圓的方程是高考重點考查的內(nèi)容.主要考查圓的方程的求法,常出現(xiàn)在選擇題和填空題中,有時也作為解答題中的一個環(huán)節(jié)進行考查.
(1)圓的方程的形式及應(yīng)用.
(2)利用待定系數(shù)法求圓的方程.
(1)熟練掌握圓的方程的兩種形式及其特點.
(2)會利用代數(shù)法、幾何法求圓的方程,注意圓的方程形式的選擇.求圓的方程的兩種方法:①幾何法:通過研究圓的性質(zhì)及直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系,進而求得圓的基本量和方程;②代數(shù)法:即用待定系數(shù)法先設(shè)出圓的方程,再由條件求得各系數(shù).
例1 已知平面區(qū)域x≥0,y≥0,x+2y-4≤0恰好被面積最小的圓C:(x-a)2+(y-b)2=r2及其內(nèi)部所覆蓋,則圓C的方程為________.
破解思路 本題圖形已經(jīng)給出,可以利用相應(yīng)幾何知識找出圓心和半徑,進而寫出圓的方程.
答案詳解 由題意知,此平面區(qū)域表示的是以O(shè)(0,0),P(4,0),Q(0,2)所構(gòu)成的三角形及其內(nèi)部,所以覆蓋它的且面積最小的圓是其外接圓.又△OPQ為直角三角形,故其圓心為斜邊PQ的中點(2,1),半徑為 = ,所以圓C的方程為(x-2)2+(y-1)2=5.
例2 在平面直角坐標(biāo)系xOy中,設(shè)二次函數(shù)f(x)=x2+2x+b(x∈R)的圖象與兩坐標(biāo)軸有三個交點,經(jīng)過這三個交點的圓記為C.
(1)求實數(shù)b的取值范圍;
(2)求圓C的方程;
(3)圓C是否經(jīng)過某定點(其坐標(biāo)與b無關(guān))?請證明你的結(jié)論.
破解思路 本題涉及函數(shù)以及圓的方程的相關(guān)知識. 由已知,圓上三點的坐標(biāo)易于求得,故可以采用待定系數(shù)法表示相關(guān)圓的方程.
答案詳解 (1)因為f(x)與兩坐標(biāo)軸有三個交點,所以其必與y軸有一個交點,與x軸有兩個交點. 令x=0,得拋物線與y軸的交點(0,b)(b≠0). 令f(x)=x2+2x+b=0,則它有兩個不同的解,所以Δ=4-4b>0,解得b<1.所以b的取值范圍是{bb<1且b≠0}.
(2)設(shè)圓C的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,令y=0得x2+Dx+F=0,其解是圓與x軸交點的橫坐標(biāo). 所以x2+Dx+F=x2+2x+b=0,所以D=2,F(xiàn)=b. 令x=0得y2+Ey+F=0,此方程有一個根為b,所以E=-1-b.
綜上所述,所求圓的方程是x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
(3)圓C必過定點(0,1)和(-2,1). 當(dāng)y=1時,x2+2x=0,解得x=0,x=-2. 所以圓C過定點(0,1)和(-2,1).
1. 圓心在直線y=-4x上,并且與直線l:x+y-1=0相切于點P(3,-2)的圓的方程為_________.
2. 已知點P(a,b)關(guān)于直線l的對稱點為P′(b+1,a-1),則圓C:x2+y2-6x-2y=0關(guān)于直線l對稱的圓C′的方程為________.