4.1.1《圆的标准方程》课件(新人教A版必修2)


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4.1.1《圆的标准方程》

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教学目标

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知识与技能: 1、掌握圆的标准方程,能根据圆心、半径写出圆的标准方程。 2、会用待定系数法求圆的标准方程。 过程与方法:进一步培养学生能用解析法研究几何问题的能力,渗透数形结合思想,通过圆的标准 方程解决实际问题的学习,注意培养学生观察问题、发现问题和解决问题的能力。 情感态度与价值观:通过运用圆的知识解决实际问题的学习,从而激发学生学习数学的热情和兴趣。 教学重点:圆的标准方程 教学难点:会根据不同的已知条件,利用待定系数法求圆的标准方程。

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当圆心位置与半径大小确定后,圆就唯一确定 了.

因此一个圆最基本要素是圆心和半径. 如图,在直角坐标系中,圆心(点)A的位置用 坐标 (a,b) 表示,半径r的大小等于圆上任意点M(x, y) 与圆心A (a,b) 的距离.
y M (x, y) r A(a,b) O x
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我们在前面学过,在平面直角坐标系中,两 点确定一条直线,一点和倾斜角也能确定一条直 线.在平面直角坐标系中,如何确定一个圆呢?
y M

r
A O x

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符合上述条件的圆的集合是什么?你能用描述法 来表示这个集合吗? 符合上述条件的圆的集合:
p ? ?M || MA |? r?
y M (x, y) r A(a,b) O x
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圆上任意点M(x, y)与圆心A (a,b)之间的距离能 用什么公式表示?

根据两点间距离公式:P P2 ? 1
MA ? 则点M、A间的距离为:

?x2 ? x1 ? ? ? y2 ? y1 ?
2

2

.

?x ? a ?2 ? ? y ? b?2 .

即:

p ? ?M | MA |? r?
( x ? a ) 2 ? ( y ? b) 2 ? r

( x ? a) 2 ? ( y ? b) 2 ? r 2
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( x ? a) ? ( y ? b) ? r
2 2

2

是否在圆上的点都适合这个方程?是否适合这 个方程的坐标的点都在圆上?

点M(x, y)在圆上,由前面讨论可知,点M的坐 标适合方程;反之,若点M(x, y)的坐标适合方程, 这就说明点 M与圆心的距离是 r ,即点M在圆心为A (a, b),半径为r的圆上.
把这个方程称为圆心为A(a, b),半径长为r 的圆 的方程,把它叫做圆的标准方程(standard equation of circle).
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特殊位置的圆方程 www.jtyjy.com

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圆心在坐标原点,半径长为r 的圆的方程是什么? 因为圆心是原点O(0, 0),将x=0,y=0和半径 r 带入圆的标准方程:

( x ? a) ? ( y ? b) ? r
2 2

2

得: 整理得:

( x ? 0) ? ( y ? 0) ? r
2 2

2

x ?y ?r
2 2

2

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www.jtyjy.com 典型例题

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例1 写出圆心为 A(2,?3) ,半径长等于5的圆的 方程,并判断点 M1 (5,?7) , 2 (? 5 ,?1) 是否在这 M 个圆上. 解:圆心是 A(2,?3) ,半径长等于5的圆的标准 方程是: ( x ? 2) 2 ? ( y ? 3) 2 ? 25

( x ? 2) 2 ? ( y ? 3) 2 ? 25 把 M1 (5,?7) 的坐标代入方程 左右两边相等,点M 1 的坐标适合圆的方程,所以点

M 1在这个圆上;
把点 M 2 (? 5 ,?1) 的坐标代入此方程,左右两边 不相等,点M 2的坐标不适合圆的方程,所以点 M 2不 在这个圆上.
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例1 写出圆心为 A(2,?3) ,半径长等于5的圆的 方程,并判断点 M1 (5,?7) , 2 (? 5 ,?1) 是否在这 M 个圆上. 解:圆心是 A(2,?3) ,半径长等于5的圆的标准 方程是: ( x ? 2) 2 ? ( y ? 3) 2 ? 25
y

o
M2 A M1

x

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点与圆的位置关系 www.jtyjy.com

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从上题知道,判断一个点在不在某个圆上,只需将这个 点的坐标带入这个圆的方程,如果能使圆的方程成立,则在 这个圆上,反之如果不成立则不在这个圆上.

还是在圆外呢?

( x ? a)2 ? ( y ? b)2 ? r 2 内呢? 怎样判断点 M 0 ( x0 , y0 )在圆
y

M3

o
M2 A M1

x

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2 2 2 怎样判断点 M 0 ( x0 , y0 )在圆 ( x ? a) ? ( y ? b) ? r 内呢? 还是在圆外呢?

可以看到:点在圆外——点到圆心的距离大于半径 r ;

点在圆内——点到圆心的距离小于半径 r .
y

M3

o
M2 A M1

x

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例2 ?ABC 的三个顶点的坐标分别A(5,1), B(7,-3),
C(2, -8),求它的外接圆的方程.
分析:不在同一条直线上的三个点可以确定一个圆,三角 形有唯一的外接圆.
解:设所求圆的方程是 ( x ? a) 2 ? ( y ? b) 2 ? r 2 (1)

因为A(5,1), B(7,-3),C(2, -8) 都在圆上,所以它们的坐 标都满足方程(1).于是

?(5 ? a) 2 ? (1 ? b) 2 ? r 2 ? (7 ? a) 2 ? (?3 ? b) 2 ? r 2 ? ?(2 ? a) 2 ? (?8 ? b) 2 ? r 2 ?
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例2 ?ABC 的三个顶点的坐标分别A(5,1), B(7,-3),
C(2, -8),求它的外接圆的方程.
分析:不在同一条直线上的三个点可以确定一个圆,三角 形有唯一的外接圆.
解: 解此方程组,得:

?a ? 2, ? ?b ? 3, ?r 2 ? 25 . ?
所以,?ABC 的外接圆的方程 ( x ? 2)
2

? ( y ? 3) ? 25 .
2
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例3 已知圆心为C的圆经过点A(1, 1)和B(2, -2),且圆心C 在直线上l:x - y+1=0,求圆心为C的圆的标准方程.

分析:已知道确定一个圆只需要确定圆心的位置与半径大 小.圆心为C的圆经过点A(1, 1)和B(2, -2),由于圆心C与A, B 两点的距离相等,所以圆心C在线段AB的垂直平分线 l ' 上.又 ' 圆心C在直线l 上,因此圆心C是直线l与直线 l 的交点,半径 长等于|CA|或|CB|.
解:因为A(1, 1)和B(2, -2),所以线段AB的中点D的坐标
3 1 ( ,? ), 直线AB的斜率: 2 2

k AB

? 2 ?1 ? ? ?3 2 ?1
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例3 已知圆心为C的圆经过点A(1, 1)和B(2, -2),且圆心C 在直线上l:x - y+1=0,求圆心为C的圆的标准方程.

解:因此线段AB的垂直平分线 l 的方程是

'

1 1 3 y ? ? (x ? ) 2 3 2
即 x ? 3y ? 3 ? 0 圆心C的坐标是方程组

?x ? 3 y ? 3 ? 0 ? ?x ? y ? 1 ? 0
的解.
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例3 已知圆心为C的圆经过点A(1, 1)和B(2, -2),且圆心C 在直线上l:x - y+1=0,求圆心为C的圆的标准方程.

? x ? ?3, 解: 解此方程组,得 ? ? y ? ?2.
所以圆心C的坐标是 (?3,?2) 圆心为C的圆的半径长

r ?| AC |? (1 ? 3) 2 ? (1 ? 2) 2 ? 5
所以,圆心为C的圆的标准方程是

( x ? 3) 2 ? ( y ? 2) 2 ? 25
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www.jtyjy.com 知识小结

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圆的基本要素

圆的标准方程
圆心在原点的 圆的标准方程

判断点与圆 的位置关系
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