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 = a2 + b2 - r2得x2 + y2 + Dx + Ey+F = 0①
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
②(配方过程由学生去完成)这个方程是不是表示圆?
(1)当D2 + E2 - 4F>0时,方程②表示以为圆心,
为半径的圆;
(2)当D2 + E2 - 4F = 0时,方程只有实数解,即只表示一个点;
(3)当D2 + E2 - 4F<0时,方程没有实数解,因而它不表示任何图形.
综上所述,方程x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0表示的曲线不一定是圆.
只有当D2 + E2 - 4F>0时,它表示的曲线才是圆,我们把形如x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0的表示圆的方程称为圆的一般方程. 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
(2)4x2 + 4y2 - 4x + 12y + 11 = 0
解析:(1)将原方程变为
x2 + y2 - x + 3y += 0
D = -1,E =3,F =.
∵D2 + E2 - 4F = 1>0
∴此方程表示圆,圆心(,),半径r =.
(2)将原方程化为
x2 + y2 - x + 3y += 0
D = -1,E =3,F =.
D2 + E2 - 4F = -1<0
∴此方程不表示圆. 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.
解:设所求的圆的方程为:x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0
∵A (0,0),B (1,1),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的方程,可以得到关于D、E、F的三元一次方程组:
即
解此方程组,可得:D= -8,E=6,F = 0
∴所求圆的方程为:x2 + y2 - 8x + 6y = 0
;
.
得圆心坐标为(4,-3).
或将x2 + y2 - 8x + 6y = 0左边配方化为圆的标准方程,(x - 4)2 + (y + 3)2 = 25,从而求出圆的半径r = 5,圆心坐标为(4,-3).