例3: 已知圆
,圆
,求两圆的公共弦所在的直线方程及公共弦长.
分析:因两圆的交点坐标同时满足两个圆方程,联立方程组,消去
项、
项,即得两圆的两个交点所在的直线方程,利用勾股定理可求出两圆公共弦长.
[解]设两圆交点为
、
,则
两点坐标满足方程组
,
得
.
因为,
两点坐标都满足此方程,
所以,
即为两圆公共弦所在的直线方程.
易知圆
的圆心
,半径
.
又
到直线的距离为
.所以,
.即两圆的公共弦长为
.
点评:本题较为复杂,要讨论的情况比较多,解题过程中要 注重分析.
例5:求过两圆
的交点,且圆心在直线
上的圆的方程.
分析:所求圆圆心是两已知圆连心线和已知直线的交点,再利用弦心距、弦长、半径之间的关系求圆半径
[解](法一)可求得两圆连心线所在直线的方程为
.
由
得圆心
.
利用弦心距、弦长、半径之间的关系可求得公共弦长
, 所以,圆半径
.
所以,所求圆方程为
,
即![]()
(法二)设所求圆的方程为
即
.
故此圆的圆心为
,它在直线
上, 所以
,所以
.
所以所求圆方程为![]()
点评:“解法二”中设出的经过两已知圆交点的圆方程叫做经过两已知圆的圆系方程.
思维点拔:
解题时要充分利用两圆位置关系的几何性质.
追踪训练二
1.一个圆经过圆
和圆
的两个交点,且圆心在直线
上,求该圆的方程.
答案:
.
2.若直线
与
有两个不同的交点,求实数
的取值范围.
答案:
.
例4: 已知圆
,求该圆与
轴和
轴的截距相等的切线
的方程.
分析:用待定系数法求解.
[解]由题意设切线
与
轴和
轴的截距为
,
,则![]()
①
时,设
的方程为
,即
,
因为直线和圆相切,所以圆心
到直线
的距离等于圆的半径,故
解得
或![]()
所以
的方程为
或![]()
②
时,设
的方程为
,即![]()
所以
,解得
或![]()
所以
的方程为
或![]()
综上所述:
的方程为
或
或
或
.
点评:本题较为复杂,要讨论的情况比较多,解题过程中要注重分析.
例5:若直线
与
恰有一个公共点,求实数
的取值范围.
分析:由题意
可化为![]()
表示一个右半圆,如图所示,对于
当
变化时所得的直线是互相平行的,由图可知
与半圆有一个交点
与半圆正好有两个交点,所以位于
和
之间的直线都与半圆只有一个交点,另外
与半圆相切也符合题意
[解]由题意
可化为![]()
![]()
表示一个右半圆,如图所示
直线
的方程为:
,
直线
的方程为:
,
|
学生质疑 |
|
|
教师释疑 |
|
因为直线
与半圆相切,
所以
,解得![]()
所以直线
的方程为:
,
由图可知位于
和
之间的直线都与半圆只有一个交点,且
与半圆相切,
所以实数
的取值范围为:
或
点评:本题应用数形结合的方法去解题.
思维点拔:
在解决直线与圆的位置关系的问题时,我们通常采用“几何法”.例如,求与圆相切的直线方程时,先用待定系数法设出直线方程,然后根据
即可求得.这种数形结合的思想贯穿了整个章节.
追踪训练二
1.已知圆
,求该圆与
轴和
轴的截距的绝对值相等的切线
的方程.
答案:
或
.
4.求圆
关于直线
对称的图形的方程.
[解]
可化为
,圆心
关于直线
的对称点为
,所以对称的图形的方程为:
.
思维点拔:
在确定圆的方程时,应根据已知条件与圆的标准方程和圆的一般方程的各自特点,灵活选用圆方程的形式.在解题时注意运用平面几何知识及数形结合的思想.
|
学生质疑 |
|
|
教师释疑 |
|
![]()
3. 求过三点
的圆的方程.
[解]设圆的方程为
,
∵
,
,
三点都在圆上,
∴
,
,
三点坐标都满足所设方程,把
代入所设方程,
得:
,
解得:
,所以,所求圆的方程为:
.
2.圆
的圆心为:
,半径为
.
1.下列方程各表示什么图形?
(1)
;
(2)
;
(3)
.
[解](1)圆心为
,半径为2的圆;
(2)一个点
;
(3)一个圆心为
,半径为
的一个半圆(
)(图略).
4.圆的一般方程:
![]()
.
注意:对于圆的一般方程
(1)
和
的系数相等,且都不为
(通常都化为
);
(2)没有
这样的二次项;
(3)表示圆的前提条件:
,通常情况下先配方配成
,通过观察
与
的关系,观察方程是否为圆的标准方程,而不要死记条件
.
[精典范例]
例1:求过三点
的圆的方程.
分析:由于
不在同一条直线上,因此经过
三点有唯一的圆.
[解]:法一:设圆的方程为
,
∵
三点都在圆上,
∴
三点坐标都满足所设方程,把
代入所设方程,
得:
,
解得:
,
所以,所求圆的方程为:
.
法二:也可以求
和
中垂线的交点即为圆心,圆心到
的距离就是半径也可以求的圆的方程:
.
点评:通常在求圆心与半径方便时用标准方程,在已知圆三个点时通常用一般方程求解.
例2:已知线段
的端点
的坐标是
,端点
在圆
上运动,求线段
中点
的坐标
中
满足的关系?并说明该关系表示什么曲线?
分析:线段
的端点
静止,
在圆
上运动,因此我们可以设出
的坐标,从而得到中点
的坐标.
[解]设点
的坐标是
,由于点
的坐标是
,且
是
的中点,所以
(*)
于是,有![]()
因为点
在圆
上运动,所以点
的坐标满足方程
,
即:
(**),
将(*)式代入(**),得:
,
整理得![]()
所以
满足的关系为:
,
其表示的曲线是以
为圆心,1为半径的圆.
点评: 该圆就是
点的运动的轨迹;所求得的方程就是
点的轨迹方程:点
的轨迹方程就是指点
的坐标
满足的关系式.本题的方法为求轨迹方程的一种基本方法,注意方法的归纳总结.
例3:某圆拱桥的示意图如右图,该圆拱的跨度
是
米,拱高
是
米,在建造时,每隔
米需用一个支柱支撑,求支柱
的长度(精确到
米).
分析:若能够知道该圆拱所在的圆的方程,问题就变的很简单了,所以,我们联想到建立相应的直角坐标系,将问题转化为求圆的方程.
[解]以线段
所在直线为
轴,线段
的中点
为坐标原点建立直角坐标系,那么点
的坐标分别为
;
设圆拱所在的圆的方程为
,
∵点
在所求的圆上,则坐标代入得:
,解之得
,
∴圆拱所在的圆的方程为:
;
将点
的横坐标
代入圆方程,解得
(舍去负值).
答:支柱
的长约为
米.
点评:本题的关键利用图形建立直角坐标系,求出圆拱所在圆的方程,用代数的方法研究几何问题.
追踪训练一
3.形如
的都表
示圆吗?不是 .
(1)当
时,方程表
示以
为圆心,
为半径的圆;
(2)当
时,方程表示一个点
;
(3)当
时,方程无实数解,即方程不表示任何图形;
2.将
展开得:
.
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com