C(0,5) D0,5解析:由题意,得(a1a)2(31)2m,即m5,又易知m0,0m5,故选C.答案:C5已知圆C的圆心是直线xy10与x轴的交点,半径是圆心到直线xy30的距离,则圆C的标准方程为_解析:直线xy10与x轴的交点为C(1,0),圆心到直线xy30的距离等于半径,即r,所以圆C的标准方程为(x1)2y22.答案:(x1)2y22授课提示:对应学生用书第47页探究一直接法求圆的标准方程典例1求满足下列条件的圆的标准方程(1)圆心为(2,2),且过点(6,3)(2)过点A(4,5),B(6,1)且以线段AB为直

3、径(3)圆心在直线x2上且与y轴交于两点A(0,4),B(0,2)解析(1)由两点间距离公式得r,所求圆的标准方程为(x2)2(y2)241.(2)圆心即为线段AB的中点,为(1,3)又|AB|2,半径r.所求圆的标准方程为(x1)2(y3)229.(3)由圆的几何意义知圆心坐标(2,3),半径r,圆的方程为(x2)2(y3)25.1直接法求圆的标准方程,就是根据已知条件求出圆心坐标和半径,然后写出标准方程2求圆的圆心坐标与半径时,常利用以下圆的性质:(1)圆的任何一条弦的垂直平分线经过圆心;(2)圆心到切线之间的距离等于半径;(3)圆心与切点的连线长等于半径;(4)圆心与切点的连线与切线垂直

4、1求满足下列条件的圆的标准方程:(1)圆心为(3,4),半径等于;(2)圆心为(1,3),经过点(3,1);(3)圆心为(2,5),且与直线4x3y30相切解析:(1)圆的标准方程为(x3)2(y4)22.(2)由两点间距离公式可得圆的半径r2,于是圆的标准方程为(x1)2(y3)220.(3)圆的半径即为圆心(2,5)到直线4x3y30的距离,由于d4,于是圆的标准方程为(x2)2(y5)216.探究二待定系数法求圆的标准方程典例2在平面直角坐标系中,求与x轴相交于A(1,0)和B(5,0)两点且半径为的圆的标准方程解析解法一设圆的标准方程为(xa)2(yb)25.因为点A,B在圆上,所以可

5、得到方程组:解得所以圆的标准方程是(x3)2(y1)25或(x3)2(y1)25.解法二由于A、B两点在圆上,那么线段AB是圆的一条弦,根据平面几何知识知这个圆的圆心在线段AB的垂直平分线x3上,于是可以设圆心为C(3,b),由AC得.解得b1或b1.因此,所求圆的标准方程为(x3)2(y1)25或(x3)2(y1)25.待定系数法求圆的标准方程的一般步骤:(1)设所求的圆的标准方程为(xa)2(yb)2r2;(2)根据题意,建立关于a,b,r的方程组;(3)解方程组,求出a,b,r的值;(4)将a,b,r代入所设的圆的方程中,即得所求2.如图所示,ACB为一弓形,且A,B,C的坐标分别为(4

6、,0),(4,0),(0,2),求弓形所在圆的标准方程解析:由题意得圆心在弦AB的中垂线上,圆心在y轴上,设圆心为P(0,b),连接AP(图略),|AP|CP|,|2b|,解得b3,圆心为P(0,3),半径r|CP|5,圆的标准方程为x2(y3)225.探究三点与圆位置关系的判定及应用典例3(1)圆的直径的两个端点为(2,0),(2,2),求此圆的方程,并判断A(5,4),B(1,0)是在圆上、圆外,还是在圆内;(2)若点P(2,4)在圆(x1)2(y2)2m的外部,求实数m的取值范围解析(1)由已知得圆心坐标为C(2,1),半径r1.所以圆的方程为(x2)2(y1)21.因为|AC|1,|B

7、C|1,所以A,B两点都在圆外(2)由于点P(2,4)在圆外,所以有(21)2(42)2m,解得m0,因此实数m的取值范围是0mr2,点在圆外;(x0a)2(y0b)2r2,点在圆上;(x0a)2(y0b)2r2,点在圆内3已知两点A(4,9),B(6,3),(1)求以AB为直径的圆的方程;(2)试判断点M(6,9),N(3,3),Q(5,3)是在(1)中所求圆的圆上,圆内,还是圆外解析:(1)设圆心为C(a,b),半径为r(r0),由C为线段AB的中点得a5,b6.又由两点间的距离公式得r|AC|.所以所求圆的方程为(x5)2(y6)210.(2)分别计算点到圆心C的距离:|MC|;|NC|

8、;|QC|3.因此,点M在圆上,点Q在圆内,点N在圆外因考虑不全面致使所求圆的方程漏解典例已知某圆圆心在x轴上,半径为5,且与y轴的一个交点是(0,4),则圆的标准方程是()A(x3)2y225B(x3)2y225C(x3)2y225 D(x3)2y25解析因为圆的圆心在x轴上,半径为5,故可设圆的标准方程为(xa)2y225,又圆与y轴的一个交点为(0,4),所以(0a)24225,解得a3,故所求圆的标准方程为(x3)2y225.答案C错因与防范本题易错选答案D、A或B,错选D是圆的标准方程记忆不准确,将方程右边的r2记成r而出错;错选A或B是对a的值漏解圆的标准方程的特点:等号左边是平方

9、和的形式,右边是半径的平方而非半径,即圆的标准方程中各量都是二次的随堂训练对应学生用书第48页1圆心是C(2,3),且经过原点的圆的方程为()A(x2)2(y3)213B(x2)2(y3)213C(x2)2(y3)2D(x2)2(y3)2解析:由已知得半径r,又圆心坐标为(2,3),故圆的方程是(x2)2(y3)213.答案:B2若圆(x3)2(y3)24关于直线l:Ax4y60对称,则直线l的斜率是()AB.C D6解析:圆心坐标为(3,3),由题意知圆心在直线Ax4y60上,A34(3)60,解得A6,则直线l的斜率k,故选A.答案:A3若点(3,)在圆x2y216的内部,则实数a的取值范围是_解析:依题意得32()216,所以a7,又a0,因此a的取值范围是0a7.答案:0a0),则解得所以圆C的方程为(x2)2y210.答案:(x2)2y2105已知一条直线与圆C相交于点P(1,0)和Q(0,1)(1)求圆心所在直线的方程;(2)若圆C的半径为1,求圆C的方程解析:(1)由已知得PQ的中点为M,kPQ1,因此圆心所在直线过点,且斜率为1,故圆心所在的直线方程为yx.(2)由条件设圆的方程为(xa)2(yb)21,由圆过P,Q点得解得或所以圆C的方程为x2y21或(x1)2(y1)21.

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