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平面解析几何部分:圆的方程

2012-12-25

  平面解析几何圆的方程

  复习:

  1、求曲线方程的常见方法:坐标法、待定系数法。

  2、坐标法求曲线方程的步骤

  (1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x,y)表示曲线上任意一点M的坐标;

  (2)写出适合条件P的点M的集合P={M| P(M) };

  (3)用坐标表示条件P(M),列出方程f(x,y)=0;

  (4)化方程f(x,y)=0为最简形式;

  (5)证明以化简后的方程的解为坐标的点都是曲线上的点。

  费马

  17世纪的一位法国数学家,提出了一个数学难题,使得后来的数学家一筹莫展,这个人就是费马(1601—1665)。

  费马对数学的贡献包括:与笛卡尔共同创立了解析几何;创造了作曲线切线的方法,被微积分发明人之一牛顿奉为微积分的思想先驱;通过提出有价值的猜想,指明了关于整数的理论——数论的发展方向。他还研究了掷骰子赌博的输赢规律,从而成为古典概率论的奠基人之一。

  笛卡儿

  笛卡儿于1596年3月出生在法国图赖讷。

  从青年时代,他充分认识了数学对于科学的广泛作用

  及其重要性把数学方法看成是一切领域建立真理的方法,

  并主张把数学应用于各个领域,还认为应该把量化方法应

  用于一般科学研究。在数学中,他看到了代数与几何割裂

  的弊端,主张把代数与几何结合起来。把代数方法应用于

  几何的作图中。指出了作图问题与求方程解之间的关系,

  通过具体问题,提出了坐标方法,把几何曲线表示成代数

  方程。

  平面解析几何

  7.6 圆 的 方 程

  第一节 圆 的 标 准 方 程

  (一)圆的定义:

  平面内与定点的距离等于定长的点的集合(轨迹)是圆,定点就是圆

  心,定长就是半径。

  (二)圆的标准方程

  1、求圆心是C(a,b),半径是 r 的圆的方程。

  解:如图所示建立平面直角坐标系,

  设M(x,y)是圆上任意一点,

  根据圆的定义,点M到圆心C的距离等于 r,所

  以圆C就是集合 P = { M | |mc| = r,r>0 }。

  形成性练习

  1、已知圆的标准方程,求圆心、半径

  (1)x2+y2=4。

  (2)(x-2)2+y2=9

  (3)(x+2)2+(y-3)2=4

  2、写出下列各圆的方程:

  (1)圆心在原点,半径是3。

  (2)圆心在C(3,4),半径为 。

  (3)经过点P(5,1),圆心在点C(8,-3)。

  (4)圆心C(-5,4),且与x轴相切。

  圆心C(2,0),半径r=3

  圆心C(-2,3),半径r=2

  x2+y2=9

  (x-3)2+(y-4)2=5

  (x-5)2+(y-1)2=25

  (x+5)2+(y-4)2=16

  圆心(0,0),半径r=2

  知识应用与解题研究

  例1、求以C(1,3)为圆心,并且和直线3x-4y-7=0相切的圆的方程。

  解:已知圆心C(1,3)只要再求出圆的半径 r, 就能写出圆的方程

  评析:1、要求圆的方程,只需确定圆心坐标和半径即可。

  2、直线与圆相切时,圆的半径等于圆心到切线的距离。

  因为圆C与直线3x-4y-7=0相切,所以半径 r 等于圆心C到这条直线的距离,

  例2.已知圆的方程是x2+y2=r2,求经过圆上一点M(x0,y0)的切线方程。

  分析:求切线方程即求直线方程,条件:点M(x0,y0),求出斜率即可。(点斜式)

  法二:设P(x,y)是切线上的任意一点,根据勾股定理得

  OM2+MP2=OP2

  r2+(x-x0)2+(y-y0)2= x2+y2

  由于 ,

  整理得:

  法三:设P(x,y)是切线上任意一点,由OM⊥MP

  所以 =0,用向量的坐标表示可得

  (x0,y0)?(x-x0,y-y0)=0

  即x0(x-x0)+ y0(y-y0)=0

  x0x+y0y=x2+y2

  ∵M(x0,y0)在圆上,∴

  ∴切线方程是:

  例3:如图,是某圆拱桥的一孔圆拱示意图,该圆拱跨度 AB=20m,拱高OP=4m,在建造时每隔4m需用一个支柱支撑,求支柱A2P2的长度。

  (精确到0.01m)

  分析:求柱长度,即求P2的纵坐标

  〖回顾总结〗

  1、本节重点内容是圆的标准方程,

  (1)已知圆的标准方程确定圆心、半径;

  (2)已知不同的条件,求圆的方程。

  2、本节所用数学方法和数学思想:

  (1)方法:待定系数法求方程;

  (2)思想:方程、方程组的数学思想,数型结合的数学思想 。

  〔训练测试〕

  1、圆心为点(3,4)且经过点(0,0)的圆的方程是( )

  A. B.

  C. D.

  2、半径是5,圆心在y轴上,且与直线y=6相切的圆的方程是( )

  A. B.

  C. 或 D. 或

  3、求下列条件所确定的圆的方程:

  (1)圆心为C(3,-5),与直线x-7y+2=0相切。

  (2)过点A(3,2),圆心在直线y=2x上,与直线y=2x+5相切。

  〔训练测试〕

  4、已知圆的半径为 ,圆心在直线y=2x上,圆被

  直线x-y=0截得弦长为

  则圆的方程 。

  5、从圆 外一点P(2,3)向这个

  圆引切线。

  则切线方程 。

  〖回顾总结〗

  1、本节重点内容是圆的标准方程,

  (1)已知圆的标准方程确定圆心、半径;

  (2)已知不同的条件,求圆的方程。

  2、本节所用数学方法和数学思想:

  (1)方法:待定系数法求方程;

  (2)思想:方程、方程组的数学思想,数型结合的数学思想 。

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