圆的方程(1)标准方程——请看圆心和半径所谓标准方程,就是能显示图形特征的方程.从圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)中,我们能看见它的图形特征:圆心即定点(a,b),半径即定长r.a,b确定了圆的位置,r确定了圆的大小.确定一个圆需要三个条件,1个圆心相当2个条件,而半径只相当1个条件.【例1】求过点A(5,2)和点B(3,-2),圆心在直线2x-y=3上的圆的方程.【分析】点A和点B已知相当2个条件,圆心在已知直线上只相当1个条件.三个条件已知,圆的方程可定.【解析】设圆心为(a,b),则有解得即圆心为(2,1).由距离公式得半径r2=因此所求圆的方程为.【点评】具备三个独立条件方能确定圆的三个参数值,即确定圆的方程.如果还有某个条件未能确定,则得到的是“圆系”(圆的集合)方程.当题设中有条件很隐晦时,可先按“显形条件”求出圆系方程,再让圆系方程满足隐晦条件而把圆方程最后确定.(2)一般方程——看圆的代数式特征如果把圆的标准方程称作圆方程的“几何式”,而圆的一般方程则可称作圆方程的“代数式”.圆的一般方程为①这是一个缺“混合二次项xy”、且x2和y2两项系数相等且不为零的二元二次方程.它的图形是否为圆,还有限制条件.将①配方得整理得②(1)当时,依②知①表示以为圆心,为半径的圆;(2)当,①表示点圆;(3)当,①不表示任何图形.【例2】已知方程x2+y2-2(m+3)x+2·(1-4m2)·y+16m4+9=0表示一个圆.(1)求实数m的取值范围;(2)求该圆半径r的取值范围;(3)求圆心的轨迹方程.【解析】(1)方程表示圆的充要条件是D2+E2-4F>0,即:4(m+3)2+4(1-4m2)2-4(16m4+9)>0,解之得-0.(3)直线与圆的位置关系——由心线距确定判断直线与圆的位置关系有两种方法:①几何法:利用圆心到直线的距离d与半径r的大小判断②代数法:联立直线与圆的方程,转化为一元二次方程,利用判别式“Δ”进行判断:【例3】若圆上至少有三个不同的点到直线l:ax+by=0的距离为2,求直线l的倾斜角的取值范围.【解析1】圆(x-2)2+(y-2)2=18的圆心为A(2,2),半径为r=.当A到l的距离d=时,圆上恰有三个点到l的距离为2;当d<时,圆上有四点到直线l的距离为2;用心爱心专心115号编辑当d>时,圆上有两点到l的距离为2.如右图,当d=AC=时,OA=2,AOC=30°,∴COx=15°.在另一极端位置l′时,其倾斜角为75°.∴所求角的范围为[15°,75°]【解析2】圆的圆心为(2,2),半径为3. 圆上至少有三个不同的点到直线l:ax+by=0的距离为2,∴圆心到直线的距离小于或等于.即,亦即.故∴15°故所求角的范围为[15°,75°].【点评】解析1采用几何法来处理直线与圆的位置关系问题,而解析2是通过代数的方法来处理.(4)圆与圆的位置关系——由心心距和半径长确定【例4】已知两圆和,求:(1)m取何值时两圆外切;(2)m取何值时两圆内切,此时内切线方程是什么?(3)求m=45时两圆的公共弦长.【分析】先将两圆方程变为标准方程,利用外切和内切的条件求m的值,特别是两圆内切时,还应分析两圆半径大小关系再准确求解.【解析】(1)两圆的标准方程分别为:圆心分别为M(1,3),N(5,6),半径分别为和.当两圆外切时,解得.(2)当两圆内切时,因定圆的半径小于两圆圆心距离5,故只有解得又 ∴两圆公切线的斜率为.设所求公切线方程为解得易验证当时,直线与后一圆相交.故所求公切线方程为,即(3)当m=45时,两圆公共弦所在直线方程为4x+3y-23=0.由圆的半径、弦长、弦心距间的关系,不难求得公共弦的长为.【点评】当两圆内含、内切、相交、外切、外离时,它们的公切线条数分别为0、1、2、3、4.特别地,当两圆外离求其公切线方程时,可根据两直角三角形相似或定比分点公式求解.●通法特法妙法(1)转移法——化未知为已知若已知动点P1(α,β)在曲线C1:f1(x,y)=0上移动,动点P(x,y)依动点P1而动,它满足关系:①则关于α、β反解方程组①,得②代入曲线方程f1(x,y)=0,即可求得动点P的轨迹方程C:f(x...