圆的一般方程
将圆的一般方程配方为标准式,求圆心和半径。通过完整例题区分圆、一个点与无实数解,并检查二次项系数和正负号。
考纲路径:几何与代数 › 平面解析几何 › 圆的方程与性质
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CSCA 数学公式解析
公式与说明
圆的一般方程:配方后再判断是否有圆
关键结论: 对实系数方程 x²+y²+Dx+Ey+F=0,配方得到 (x+D/2)²+(y+E/2)²=(D²+E²−4F)/4。右边大于 0 时,圆心为 (−D/2,−E/2),半径是右边的正平方根;等于 0 时只有一个点,小于 0 时没有实数点满足方程。
求圆心和半径的四步
- 先检查 x² 与 y² 的系数相同且非零,并且没有 xy 项。若公共系数为 A,应把整个方程除以 A,再使用 D、E、F 的公式。
- 把 x²+Dx 与 y²+Ey 分组,分别补上 (D/2)² 与 (E/2)²。等式另一边也要做相同的加法。
- 化为 (x−h)²+(y−k)²=K。只有 K>0 时才有半径为 √K 的圆;K=0 与 K<0 应分别讨论。
- 从括号中读出圆心 (h,k),再核对符号。可把结果展开回原式,或代入一个圆上的点检查。
例题:求 2x²+2y²+16x−12y=0 的圆心和半径
先把整个方程除以 2,得到 x²+y²+8x−6y=0。配方为 (x+4)²−16+(y−3)²−9=0,即 (x+4)²+(y−3)²=25。因此圆心为 (−4,3),半径为 5。点 (1,3) 到圆心的距离为 5,代回原方程也得到 0。若只改变标准化一般式中的常数 F,结果如下。
| x²+y²+8x−6y+F=0 中的 F | 配方后的右端 K=25−F | 实平面上的点集 |
|---|---|---|
| 0 | 25 | 圆心 (−4,3),半径 5 的圆 |
| 25 | 0 | 只有点 (−4,3) |
| 30 | −5 | 没有实数点 |
看到 x²+y² 还不足以断定方程表示圆。必须先标准化系数,再检查配方后右端是否严格大于零。
常见错误与边界情况
- 把 (x+4)² 中的 4 直接当作圆心横坐标。应与 (x−h)² 对照,得到 h=−4。
- 只把二次项除以公共系数,漏除一次项或常数项。这样得到的已不是原来的方程。
- 把右端 25 写成半径。它是半径的平方,半径为正数 5。
- 把 K=0 也当成半径为正的圆,或对 K<0 取实数平方根。前者退化为一个点,后者在实平面上没有解。
- 对 2x²+y²−1=0 直接套本公式。它的两个二次项系数不同,需要另行判断曲线类型。
方法参考与例题说明
最近复核:。配方法参考以上资料;本页数值例题与参数对照为 AICSCA 自编练习,不是官方考试原题。
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