4.1.2圆的一般方程
三维目标:
知识与技能 : (1)在掌握圆的标准方程的基础上,理解记忆圆的一般方程
的代数特征,由圆的一般方程确定圆的圆心半径.掌握方程x+y2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件.
2
(2)能通过配方等手段,把圆的一般方程化为圆的标准方程.能
用待定系数法求圆的方程。
(3):培养学生探索发现及分析解决问题的实际能力。
过程与方法:通过对方程x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆的条件的探究,培养学生探索发现及
分析解决问题的实际能力。
情感态度价值观:渗透数形结合、化归与转化等数学思想方法,提高学生的整体素质,激励
学生创新,勇于探索。
教学重点:圆的一般方程的代数特征,一般方程与标准方程间的互化,根据已
知条件确定方程中的系数,D、E、F.
教学难点:对圆的一般方程的认识、掌握和运用
王新敞教 具:多媒体、实物投影仪 王新敞教学过程:
课题引入:
问题:求过三点A(0,0),B(1,1),C(4,2)的圆的方程。
利用圆的标准方程解决此问题显然有些麻烦,得用直线的知识解决又有其简单的局限性,那么这个问题有没有其它的解决方法呢?带着这个问题我们来共同研究圆的方程的另一种形式——圆的一般方程。
探索研究:
请同学们写出圆的标准方程:
(x-a)2+(y-b)2=r2,圆心(a,b),半径r.
把圆的标准方程展开,并整理:
x2+y2-2ax-2by+a2+b2-r2=0.
取D??2a,E??2b,F?a?b?r得
222x2?y2?Dx?Ey?F?0 ①
这个方程是圆的方程.
反过来给出一个形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的方程,它表示的曲线一定是圆吗? 把x2+y2+Dx+Ey+F=0配方得
D2E2D2?E2?4F(x?)?(y?)? ② (配方过程由学生去完成)这个方程是不是
224表示圆?
(1)当D2+E2-4F>0时,方程②表示(1)当D2?E2?4F?0时,表示以(--1ED2?E2?4F为半径的圆; )为圆心,22D,2(2)当D?E?4F?0时,方程只有实数解x??(-ED,-);
2222DE,y??,即只表示一个点22(3)当D?E?4F?0时,方程没有实数解,因而它不表示任何图形 22王新敞综上所述,方程x?y?Dx?Ey?F?0表示的曲线不一定是圆 22王新敞22只有当D?E?4F?0时,它表示的曲线才是圆,我们把形如x?y?Dx?Ey?F?022的表示圆的方程称为圆的一般方程?x?1??y?4
22王新敞我们来看圆的一般方程的特点:(启发学生归纳) (1)①x2和y2的系数相同,不等于0. ②没有xy这样的二次项.
(2)圆的一般方程中有三个特定的系数D、E、F,因之只要求出这三个系数,圆的方程就确定了.
(3)、与圆的标准方程相比较,它是一种特殊的二元二次方程,代数特征明显,圆的标准方程则指出了圆心坐标与半径大小,几何特征较明显。 知识应用与解题研究:
例1:判断下列二元二次方程是否表示圆的方程?如果是,请求出圆的圆心及半径。
?1?4x2?4y2?4x?12y?9?0 22?2?4x?4y?4x?12y?11?0学生自己分析探求解决途径:①、用配方法将其变形化成圆的标准形式。②、运用圆的一般方程的判断方法求解。但是,要注意对于?1?4x2?4y2?4x?12y?9?0来说,这里的
9D??1,E?3,F?而不是D=-4,E=12,F=9.
4例2:求过三点A(0,0),B(1,1),C(4,2)的圆的方程,并求这个圆的半径长和圆心坐标。
分析:据已知条件,很难直接写出圆的标准方程,而圆的一般方程则需确定三个系数,而条件恰给出三点坐标,不妨试着先写出圆的一般方程 王新敞解:设所求的圆的方程为:x?y?Dx?Ey?F?0
22,),C(4,2)在圆上,所以它们的坐标是方程的解.把它们的坐标代入上面∵A(0,0),B(11的方程,可以得到关于D,E,F的三元一次方程组,
?F?0?即?D?E?F?2?0 ?4D?2E?F?20?0?解此方程组,可得:D??8,E?6,F?0 王新敞∴所求圆的方程为:x?y?8x?6y?0 22王新敞r?1DFD2?E2?4F?5;??4,???3 222王新敞得圆心坐标为(4,-3).
22或将x?y?8x?6y?0左边配方化为圆的标准方程,(x?4)?(y?3)?25,从而
22求出圆的半径r?5,圆心坐标为(4,-3) 学生讨论交流,归纳得出使用待定系数法的一般步骤: ①、根据提议,选择标准方程或一般方程;
②、根据条件列出关于a、b、r或D、E、F的方程组; ③、解出a、b、r或D、E、F,代入标准方程或一般方程。
王新敞例3、已知线段AB的端点B的坐标是(4,3),端点A在圆上?x?1??y?4运动,求
22线段AB的中点M的轨迹方程。
分析:如图点A运动引起点M运动,而点A在已知圆上运动,点A的坐标满足方程