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江苏省2012年高考大纲上圆部分作为C级要求不变,现行高中教材中,除了直线系方程有少量介绍外,并未涉及圆系方程的相关内容,而圆系方程的思想对学生的思维能力有一定的挑战性,如果能灵活应用将会达到事半功倍的效果.下文先总结相关知识点,然后例谈几条用圆系帮助我们优化解题的题目.
①过直线 和圆 的交点的任意圆方程为: .
②过两圆 和 交点的任意圆的方程为: .
③当②中 时,方程即是过两圆公共弦所在的直线方程;两圆相切时,为两圆过切点的公切线方程.
例1、已知兩圆 与 相交于A、B两点,求直线AB的方程.
解:由题意,得 .当 时,即得 就是两圆公共弦所在的直线方程.
点评:因为两圆相交,AB所在的直线即为两圆的公共弦所在直线的方程,利用圆系知识很快解决问题,避免了先求两圆交点坐标,再由直线方程的两点式求出两圆的公共弦所在直线的方程.
例2 、求过圆 与 的交点,且圆心在直线 上的圆的方程.
解:设所求圆方程为: 整理得圆心坐标为 ,又圆心在直线 上,代人得 ,解得 ,故所求圆的方程为 .
点评:本题的常规方法需求出两圆的交点,再求圆心、半径.这样需多次解方程组,运算量颇大.而用本文知识点,可获简解.
例3 、直线 与圆 相交于 两点,以 为直径的圆经过原点,求 的值.
解:设以 为直径的圆方程为: 整理得圆心坐标为 ,又圆以 为直径,故圆心在直线 上,代人得 ,解得 ,故以 为直径的圆的方程为 ,又此圆过原点,代人得 .
点评:本题可以由以 为直径的圆经过原点,等价于 ,为此可依据 两点的坐标关系和韦达定理建立等式,求出参数 的值.但江苏高考回避韦达定理解题,故此题用圆系解决比较简便,避免繁琐的运算.
例4 、如图,过圆 上的动点 向圆 引两条切线 ,切点分别为 ,直线 与 轴、 轴分别交于 两点,求 面积的最小值.
解:设 为圆 上任一点,由题设知 在 以为直径的圆上,该圆的方程为 .而 是圆 和以 为直径的圆的公共弦,将这两圆方程相减得的方程为
(当 时,等号成立).
故 面积的最小值为1.
点评: 面积的变化是由直线 的变化而变化,而直线 为过 四点的圆与小圆的公共弦,由切线得 ,知 四点共圆于在 以为直径的圆.故设 点坐标为变量,利用基本不等式解题.
综上所述,通过以上例题及求解过程可发现,求过直线和圆的交点或圆与圆的交点的圆的方程时,用圆系方程来解可大大简化解题过程,甚至一语道破,显示出其独特的优势与魅力,这点对学生是极有吸引力的.圆系方程有效地帮助学生培养了学习兴趣,提高了思维能力,丰富了解题思路.
①过直线 和圆 的交点的任意圆方程为: .
②过两圆 和 交点的任意圆的方程为: .
③当②中 时,方程即是过两圆公共弦所在的直线方程;两圆相切时,为两圆过切点的公切线方程.
例1、已知兩圆 与 相交于A、B两点,求直线AB的方程.
解:由题意,得 .当 时,即得 就是两圆公共弦所在的直线方程.
点评:因为两圆相交,AB所在的直线即为两圆的公共弦所在直线的方程,利用圆系知识很快解决问题,避免了先求两圆交点坐标,再由直线方程的两点式求出两圆的公共弦所在直线的方程.
例2 、求过圆 与 的交点,且圆心在直线 上的圆的方程.
解:设所求圆方程为: 整理得圆心坐标为 ,又圆心在直线 上,代人得 ,解得 ,故所求圆的方程为 .
点评:本题的常规方法需求出两圆的交点,再求圆心、半径.这样需多次解方程组,运算量颇大.而用本文知识点,可获简解.
例3 、直线 与圆 相交于 两点,以 为直径的圆经过原点,求 的值.
解:设以 为直径的圆方程为: 整理得圆心坐标为 ,又圆以 为直径,故圆心在直线 上,代人得 ,解得 ,故以 为直径的圆的方程为 ,又此圆过原点,代人得 .
点评:本题可以由以 为直径的圆经过原点,等价于 ,为此可依据 两点的坐标关系和韦达定理建立等式,求出参数 的值.但江苏高考回避韦达定理解题,故此题用圆系解决比较简便,避免繁琐的运算.
例4 、如图,过圆 上的动点 向圆 引两条切线 ,切点分别为 ,直线 与 轴、 轴分别交于 两点,求 面积的最小值.
解:设 为圆 上任一点,由题设知 在 以为直径的圆上,该圆的方程为 .而 是圆 和以 为直径的圆的公共弦,将这两圆方程相减得的方程为
(当 时,等号成立).
故 面积的最小值为1.
点评: 面积的变化是由直线 的变化而变化,而直线 为过 四点的圆与小圆的公共弦,由切线得 ,知 四点共圆于在 以为直径的圆.故设 点坐标为变量,利用基本不等式解题.
综上所述,通过以上例题及求解过程可发现,求过直线和圆的交点或圆与圆的交点的圆的方程时,用圆系方程来解可大大简化解题过程,甚至一语道破,显示出其独特的优势与魅力,这点对学生是极有吸引力的.圆系方程有效地帮助学生培养了学习兴趣,提高了思维能力,丰富了解题思路.