圆的几何特征在解题中的应用

来源 :中国校外教育·综合(上旬) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tomjerry2005
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  利用“圆”的代数与几何特点解题,把握圆的方程与几何特征;学会数形结合的解题思想。探讨利用圆的特性能够解决的几大类问题。不但充分地发挥了圆的几何优势,而且是题目易于求解。
  数形结合圆的方程几何图形在解析几何中,圆占有很重要的地位,认真把握圆的方程与几何特征,利用圆的特征,解决某些问题,可以达到事半功倍的效果。
  一、利用圆的几何图形来求最值
  例1.设实数x,y满足x+y≥0
  x2 + y2≤1 ,则z=2x+y的范围是什么?
  解析:由不等式组画出可行域(如图),
  z=2x+y,作出直线2x+y=0,当2x+y=0
  平移至l1位置时z最小由已知得
  A(-22,22),∴zmin =-22
  当2x+y=0平移至l2位置时z最大,
  d=z22+12=1∴z=5∴zmax =5
  分析:本题应注意x2+y2≤1表示圆面(包括边界)与x+y≥0结合取公共区域为一个半圆,所以在解题时一定看清是否包含“=”。
  二、利用圆的半径求值
  例2.动点P(x,y)在椭圆x225+y216=1上,F为其右焦点,FM→=1,且PM→·FM→=0,则PM→的最小值为()
  解析:FM→中点M的轨迹是以F为圆心,
  1为半径的圆,当动点P为椭圆右顶点时,PF最小,又P⊥F,PM→=PF→2-12,Pmin=a-c代入Pmin=(5-3)2-12=3
  分析:此题抓住了FM=1的关键点,而F为定点,M为动点。所以,由圆的定义而得出结论,解题时要深刻领悟圆的“两定”。
  三、利用圆的方程特征求参数范围
  例3.若x的不等式1-x2≥x+t的解集为空集。则实数t的取值范围是:
  解析:令y=1-x2 ①,y=x+t ② ,
  由①得x2+y2=1(y≥0)表示半圆,
  与②直线的位置关系如图所示,
  由此可知,当t>2时1-x2≥x+t解集为φ。
  分析:此题若利用1+x2≥(x+t)2讨论,问题就太繁琐了,所以解题时抓住了圆的方程特征,数形结合,减少了计算量。
  四、利用圆与距离的关系解题
  例4.已知f(x)是奇函数且是R上的增函数,若f(x2-2x)≤f(y2-2y)(x,y∈R),则x2+y2的最大值是( )
  A.3B.22 C.8 D.12
  解析:由函数的奇偶性、单调性得:x2-2x≤y2-2y,即(x-1)2+(y-1)2≤2,表示圆心C(1,1)半径为2的圆面,而x2+y2看做圆C上的点与原点距离的平方,圆上最远处为直径。所以(x2+y2)max=OP2=(22)2=8
  分析:此题要看清Z=x2+y2表示圆面(包括边界)与原点距离的平方,而不能看作圆。
  五、把代数问题划归成与圆有关问题解决
  例5.在ΔABC中,已知AB=1,BC=2,则角C的取值范围是( )
  A.0<C≤π6B.0<C≤π2C.π6<C<π2 D.π6<C<π3
  解析:如图所示AB=1,BC=2, A在以B为圆心,半径为1的圆上(与B、C不共线),当直线AC⊥BA时,角C最大是π6,
  所以C∈(0,π6]
  例6.ΔABC中,若AB=2,AC=2BC,求面积SΔABC最大值。
  解析:如图,建立直角坐标系,设C(x , y)AC=2BC,
  所以,(x+1)2+y2=2(x-1)2+2y2
  整理得:(x-3)2+y2=8(y≠0)
  C点轨迹是以(3,0)为圆心,半径为的圆(除去与x轴交点),AB为定值2,所以C在C1与C2位置时SΔABC最大,最大值为12×2×22=22。
  分析:这两题是将解三角形问题与圆有机结合起来,从而使解觉方法更为简单化,平时要注意各知识点间的彼此联系。
  参考文献:
  [1]《圆的方程》必修二.
  [2]中学数学教学参考.
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