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巧用圆系方程 简化解题过程
巧用圆系方程 简化解题过程
四川省眉山中学校 谢维勇

  在解析几何中,符合特定条件的某些圆构成一个圆系,一个圆系所具有的共同形式的方程称为圆系方程。常用的圆系方程有如下几种:

 

  

为圆心的同心圆系方程

 

  

 

  过直线

与圆
的交点的圆系方程

 

  

 

  过两圆

和圆
的交点的圆系方程

 

  

 

  此圆系方程中不包含圆

,直接应用该圆系方程,必须检验圆
是否满足题意,谨防漏解。

 

  当

时,得到两圆公共弦所在直线方程

 

  

 

  为了避免利用上述圆系方程时讨论圆

,可等价转化为过圆
和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程

 

  

 

  在遇到过直线与圆,圆与圆交点的圆有关问题时,灵活选取上述各种圆系方程,可简化繁杂的解题过程。现不妨举两例简要说明。

 

  例1:已知圆

与直线
相交于
两点,
为坐标原点,若
,求实数
的值。

 

  分析:此题最易想到设出

,由
得到
,利用设而不求的思想,联立方程,由根与系数关系得出关于
的方程,最后验证得解。倘若充分挖掘本题的几何关系
,不难得出
在以
为直径的圆上。而
刚好为直线与圆的交点,选取过直线与圆交点的圆系方程,可极大地简化运算过程。

 

  解:过直线

与圆
的交点的圆系方程为:

 

  

,即

 

  

………………….

 

  依题意,

在以
为直径的圆上,则圆心(
)显然在直线
上,则
,解之可得

 

  又

满足方程,则

 

  故

 

  例2:求过两圆

的交点且面积最小的圆的方程。

 

  分析:本题若先联立方程求交点,再设所求圆方程,寻求各变量关系,求半径最值,虽然可行,但运算量较大。自然选用过两圆交点的圆系方程简便易行。为了避免讨论,先求出两圆公共弦所在直线方程。则问题可转化为求过两圆公共弦及圆交点且面积最小的圆的问题。

 

  解:圆

的公共弦方程为

 

  

,即

 

  过直线

与圆
的交点的圆系方程为

 

  

,即

 

  依题意,欲使所求圆面积最小,只需圆半径最小,则两圆的公共弦必为所求圆的直径,圆心

必在公共弦所在直线
上。即
,则

 

  代回圆系方程得所求圆方程

 

  总之,在求解过直线与圆,圆与圆交点的圆有关问题时,若能巧妙使用圆系方程,往往能优化解题过程,减少运算量,收到事半功倍的效果。 

2007-10-23  人教网
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