■课前准备(学前感知,有的放矢)
在直角坐标系中,确定直线的基本要素是什么?什么叫圆?圆作为平面几何中的基本图形,确定它的要素又是什么呢?在平面直角坐标系中,任何一条直线都可用一个二元一次方程来表示,那么,圆是否也可用一个方程来表示呢?如果能,这个方程又有什么特征呢?
本节学习目标:掌握圆的标准方程:根据圆心坐标、半径能熟练地写出圆的标准方程,能从圆的标准方程中熟练地求出圆心坐标和半径;会判断点与圆的位置关系;掌握求圆的方程的两种常用方法:待定系数法,几何法
■课中导学(深化课堂,高效学习)
一、学习引领(提炼精要,理清脉络)
1.圆的标准方程
,其中圆心为,半径为.
( 1)圆的标准方程是利用圆的定义与两点间的距离公式推导出来的;
( 2)由于方程的右端,故当右端小于 0或等于 0时不是圆的方程;
( 3)当圆心为圆点时,方程化为.
2.确定圆方程的条件
圆的标准方程中,有三个参数、、,只要求出、、,这时圆的方程就被确定,因此,确定圆方程,需三个独立条件,其中圆心是圆的定位条件,半径是圆的定形条件
3.点与圆的位置关系
设点到圆:的圆心的距离为,则.
当,即当时,点在圆的外部;
当,即当时,点在圆的内部;
当,即当时,点在圆上
二、思考探究(探究典例、深化理解)
问题一、已知圆的方程为,写出圆的圆心坐标和半径,并判断点与圆的位置关系
分析:给出的方程显然不是圆的标准方程,应先化为标准方程,再求圆心和半径;判断点与圆的位置关系主要是看点与圆心的距离与半径关系的比较
解:圆的方程可化为,即,由此可知圆心为,半径为 1.
点的坐标代入圆的标准方程可得,,故点在圆上;
点的坐标代入圆的标准方程可得,,故点在圆外;
点的坐标代入圆的标准方程可得,,故点在圆内
点评:我们可以通过把圆的方程化为标准方程,看出圆的圆心和半径;判断点与圆的位置关系关键是比较点与圆心的距离与半径的大小
思考:由问题 1,我们学会了,如何判断一个点与一个确定圆的位置关系,那如何判断点与不确定的圆的位置关系呢?
【探究 1】已知圆的方程为,点都在圆的内部,求的范围
分析:只需使离圆心最远的点与圆心的距离大于圆的半径即可
解:由圆的方程可知圆心,半径为.
因为;;显然点距离圆心最远,欲使三个点都在圆的内部,只需,即.
【探究 2】圆上的点都在第二象限,求的范围
分析:欲使圆上的点都在第二象限,首先要使圆心在第二象限;其次找到临界情况,即圆与第二象限的边界相切
解:由圆的标准方程可知,圆心为,半径,
( 1)首先圆心应在第二象限,即,解得.
( 2)圆心到轴的距离分别为,欲使圆上的所有点都在第二象限,只需使圆心到轴的距离都大于半径即可,即,得.
综上,的范围为.
问题二、求经过两点,且圆心在直线上的圆的方程
分析:求圆的方程,关键是求圆心和半径
解法 1:设所求圆的标准方程为,则
,解得.
∴所求圆的方程为.
解法 2:由已知条件知圆心为的中垂线与的交点,且,中点为,∴的中垂线的方程为,
由,得,
∴圆心为,,
点评:法 1运用了待定系数法,法 2运用了圆的几何性质,这两种方法在解析几何中经常使用,要注意选择恰当的方法.