圆的方程-高考文科数学总复习
高中数学圆的方程知识点题型归纳

高中数学圆的方程知识点题型归纳第一讲圆的方程一、知识清单一)圆的定义及方程圆的定义是平面内距离定点距离相等的点的轨迹。
圆的标准方程为 (y-b)2=r2,一般方程为 x2+y2+Dx+Ey+F=0,其中圆心为 (a,b),半径为 r。
标准方程和一般方程可以互相转化。
二)点与圆的位置关系点 M(x,y) 与圆 (x-a)2+(y-b)2=r2 的位置关系有三种情况:在圆外、在圆上和在圆内。
三)温馨提示求圆的方程时,可以利用圆的几何性质简化运算,如圆心在过切点且与切线垂直的直线上、圆心在任一弦的中垂线上、两圆内切或外切时,切点与两圆圆心三点共线。
此外,中点坐标公式也是常用的计算方法。
二、典例归纳本讲内容主要是圆的方程和点与圆的位置关系。
在求圆的方程时,需要注意利用圆的几何性质简化运算。
同时,中点坐标公式也是常用的计算方法。
在实际问题中,需要根据具体情况选择合适的方法来解决问题。
且圆心在直线2x+y=0上,求该圆的方程。
变式3】已知圆C的方程为x2+y2-4x-6y+9=0,直线l的方程为2x+3y-6=0,求圆C与直线l的交点坐标。
变式4】已知圆C的方程为x2+y2-2x+4y-4=0,直线l的方程为x-y+2=0,求圆C与直线l的交点坐标。
方法总结:1.对于一般的圆方程,可以通过平移变换将其化为标准方程,然后根据圆的几何性质求出圆心和半径,进而写出标准方程。
2.对于已知圆心和半径的问题,可以利用圆的几何性质直接写出标准方程。
3.对于圆与直线的交点问题,可以将直线方程代入圆方程中解方程,或者将圆方程代入直线方程中解方程,求出交点坐标。
变式3】给定四个点A(0,1),B(2,1),C(3,4),D(-1,2),判断它们能否在同一个圆上,并说明原因。
这题可以通过计算四边形ABCD的两条对角线的中垂线是否相交来判断四个点是否在同一个圆上。
首先可以计算出AC的中点坐标为M(1.5.2.5),斜率为-3/2,所以AC的中垂线的方程为y-2.5 = 2/3(x-1.5)。
高考圆方程知识点总结

高考圆方程知识点总结高考是每个学生都经历的一场考试,对于数学科目,圆方程是一个重要的知识点。
掌握圆方程的相关知识,可以帮助学生在高考中取得好成绩。
本文将对高考圆方程涉及的知识点进行总结,帮助学生加深对该知识点的理解和掌握。
一、概念及性质:- 圆的定义:平面内到给定点距离恒等于给定长度的点的集合。
- 圆心和半径:圆心是到圆上任意一点的距离都相等的点,半径是圆心到圆上任意一点的距离。
- 圆的方程:圆的方程是指平面内满足给定条件的点的集合的方程形式。
圆的标准方程为(x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2,其中(a, b)是圆心的坐标,r是半径的长度。
二、圆的方程的转化:- 完成平方:根据圆的标准方程,可以通过完成平方来将一般形式的方程转化为标准形式。
例如,对于方程x^2 + y^2 - 4x + 2y - 3 = 0,可以通过平方配方法将其转化为(x - 2)^2 + (y + 1)^2 = 10。
- 合并项:有时候,圆的方程中可能存在合并项的情况。
合并项指的是x和y的一次项系数不为1的情况。
通过将x和y的一次项系数提取出来,并进行平移、平方等操作,可以将合并项转化为标准方程。
三、圆与直线的位置关系:- 直线与圆相切:当直线与圆相切时,直线只与圆相交于一个点,且该点在圆上。
此时,直线的方程与圆的方程有特定的关系,可以通过解方程组来确定切点的坐标。
- 直线与圆相交:当直线与圆相交于两个不同的点时,可以通过解方程组来确定相交点的坐标。
此时,直线的方程与圆的方程有两个解。
四、圆与圆的位置关系:- 相交:当两个圆相交于两个不同的点时,可以通过解方程组来确定相交点的坐标。
此时,两个圆的方程可以构成一个方程组。
- 相切:当两个圆相切时,两个圆的圆心之间的距离等于两个圆的半径之和。
此时,两个圆的方程可以构成一个方程组。
- 相离:当两个圆没有共同的交点时,它们是相离的。
五、常见题型分析:- 已知圆的方程,求切点坐标等。
高考数学一轮复习知识点:圆的方程

高考数学一轮复习知识点:圆的方程
(1)设直线,圆圆心到l的距离为则有
(2)设直线,圆,先将方程联立消元,得到一个一元二次方程之后,令其中的判别式为,则有;;
注:如圆心的位置在原点,可使用公式去解直线与圆相切的问题,其中表示切点坐标,r表示半径。
(3)过圆上一点的切线方程:
①圆x2+y2=r2,圆上一点为(x0,y0),则过此点的切线方程为(课本命题).
②圆(x-a)2+(y-b)2=r2,圆上一点为(x0,y0),则过此点的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2(课本命题的推广).
4、圆与圆的位置关系:通过两圆半径的和(差),与圆心距
(d)之间的大小比较来确定。
设圆,
两圆的位置关系常通过两圆半径的和(差),与圆心距(d)之间的大小比较来确定。
当时两圆外离,此时有公切线四条;
当时两圆外切,连心线过切点,有外公切线两条,内公切线一条;
当时两圆相交,连心线垂直平分公共弦,有两条外公切线; 当时,两圆内切,连心线经过切点,只有一条公切线;
当时,两圆内含;当时,为同心圆。
2019-2019高考数学一轮复习知识点:圆的方程的全部内容就为考生分享到这里,查字典数学网希望考生可以随时有进步。
高考文科数学圆的方程考点讲解

考情精解读
考点 圆的方程
高考复习讲义
考情精解读 1
圆的方程
考纲解读
命题规律
掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准 方程与一般方程.
命题趋势
高考复习讲义
考情精解读 2
圆的方程
考纲解读
考查内容
圆的方程
考查频次
3 年3 考
考查题型
填空题、解 答题
所占分值
5分、12分
命题规律
命题趋势
圆的方程
通关秘籍
圆的标准方程与一般方程有怎样的关系? 1.圆的标准方程明确地表现出圆的几何要素,即圆心坐标和半径长.圆的 一般方程表现出明显的代数结构形式,圆心坐标和半径长需要通过代数 运算才能得出.
Your text 2.二者可以互化 :将圆的标准方程展开成二元二次方程的形式即得一般方
程,将圆的一般方程配方即得标准方程 . Copy Your text and paste it here
高考复习讲义
考情精解读 3
圆的方程
考纲解读
1.预计高考对本讲内容的考查以圆的方程的求解为 主.
命题规律
2.圆的几何性质、圆与其他曲线综合的命题趋势较 强,应给予重视.
命题趋势
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高考复习讲义
考点全通关 1
圆的方程 考点 圆的方程
1.圆的方程
名称 方程 圆心
标准方程 (x-a)2+(y-b)2=r2(r>0) (a,b)
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x2+y2+Dx+Ey+F=0,若左右两边相等,则点P在圆上;若左边大于右边,则点P
圆的方程(高三一轮复习)

.
解析 设圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,因为圆过点A(1,1),B(-3,5),
且圆心在直线2x+y+2=0上,
则有1--3a-2a+2+1-5b-2b=2r=2,r2, 2a+b+2=0,
解得a=-2,b=2,r= 10, 所以所求圆的方程为(x+2)2+(y-2)2=10.
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
(3)求解形如|PM|+|PN|(其中M,N均为动点)且与圆C有关的折线段的最值问题的
基本思路:①“动化定”,把与圆上动点的距离转化为与圆心的距离;②“曲化
直”,即将折线段之和转化为同一直线上的两线段之和,一般要通过对称性解
决.
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
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针对训练
1.(2023·龙岩检测)已知A(-2,0),B(2,0),点P是圆C:(x-3)2+(y- 7 )2=1上
数学 N 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究
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基|础|自|测
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)确定圆的几何要素是圆心与半径.( √ ) (2)圆x2+y2=a2的半径为a.( × ) (3)方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是A=C≠0,B=0, D2+E2-4AF>0.( √ ) (4)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则x20+y02+Dx0+Ey0+F>0.( √ )
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关键能力 互动探究
命题点1 求圆的方程
例1 (1)(2022·全国甲卷)设点M在直线2x+y-1=0上,点(3,0)和(0,1)均在⊙M 上,则⊙M的方程为 (x-1)2+(y+1)2=5 .
高三数学知识点之圆的方程

高三数学知识点之圆的方程下面整理了高三数学知识点之圆的方程,期望大伙儿能把觉得有用的知识点摘抄下来,在空余时刻进行复习。
1、圆的定义平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫圆,定点为圆心,定长为圆的半径。
2、圆的方程(x-a)^2+(y-b)^2=r^2(1)标准方程,圆心(a,b),半径为r;(2)求圆方程的方法:一样都采纳待定系数法:先设后求。
确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程,需求出a,b,r;若利用一样方程,需要求出D,E,F;另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必通过原点,以此来确定圆心的位置。
3、直线与圆的位置关系直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情形:(1)设直线,圆,圆心到l的距离为,则有;;(2)过圆外一点的切线:①k不存在,验证是否成立②k存在,设点斜式方程,用圆心到该直线距离=半径,求解k,得到方程【一定两解】课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也专门难做到恰如其分。
什么缘故?依旧没有完全“记死”的缘故。
要解决那个问题,方法专门简单,每天花3-5分钟左右的时刻记一条成语、一则名言警句即可。
能够写在后黑板的“积存专栏”上每日一换,能够在每天课前的3分钟让学生轮番讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。
如此,一年就可记300多条成语、30 0多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财宝。
这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会为所欲为地“提取”出来,使文章增色添辉。
(3)过圆上一点的切线方程:圆(x-a)2+(y-b)2=r2,圆上一点为(x0,y0),则过此点的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)= r2与当今“教师”一称最接近的“老师”概念,最早也要追溯至宋元时期。
金代元好问《示侄孙伯安》诗云:“伯安入小学,颖悟专门貌,属句有夙性,说字惊老师。
圆的方程课件-2025届高三数学一轮复习

方法技巧
求与圆有关的轨迹问题的几种方法
1. 直接法:当题目条件中含有与该点有关的等式时,可设出该点的坐标,用坐标表
示等式,直接求解轨迹方程.
2. 定义法:当题目条件符合圆的定义时,可直接利用定义确定其圆心和半径,写出
圆的方程.
3. 相关点代入法:当题目条件中已知某动点的轨迹方程,而要求的点与该动点有关
或 m =2.(二次项系数相等)
当 m =-1时,原方程为 x 2+ y 2+8 x +4 y -5=0,(二次项系数化为1后再使用公式)
即( x +4)2+( y +2)2=25.
5
2
2
当 m =2时,原方程可化为 x + y +2 x + y + =0,
2
1
2
5
4
即( x +1)2+( y + )2=- ,不是圆的方程,∴ m =2不合题意.综上, m 的值为-1.
r ,设 M 的坐标为( x 0, y 0).
常用结论
向量法判断点与圆的位置关系
若点 P 是以 AB 为直径的圆 O 所在平面内的一点,则
· >0⇔点 P 在圆 O 外;
· =0⇔点 P 在圆 O 上;
· <0⇔点 P 在圆 O 内.
二、基础题练习
1. [2022北京高考]若直线2 x + y -1=0是圆( x - a )2 + y 2=1的一条对称轴,则 a =
则线段 AB 的中点 P 的轨迹方程为
[解析]
( x -3)2+( y -3)2=1 .
设点 P 的坐标为( x , y ),点 A 的坐标为( x 0 , y 0 ),由于点 B 的坐标
为(8,6),且 P 为线段 AB 的中点,∴ x =
2023年高考数学(文科)一轮复习讲义——圆的方程

第3节圆的方程考试要求掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程.1.圆的定义和圆的方程定义平面内到定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆方程标准(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)圆心C(a,b)半径为r一般x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)充要条件:D2+E2-4F>0圆心坐标:⎝⎛⎭⎪⎫-D2,-E2半径r=12D2+E2-4F2.点与圆的位置关系平面上的一点M(x0,y0)与圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2之间存在着下列关系:(1)|MC|>r⇔M在圆外,即(x0-a)2+(y0-b)2>r2⇔M在圆外;(2)|MC|=r⇔M在圆上,即(x0-a)2+(y0-b)2=r2⇔M在圆上;(3)|MC|<r⇔M在圆内,即(x0-a)2+(y0-b)2<r2⇔M在圆内.1.圆心在坐标原点,半径为r的圆的方程为x2+y2=r2.2.以A(x1,y1),B(x2,y2)为直径端点的圆的方程为(x-x1)·(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)确定圆的几何要素是圆心与半径.()(2)方程x 2+y 2=a 2表示半径为a 的圆.( )(3)方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件是A =C ≠0,B =0,D 2+E 2-4AF >0.( )(4)若点M (x 0,y 0)在圆x 2+y 2+Dx +Ey +F =0外,则x 20+y 20+Dx 0+Ey 0+F >0.( )答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√解析 (2)当a =0时,x 2+y 2=a 2表示点(0,0);当a <0时,表示半径为|a |的圆. 2.圆x 2+y 2-4x +6y =0的圆心坐标和半径分别是( ) A.(2,3),3 B.(-2,3), 3 C.(-2,-3),13 D.(2,-3),13 答案 D解析 圆的方程可化为(x -2)2+(y +3)2=13,所以圆心坐标是(2,-3),半径r =13.3.(2021·合肥模拟)已知A (1,0),B (0,3)两点,则以AB 为直径的圆的方程是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=104 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=104 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=104 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=104 答案 A 解析 |AB |=12+32=10,圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,半径r =102,∴圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=104.4.(2022·银川模拟)若点(1,1)在圆(x -a )2+(y +a )2=4的内部,则实数a 的取值范围是( )A.(-1,1)B.(0,1)C.(-∞,-1)∪(1,+∞)D.{-4,4}答案 A解析因为点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,所以表示点(1,1)到圆心(a,-a)的距离小于2,即(1-a)2+[1-(-a)]2<2,两边平方得:(1-a)2+(a+1)2<4,化简得a2<1,解得-1<a<1.5.(2020·北京卷)已知半径为1的圆经过点(3,4),则其圆心到原点的距离的最小值为()A.4B.5C.6D.7答案 A解析由平面几何知识知,当且仅当原点、圆心、点(3,4)共线时,圆心到原点的距离最小且最小值为d min=(3-0)2+(4-0)2-1=4.6.(易错题)若方程x2+y2+λxy+2kx+4y+5k+λ=0表示圆,则k的取值范围为________________.答案(-∞,1)∪(4,+∞)解析根据题意,若方程x2+y2+λxy+2kx+4y+5k+λ=0表示圆,则λ=0,方程为x2+y2+2kx+4y+5k=0,∴(2k)2+42-4×5k>0,即k2-5k+4>0,解得k<1或k>4,故k的取值范围为(-∞,1)∪(4,+∞).考点一圆的方程1.已知圆E 经过三点A (0,1),B (2,0),C (0,-1),则圆E 的标准方程为( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +342+y 2=2516 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -342+y 2=2516 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -342+y 2=254 答案 C解析 法一 (待定系数法)设圆E 的一般方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0),则由题意得 ⎩⎪⎨⎪⎧1+E +F =0,4+2D +F =0,1-E +F =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧D =-32,E =0,F =-1.所以圆E 的一般方程为x 2+y 2-32x -1=0,即⎝ ⎛⎭⎪⎫x -342+y 2=2516.法二 (几何法)因为圆E 经过点A (0,1),B (2,0),所以圆E 的圆心在线段AB 的垂直平分线y -12=2(x -1)上.又圆E 的圆心在x 轴的正半轴上, 所以圆E 的圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫34,0.则圆E 的半径为 |EB |=⎝ ⎛⎭⎪⎫2-342+(0-0)2=54,所以圆E 的标准方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -342+y 2=2516.2.在平面直角坐标系xOy 中,以点(0,1)为圆心且与直线x -by +2b +1=0相切的所有圆中,半径最大的圆的标准方程为( ) A.x 2+(y -1)2=4 B.x 2+(y -1)2=2 C.x 2+(y -1)2=8 D.x 2+(y -1)2=16答案 B解析 由直线x -by +2b +1=0可得该直线过定点A (-1,2),设圆心(0,1)为点B ,由题意可知要使所求圆的半径最大,则r max =|AB |=(-1-0)2+(2-1)2=2,所以半径最大的圆的标准方程为x 2+(y -1)2=2.3.已知圆C 的圆心在直线x +y =0上,圆C 与直线x -y =0相切,且截直线x -y -3=0所得的弦长为6,则圆C 的方程为________. 答案 (x -1)2+(y +1)2=2解析 法一 ∵所求圆的圆心在直线x +y =0上, ∴可设所求圆的圆心为(a ,-a ). ∵所求圆与直线x -y =0相切, ∴半径r =2|a |2=2|a |. 又所求圆截直线x -y -3=0所得的弦长为6,圆心(a ,-a )到直线x -y -3=0的距离d =|2a -3|2,∴d 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫622=r 2,即(2a -3)22+32=2a 2,解得a =1,∴圆C 的方程为(x -1)2+(y +1)2=2.法二 设所求圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0), 则圆心(a ,b )到直线x -y -3=0的距离d =|a -b -3|2,∴r 2=(a -b -3)22+32,即2r 2=(a -b -3)2+3.① ∵所求圆与直线x -y =0相切, ∴|a -b |12+(-1)2=r .②又∵圆心在直线x +y =0上,∴a +b =0.③ 联立①②③,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-1,r =2,故圆C 的方程为(x -1)2+(y +1)2=2.感悟提升 求圆的方程时,应根据条件选用合适的圆的方程.一般来说,求圆的方程有两种方法:(1)几何法,通过研究圆的性质进而求出圆的基本量.确定圆的方程时,常用到的圆的三个性质:①圆心在过切点且垂直切线的直线上;②圆心在任一弦的中垂线上;③两圆内切或外切时,切点与两圆圆心三点共线; (2)代数法,即设出圆的方程,用待定系数法求解. 考点二 与圆有关的最值问题 角度1 利用几何意义求最值例1 已知实数x ,y 满足方程x 2+y 2-4x +1=0. (1)求yx 的最大值和最小值; (2)求y -x 的最大值和最小值; (3)求x 2+y 2的最大值和最小值.解 原方程可化为(x -2)2+y 2=3,表示以(2,0)为圆心,3为半径的圆. (1)y x 的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率,所以设yx =k ,即y =kx . 当直线y =kx 与圆相切时,斜率k 取最大值或最小值,此时|2k -0|k 2+1=3,解得k=±3(如图1).所以yx的最大值为3,最小值为- 3.(2)y-x可看作是直线y=x+b在y轴上的截距,当直线y=x+b与圆相切时,纵截距b取得最大值或最小值,此时|2-0+b|2=3,解得b=-2±6(如图2).所以y-x的最大值为-2+6,最小值为-2- 6.(3)x2+y2表示圆上的一点与原点距离的平方,由平面几何知识知,在原点和圆心连线与圆的两个交点处取得最大值和最小值(如图3).又圆心到原点的距离为(2-0)2+(0-0)2=2,所以x2+y2的最大值是(2+3)2=7+43,x2+y2的最小值是(2-3)2=7-4 3. 感悟提升把有关式子进行转化或利用所给式子的几何意义解题,充分体现了数形结合以及转化的数学思想,其中以下几类转化较为常见:(1)形如m=y-bx-a的最值问题,可转化为动直线斜率的最值问题;(2)形如m=ax+by的最值问题,可转化为动直线截距的最值问题;(3)形如m=(x-a)2+(y-b)2的最值问题,可转化为两点间距离的平方的最值问题. 角度2利用对称性求最值例2 已知圆C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圆C2:(x-3)2+(y-4)2=9,M,N分别是圆C1,C2上的动点,P为x轴上的动点,则|PM|+|PN|的最小值为()A.52-4B.17-1C.6-2 2D.17答案 A解析 P 是x 轴上任意一点,则|PM |的最小值为|PC 1|-1,同理|PN |的最小值为|PC 2|-3,则|PM |+|PN |的最小值为|PC 1|+|PC 2|-4.作C 1关于x 轴的对称点C ′1(2,-3).所以|PC 1|+|PC 2|=|PC 1′|+|PC 2|≥|C 1′C 2|=52,即|PM |+|PN |=|PC 1|+|PC 2|-4≥52-4.感悟提升 求解形如|PM |+|PN |(其中M ,N 均为动点)且与圆C 有关的折线段的最值问题的基本思路:(1)“动化定”,把与圆上动点的距离转化为与圆心的距离;(2)“曲化直”,即将折线段之和转化为同一直线上的两线段之和,一般要通过对称性解决.角度3 建立函数关系求最值例3 (2022·衡水模拟)设点P (x ,y )是圆:x 2+(y -3)2=1上的动点,定点A (2,0),B (-2,0),则P A →·PB →的最大值为________. 答案 12解析 由题意,知P A →=(2-x ,-y ),PB →=(-2-x ,-y ),所以P A →·PB →=x 2+y 2-4,由于点P (x ,y )是圆上的点,故其坐标满足方程x 2+(y -3)2=1,故x 2=-(y -3)2+1,所以P A →·PB →=-(y -3)2+1+y 2-4=6y -12.由圆的方程x 2+(y -3)2=1,易知2≤y ≤4,所以,当y =4时,P A →·PB →的值最大,最大值为6×4-12=12. 感悟提升 根据题中条件列出相关的函数关系式,再根据函数知识或基本不等式求最值.训练1 已知M (x ,y )为圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0上任意一点,且点Q (-2,3).(1)求|MQ|的最大值和最小值;(2)求y-3x+2的最大值和最小值.解(1)由圆C:x2+y2-4x-14y+45=0,可得(x-2)2+(y-7)2=8,∴圆心C的坐标为(2,7),半径r=2 2. 又|QC|=(2+2)2+(7-3)2=42,∴|MQ|max=42+22=62,|MQ|min=42-22=2 2.(2)可知y-3x+2表示直线MQ的斜率k,设直线MQ的方程为y-3=k(x+2),即kx-y+2k+3=0.∵直线MQ与圆C有交点,∴|2k-7+2k+3|1+k2≤22,可得2-3≤k≤2+3,∴y-3x+2的最大值为2+3,最小值为2- 3. 考点三与圆有关的轨迹问题例4 已知圆x2+y2=4上一定点A(2,0),B(1,1)为圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ中点的轨迹方程.解(1)设AP的中点为M(x,y),由中点坐标公式可知,P点坐标为(2x-2,2y).因为P 点在圆x 2+y 2=4上, 所以(2x -2)2+(2y )2=4.故线段AP 中点的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1(x ≠2). (2)设PQ 的中点为N (x ,y ). 在Rt △PBQ 中,|PN |=|BN |.设O 为坐标原点,连接ON ,则ON ⊥PQ , 所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2, 所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4. 故线段PQ 中点的轨迹方程为 x 2+y 2-x -y -1=0.感悟提升 求与圆有关的轨迹问题时,根据题设条件的不同常采用以下方法: (1)直接法,直接根据题目提供的条件列出方程; (2)定义法,根据圆、直线等定义列方程; (3)几何法,利用圆的几何性质列方程;(4)代入法,找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式等.训练2 设定点M (-3,4),动点N 在圆x 2+y 2=4上运动,以OM ,ON 为邻边作平行四边形MONP ,求点P 的轨迹方程. 解 如图,设P (x ,y ),N (x 0,y 0),则线段OP 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2,线段MN 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-32,y 0+42. 因为平行四边形的对角线互相平分, 所以x 2=x 0-32,y 2=y 0+42, 整理得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x +3,y 0=y -4.又点N (x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上, 所以(x +3)2+(y -4)2=4,所以点P 的轨迹是以(-3,4)为圆心,2为半径的圆.直线OM 与轨迹相交于两点⎝ ⎛⎭⎪⎫-95,125和⎝ ⎛⎭⎪⎫-215,285,不符合题意,舍去,所以点P 的轨迹为(x +3)2+(y -4)2=4,除去两点⎝ ⎛⎭⎪⎫-95,125和⎝ ⎛⎭⎪⎫-215,285.1.圆x 2+y 2-6x +8y =0的圆心坐标和半径分别是( ) A.(3,4),5 B.(-3,4),5 C.(-3,-4),5 D.(3,-4),5答案 D解析 圆的方程可化为(x -3)2+(y +4)2=25,所以圆心坐标是(3,-4),半径r =5.2.过点A (1,-1),B (-1,1),且圆心在直线x +y -2=0上的圆的方程是( ) 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 答案 C解析 设圆心C 的坐标为(a ,b ),半径为r . 因为圆心C 在直线x +y -2=0上, 所以b =2-a . 又|CA |2=|CB |2,所以(a -1)2+(2-a +1)2=(a +1)2+(2-a -1)2, 所以a =1,b =1,所以r =2, 所以方程为(x -1)2+(y -1)2=4.3.如果圆的方程为x 2+y 2+kx +2y +k 2=0,那么当圆面积最大时,圆心坐标为( ) A.(-1,1) B.(1,-1) C.(-1,0) D.(0,-1)答案 D 解析 r =12k 2+4-4k 2=124-3k 2,当k =0时,r 最大,此时圆心坐标为(0,-1). 4.(2022·太原期末)若k ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫-2,0,45,3,方程x 2+y 2+(k -1)x +2ky +k =0不表示圆,则k 的取值集合中元素的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 A解析 方程x 2+y 2+(k -1)x +2ky +k =0表示圆的条件为(k -1)2+(2k )2-4k >0, 即5k 2-6k +1>0,解得k >1或k <15.又知该方程不表示圆,所以k 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤15,1.又因为k ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫-2,0,45,3,所以满足条件的k =45,即k 的取值集合为⎩⎨⎧⎭⎬⎫45. 5.(2022·昆明调研)已知圆C 经过P (-2,4),Q (3,-1)两点,且在x 轴上截得的弦长为6,则圆C 的方程为( )A.x 2+y 2-2x -4y -8=0B.x 2+y 2+2x -4y -8=0C.x 2+y 2-2x -4y -8=0或x 2+y 2-6x -8y =0D.x 2+y 2+2x -4y -8=0或x 2+y 2-6x -8y =0 答案 C解析 设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,D 2+E 2-4F >0, 将P ,Q 两点的坐标代入得 ⎩⎪⎨⎪⎧2D -4E -F =20, ①3D -E +F =-10. ②令y =0,得x 2+Dx +F =0, ③ 设x 1,x 2是方程③的两根, 由|x 1-x 2|=6得D 2-4F =36, ④ 由①②④得⎩⎪⎨⎪⎧D =-2,E =-4,F =-8或⎩⎪⎨⎪⎧D =-6,E =-8,F =0,故所求的圆的方程为x 2+y 2-2x -4y -8=0或x 2+y 2-6x -8y =0.6.已知两点A (-1,0),B (0,2),点P 是圆(x -1)2+y 2=1上任意一点,则△P AB 面积的最大值与最小值分别是( ) A.2,12(4-5) B.12(4+5),12(4-5) C.5,4- 5 D.12(5+2),12(5-2) 答案 B 解析 如图,圆心(1,0)到直线AB :2x -y +2=0的距离d =45,故圆上的点P 到直线AB 的距离的最大值是45+1,最小值是45-1.又|AB |=5,故△P AB 面积的最大值和最小值分别是2+52,2-52.7.(2021·郑州模拟)圆(x +2)2+(y -12)2=4关于直线x -y +8=0对称的圆的方程为________________. 答案 (x -4)2+(y -6)2=4 解析 设对称圆的圆心为(m ,n ), 则⎩⎪⎨⎪⎧n -12m +2=-1,m -22-n +122+8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =4,n =6,所以所求圆的圆心为(4,6), 故所求圆的方程为(x -4)2+(y -6)2=4.8.圆x 2+y 2-2x -2y +1=0上的点到直线x -y =2的距离的最大值是________. 答案2+1解析 将圆的方程化为(x -1)2+(y -1)2=1,圆心坐标为(1,1),半径为1,则圆心到直线x -y =2的距离d =|1-1-2|2=2,故圆上的点到直线x -y =2的距离的最大值为d +1=2+1.9.(2022·贵阳调研)已知A (0,2),点P 在直线x +y +2=0上,点Q 在圆C :x 2+y 2-4x -2y =0上,则|P A |+|PQ |的最小值是________. 答案 2 5解析 因为圆C :x 2+y 2-4x -2y =0,所以圆C 是以C (2,1)为圆心,半径r =5的圆.设点A (0,2)关于直线x +y +2=0的对称点为A ′(m ,n ),所以⎩⎪⎨⎪⎧m +02+n +22+2=0,n -2m -0=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =-4,n =-2,故A ′(-4,-2).连接A ′C 交圆C 于Q (图略),此时,|P A |+|PQ |取得最小值,由对称性可知|P A |+|PQ |=|A ′P |+|PQ |≥|A ′Q |=|A ′C |-r =2 5.10.已知Rt △ABC 的斜边为AB ,且A (-1,0),B (3,0),求: (1)直角顶点C 的轨迹方程; (2)直角边BC 的中点M 的轨迹方程.解 (1)设AB 的中点为D ,由中点坐标公式得D (1,0),由直角三角形的性质知|CD |=12|AB |=2.由圆的定义知,动点C 的轨迹是以D (1,0)为圆心,2为半径的圆(由于A ,B ,C 三点不共线,所以应除去与x 轴的交点), 所以直角顶点C 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=4(y ≠0).(2)设M (x ,y ),C (x 0,y 0),因为B (3,0),M 是线段BC 的中点,由中点坐标公式得x =x 0+32,y =y 0+02,所以x0=2x-3,y0=2y.由(1)知,点C的轨迹方程为(x-1)2+y2=4(y≠0),将x0=2x-3,y0=2y代入得(2x-4)2+(2y)2=4,即(x-2)2+y2=1.因此动点M的轨迹方程为(x-2)2+y2=1(y≠0). 11.已知点(x,y)在圆(x-2)2+(y+3)2=1上.(1)求yx的最大值和最小值;(2)求x+y的最大值和最小值;(3)求x2+y2+2x-4y+5的最大值和最小值.解(1)yx可视为点(x,y)与原点连线的斜率,yx的最大值和最小值就是与该圆有公共点的过原点的直线斜率的最大值和最小值,即直线与圆相切时的斜率.设过原点的直线的方程为y=kx,由直线与圆相切得圆心到直线的距离等于半径,即|2k+3|k2+1=1,解得k=-2+233或k=-2-233,∴yx的最大值为-2+233,最小值为-2-233.(2)设t=x+y,则y=-x+t,t可视为直线y=-x+t在y轴上的截距,∴x+y的最大值和最小值就是直线与圆有公共点时直线纵截距的最大值和最小值,即直线与圆相切时在y轴上的截距.由直线与圆相切得圆心到直线的距离等于半径,即|2+(-3)-t|2=1,解得t=2-1或t=-2-1.∴x+y的最大值为2-1,最小值为-2-1.(3)x2+y2+2x-4y+5=(x+1)2+(y-2)2,求它的最值可视为求点(x,y)到定点(-1,2)的距离的最值,可转化为求圆心(2,-3)到定点(-1,2)的距离与半径的和或差.又圆心到定点(-1,2)的距离为34, ∴x 2+y 2+2x -4y +5的最大值为34+1,最小值34-1.12.(2020·全国Ⅱ卷)若过点(2,1)的圆与两坐标轴都相切,则圆心到直线2x -y -3=0的距离为( ) A.55 B.255C.355D.455答案 B解析 设圆心为P (x 0,y 0),半径为r ,∵圆与x 轴,y 轴都相切, ∴|x 0|=|y 0|=r .又圆经过点(2,1),∴x 0=y 0=r 且(2-x 0)2+(1-y 0)2=r 2, ∴(r -2)2+(r -1)2=r 2,解得r =1或r =5.当r =1时,圆心坐标为(1,1),此时圆心到直线2x -y -3=0的距离 d =|2×1-1-3|22+(-1)2=255;当r =5时,圆心坐标为(5,5),此时圆心到直线2x -y -3=0的距离 d =|2×5-5-3|22+(-1)2=255.综上,圆心到直线2x -y -3=0的距离为255.13.(2022·郑州模拟)大约在2 000多年前,我国的墨子给出了圆的概念“一中同长也”,意思是说,圆有一个圆心,圆心到圆周上的点的长都相等.这个定义比古希腊数学家欧几里得给圆下定义要早100多年.现有动点P 满足|OP |=2,其中O 为坐标原点,若M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-32,则|PM |的最小值为________.答案 1解析 由题意可得点P 在以O 为圆心,2为半径的圆上, 因为|OM |=⎝ ⎛⎭⎪⎫122+⎝ ⎛⎭⎪⎫-322=1<2, 所以点M 在圆内,所以|PM |min =r -|OM |=2-1=1.14.设抛物线C :y 2=4x 的焦点为F ,过F 且斜率为k (k >0)的直线l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=8. (1)求l 的方程;(2)求过点A ,B 且与C 的准线相切的圆的方程. 解 (1)由题意得F (1,0),l 的方程为 y =k (x -1)(k >0). 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1),y 2=4x得k 2x 2-(2k 2+4)x +k 2=0,Δ=16k 2+16>0,故x 1+x 2=2k 2+4k 2, 所以|AB |=|AF |+|BF | =(x 1+1)+(x 2+1)=4k 2+4k 2.由题设知4k 2+4k 2=8,解得k =-1(舍去),k =1, 因此l 的方程为y =x -1.(2)由(1)得AB 的中点坐标为(3,2),所以AB 的垂直平分线方程为y -2=-(x -3),即y =-x +5.设所求圆的圆心坐标为(x 0,y 0),则⎩⎪⎨⎪⎧y 0=-x 0+5,(x 0+1)2=(y 0-x 0+1)22+16, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=3,y 0=2或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=11,y 0=-6.故圆的半径为x 0+p2=4或12,因此所求圆的方程为(x -3)2+(y -2)2=16或(x -11)2+(y +6)2=144.。
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A 组 基础对点练
1.方程x 2+y 2+2x -4y -6=0表示的图形是( ) A .以(1,-2)为圆心,11为半径的圆 B .以(1,2)为圆心,11为半径的圆 C .以(-1,-2)为圆心,11为半径的圆 D .以(-1,2)为圆心,11为半径的圆
解析:由x 2+y 2+2x -4y -6=0得(x +1)2+(y -2)2=11,故圆心为(-1,2),半径为11. 答案:D
2.若圆C 的半径为1,圆心C 与点(2,0)关于点(1,0)对称,则圆C 的标准方程为( ) A .x 2+y 2=1 B .(x -3)2+y 2=1 C .(x -1)2+y 2=1
D .x 2+(y -3)2=1
解析:因为圆心C 与点(2,0)关于点(1,0)对称, 故由中点坐标公式可得C (0,0),所以所求圆的标准方程为x 2+y 2=1. 答案:A
3.圆(x +2)2+y 2=5关于原点(0,0)对称的圆的方程为( ) A .x 2+(y -2)2=5 B .(x -2)2+y 2=5 C .x 2+(y +2)2=5
D .(x -1)2+y 2=5
解析:因为所求圆的圆心与圆(x +2)2+y 2=5的圆心(-2,0)关于原点(0,0)对称,所以所求圆的圆心为(2,0),半径为5,故所求圆的方程为(x -2)2+y 2=5. 答案:B
4.已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点M (0,5)在圆C 上,且圆心到直线2x -y =0的距离为455
,则圆C 的方程为________.
解析:设圆心为(a,0)(a >0),则圆心到直线2x -y =0的距离d =|2a -0|4+1=45
5,得a =2,半
径r =(2-0)2+(0-5)2=3,所以圆C 的方程为(x -2)2+y 2=9. 答案:(x -2)2+y 2=9
5.设P 是圆(x -3)2+(y +1)2=4上的动点,Q 是直线x =-3上的动点,则|PQ |的最小值为________.
解析:如图所示,圆心M (3,-1)到定直线x =-3上点的最短距离为|MQ |=3-(-3)=6,又圆的半径为2,故所求最短距离为6-2=4. 答案:4
6.(2018·唐山一中调研)点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点的轨迹方程是
________.
解析:设圆上任意一点为(x 1
,y 1
),中点为(x ,y ),则⎩⎨⎧
x =x 1
+4
2
y =y 1
-2
2
,即⎩
⎪⎨⎪⎧
x 1=2x -4
y 1=2y +2,代入
x 2+y 2=4,得(2x -4)2+(2y +2)2=4,化简得(x -2)2+(y +1)2=1. 答案:(x -2)2+(y +1)2=1
7.已知圆C 经过点(0,1),且圆心为C (1,2). (1)写出圆C 的标准方程;
(2)过点P (2,-1)作圆C 的切线,求该切线的方程及切线长. 解析:(1)由题意知,圆C 的半径r =(1-0)2+(2-1)2=2, 所以圆C 的标准方程为(x -1)2+(y -2)2=2.
(2)由题意知切线斜率存在,故设过点P (2,-1)的切线方程为y +1=k (x -2),即kx -y -2k -1=0,则|-k -3|
1+k 2
=2,
所以k 2-6k -7=0,解得k =7或k =-1, 故所求切线的方程为7x -y -15=0或x +y -1=0.
由圆的性质易得所求切线长为PC 2-r 2=(2-1)2+(-1-2)2-2=2 2.
8.(2018·南昌二中检测)在平面直角坐标系xOy 中,经过函数f (x )=x 2-x -6的图象与两坐标轴交点的圆记为圆C . (1)求圆C 的方程;
(2)求经过圆心C 且在坐标轴上截距相等的直线l 的方程.
解析:(1)设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,函数f (x )=x 2-x -6的图象与两坐标轴交点为(0,-6),(-2,0),(3,0),由⎩⎪⎨⎪
⎧
36-6E +F =04-2D +F =0
9+3D +F =0,
解得⎩⎪⎨⎪
⎧
D =-1
E =5
F =-6
,
所以圆的方程为x 2+y 2-x +5y -6=0.
(2)由(1)知圆心坐标为(12,-5
2),若直线经过原点,则直线l 的方程为5x +y =0;若直线不过
原点,设直线l 的方程为x +y =a ,则a =12-5
2=-2,即直线l 的方程为x +y +2=0.综上可
得,直线l 的方程为5x +y =0或x +y +2=0.
B 组 能力提升练
1.已知圆x 2+y 2-4ax +2by +b 2=0(a >0,b >0)关于直线x -y -1=0对称,则ab 的最大值是( ) A.12 B.18 C.14
D.24
解析:由圆x 2+y 2-4ax +2by +b 2=0(a >0,b >0)关于直线x -y -1=0对称,可得圆心(2a ,-b )在直线x -y -1=0上,故有2a +b -1=0,即2a +b =1≥2 2ab ,解得ab ≤1
8,故ab
的最大值为1
8,故选B.
答案:B
2.(2018·绵阳诊断)圆C 的圆心在y 轴正半轴上,且与x 轴相切,被双曲线x 2
-y 2
3
=1的渐
近线截得的弦长为3,则圆C 的方程为( ) A .x 2+(y -1)2=1 B .x 2+(y -3)2=3 C .x 2+(y +1)2=1
D .x 2+(y +3)2=3
解析:依题意得,题中的双曲线的一条渐近线的斜率为3,倾斜角为60°,结合图形(图略)可知,所求的圆C 的圆心坐标是(0,1)、半径是1,因此其方程是x 2+(y -1)2=1,选A. 答案:A
3.已知圆C 与直线y =x 及x -y -4=0都相切,圆心在直线y =-x 上,则圆C 的方程为( ) A .(x +1)2+(y -1)2=2 B .(x +1)2+(y +1)2=2 C .(x -1)2+(y -1)2=2 D .(x -1)2+(y +1)2=2
解析:由题意知x -y =0和x -y -4=0之间的距离为
|4|
2
=22,所以r = 2.又因为y =-x 与x -y =0,x -y -4=0均垂直,所以由y =-x 和x -y =0联立得交点坐标为(0,0),由y =-x 和x -y -4=0联立得交点坐标为(2,-2),所以圆心坐标为(1,-1),圆C 的标准方程为(x -1)2+(y +1)2=2. 答案:D
4.已知△ABC 的三个顶点坐标分别为A (-2,3),B (-2,-1),C (6,-1),以原点为圆心的圆与此三角形有唯一的公共点,则该圆的方程为( ) A .x 2+y 2=1 B .x 2+y 2=4
C .x 2+y 2=3
D .x 2+y 2=1或x 2+y 2=37
解析:如图,易知AC 所在直线的方程为x +2y -4=0.
点O 到直线x +2y -4=0的距离d =
|-4|5
=45
5>1,OA =(-2)2+32=13,OB =
(-2)2+(-1)2=5,OC =62+(-1)2=37,
∴以原点为圆心的圆若与三角形ABC 有唯一的公共点,则公共点为(0,-1)或(6,-1), ∴圆的半径为1或37,
则该圆的方程为x 2+y 2=1或x 2+y 2=37.故选D. 答案:D
5.圆心在直线x -2y =0上的圆C 与y 轴的正半轴相切,圆C 截x 轴所得弦的长为23,则圆C 的标准方程为________.
解析:依题意,设圆心的坐标为(2b ,b )(其中b >0),则圆C 的半径为2b ,圆心到x 轴的距离为b ,所以24b 2-b 2=23,b >0,解得b =1,故所求圆C 的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=4.
答案:(x -2)2+(y -1)2=4
6.已知圆C 过点P (1,1),且与圆M :(x +2)2+(y +2)2=r 2(r >0)关于直线x +y +2=0对称. (1)求圆C 的方程;
(2)设Q 为圆C 上的一个动点,求PQ →·MQ →
的最小值. 解析:(1)设圆心C (a ,b ), 由已知得M (-2,-2), 则⎩⎪⎨⎪⎧
a -22+
b -22+2=0,b +2a +2=1,
解得⎩
⎪⎨⎪⎧
a =0,
b =0,
则圆C 的方程为x 2+y 2=r 2,将点P 的坐标代入得r 2=2,故圆C 的方程为x 2+y 2=2. (2)设Q (x ,y ),则x 2+y 2=2, PQ →·MQ →
=(x -1,y -1)·(x +2,y +2) =x 2+y 2+x +y -4=x +y -2.
令x =2cos θ,y =2sin θ,
所以PQ →·MQ →=x +y -2=2(sin θ+cos θ)-2 =2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π
4-2, 又⎣
⎡⎦⎤sin (θ+π
4)min =-1, 所以PQ →·MQ →的最小值为-4.。