Lý thuyết phương trình đường tròn


1.Lập phương trình đường tròn có tâm và bán kính cho trước

1. Lập phương trình đường tròn có tâm và bán kính cho trước

Phương trình đường tròn có tâm \(I(a; b)\), bán kính \(R\) là :

$${(x - a)^2} + {(y - b)^2} = {R^2}$$

2. Nhận xét

Phương trình đường tròn  \({(x - a)^2} + {(y - b)^2} = {R^2}\)  có thể được viết dưới dạng 

$${x^2} + {y^2} - 2ax - 2by + c = 0$$

trong đó \(c = {a^2} + {b^2} - {R^2}\)

\( \Rightarrow \) Điều kiện để phương trình \({x^2} + {y^2} - 2ax - 2by + c = 0\) là phương trình đường tròn \((C)\) là: \({a^2} + {b^2}-c>0\). Khi đó, đường tròn \((C)\) có tâm \(I(a; b)\) và bán kính \(R = \sqrt{a^{2}+b^{2} - c}\)

3. Phương trình tiếp tuyến của đường tròn

Cho điểm \({M_0}({x_0};{y_0})\) nằm trên đường tròn \((C)\) tâm  \(I(a; b)\).Gọi \(∆\) là tiếp tuyến với \((C)\) tại \(M_0\)

Ta có \(M_0\) thuộc \(∆\) và vectơ \(\vec{IM_{0}}=({x_0} - a;{y_0} - b)\) là vectơ  pháp tuyến cuả \( ∆\)

Do đó  \(∆\) có phương trình là:

$({x_0} - a)(x - {x_0}) + ({y_0} - b)(y - {y_0}) = 0$      (1)

Phương trình (1) là phương trình tiếp tuyến của đường tròn \({(x - a)^2} + {(y - b)^2} = {R^2}\)  tại điểm \(M_0\) nằm trên đường tròn.

 

4. Bài tập về phương trình đường tròn

Bài 1: Cho đường cong (Cm): x2+y2-2mx-4(m-2)y+6-m=0. Tìm điều kiện của m để (Cm) là phương trình đường tròn.

Lời giải: 

Điều kiện để \((C_m)\) là phương trình đường tròn là:

\(\eqalign{
& {a^2} + {b^2} - c > 0 \Leftrightarrow {m^2} + 4{\left( {m - 2} \right)^2} - \left( {6 - m} \right) > 0 \cr
& \Leftrightarrow 5{m^2} - 15m + 10 > 0 \Leftrightarrow \left[ \matrix{
m > 2 \hfill \cr
m < 1 \hfill \cr} \right. \cr} \)

Bài 2: Viết phương trình của đường tròn có tâm \(I\left( -3;4 \right)\)và bán kính \(R=2\)

Lời giải:

Phương trình của đường tròn có tâm \(I(-3;4)\) và bán kính \(R=2\) là: \({{(x+3)}^{2}}+{{(y-4)}^{2}}={{2}^{2}}\) hay\({{(x+3)}^{2}}+{{(y-4)}^{2}}-4=0\)

Bài 3: Phương trình nào sau đây là phương trình đường tròn?

A. \({{x}^{2}}+2{{y}^{2}}-4x-8y+1=0\)

B. \(4{{x}^{2}}+{{y}^{2}}-10x-6y-2=0\)

C. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x-8y+20=0\)                                     

D. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-4x+6y-12=0\)

Lời giải: 

\({{x}^{2}}+2{{y}^{2}}-4x-8y+1=0\) không phải là phương trình đường tròn. Vì \({{x}^{2}}:{{y}^{2}}=1:2\ne 1:2\) 

\(4{{x}^{2}}+{{y}^{2}}-10x-6y-2=0\) không phải là phương trình đường tròn. Vì \({{x}^{2}}:{{y}^{2}}=4:1\ne 1:2\)

\({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x-8y+20=0\)có \(a=1\,\,,b=4,\,\,c=20\). Ta thấy \(a,b,c\)không thỏa mãn điều kiện \({{a}^{2}}+{{b}^{2}}>c\). Đây không phải là một phương trình đường tròn. 

\({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-4x+6y-12=0\) có \(a=2,\,\,b=-3,\,\,c=-12\). Ta thấy \(a,b,c\) thỏa mãn điều kiện \({{a}^{2}}+{{b}^{2}}>c\). Đây là một phương trình đường tròn.

Chọn đáp án D.

Bài 4: Phương trình \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x+4y+1=0\)  là phương trình của đường tròn nào?

Lời giải:

\({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-2x+4y+1=0\) có hệ số \(a=1,b=-2,c=2\)  sẽ có tâm \(I\left( 1;-2 \right)\) và \(R=\sqrt{{{\left( -1 \right)}^{2}}+{{2}^{2}}-1}=2\)

Bài 5: Trong số các đường tròn có phương trình dưới đây, đường tròn nào đi qua gốc tọa độ\(O(0,0)\)?

A. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}=1.\) 

B.  \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-x-y+2=0\)

C. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-4x-4y+8=0.\)

D.  \({{(x-3)}^{2}}+{{(y-4)}^{2}}=25.\)

Lời giải: 

A. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}=1.\) Thay \(x=0,y=0\) ta có \({{0}^{2}}+{{0}^{2}}=2\) là mệnh đề sai.

B. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-x-y+2=0\). Thay \(x=0,y=0\) ta có \(2=0\) là mệnh đề sai.

C. \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-4x-4y+8=0.\) Thay \(x=0,y=0\) ta có \(8=0\) là mệnh đề sai.

D. \({{\left( x-3 \right)}^{2}}+{{\left( y-4 \right)}^{2}}=25.\) Thay \(x=0,y=0\) ta có \({{\left( -3 \right)}^{2}}+{{\left( -4 \right)}^{2}}=25\) là mệnh đề đúng. Vậy \({{\left( x-3 \right)}^{2}}+{{\left( y-4 \right)}^{2}}=25.\) đi qua gốc tọa độ.

Chọn đáp án D.

Bài 6: Viết phương trình đường tròn (C) có tâm \(I(2;-4)\)  và đi qua điểm \(A(1;3)\) 

Lời giải:

Ta có: \(R=IA=\sqrt{{{\left( 1-2 \right)}^{2}}+{{\left( 3+4 \right)}^{2}}}=\sqrt{50}\)

Phương trình đường tròn (C) có tâm \(I\left( 2;-4 \right)\)có bán kính \(R=\sqrt{50}\) là: \({{\left( x-2 \right)}^{2}}+{{\left( y+4 \right)}^{2}}=50.\)

Bài 7: Xác định mối quan hệ giữa điểm \(M(4;2)\)  và đường tròn \((C)\)  có phương trình \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-8x-6y+21=0\)

Lời giải:

Đường tròn \(\left( C \right)\) có phương trình \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-8x-6y+21=0\) sẽ có tâm \(I\left( 4;3 \right)\) bán kính \(R=\sqrt{{{4}^{2}}+{{3}^{2}}-21}=2\).

Ta có \(MI=\sqrt{{{\left( 4-4 \right)}^{2}}+{{\left( 2-3 \right)}^{2}}}=1<R=2\Rightarrow M\) nằm trong \(\left( C \right)\)

Bài 8: Viết phương trình đường tròn (C) có tâm \(O\left( 0;0 \right)\)  và đi qua điểm \(A(1;3)\)

Lời giải:

Ta có \(R=OA=\sqrt{{{\left( 1-0 \right)}^{2}}+{{\left( 3-0 \right)}^{2}}}=\sqrt{10}\)

Phương trình đường tròn (C) có tâm \(O\left( 0;0 \right)\) có bán kính \(R=\sqrt{10}\) là: \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}=10.\)

Bài 9: Viết phương trình đường tròn tâm I thuộc đường thẳng d có phương trình\(x-2y+5=0\)  và đi qua hai điểm\(A\left( 0;4 \right),\,B\left( 2;6 \right)\)

Lời giải:

Giả sử điểm \(I\left( {{x}_{I}};{{y}_{I}} \right)\) là tâm của đường tròn (C). Vì I nằm trên đường thẳng \(x-2y+5=0\) nên ta có \({{x}_{I}}-2{{y}_{I}}+5=0\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\)

Vì đường tròn (C) đi qua hai điểm \(A\left( 0;4 \right),\,\,B\left( 2;6 \right)\) nên ta có \(IA=IB\). Điều này tương đương với \(I{{A}^{2}}=I{{B}^{2}}\)  hay \({{\left( {{x}_{I}} \right)}^{2}}+{{\left( 4-{{y}_{I}} \right)}^{2}}={{\left( 2-{{x}_{I}} \right)}^{2}}+{{\left( 6-{{y}_{I}} \right)}^{2}}\Leftrightarrow {{x}_{I}}+{{y}_{I}}-6=0\,\,\,\left( 2 \right)\)

Từ (1) và (2) suy ra \(\left\{ \begin{array}{l}{x_I} - 2{y_I} + 5 = 0\\{x_I} + {y_I} - 6 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x_I} = \frac{7}{3}\\{y_I} = \frac{{11}}{3}\end{array} \right. \Rightarrow I\left( {\frac{7}{3};\frac{{11}}{3}} \right)\).

Mặt khác ta có \(R=IA=\sqrt{{{\left( \frac{7}{3} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{11}{3}-4 \right)}^{2}}}=\sqrt{\frac{50}{9}}\) 

Vậy (C) có dạng \(\left( C \right):{{\left( x-\frac{7}{3} \right)}^{2}}+{{\left( y-\frac{11}{3} \right)}^{2}}=\frac{50}{9}\)

Bài 10: Viết phương trình đường tròn (C) đi qua 3 điểm \(A(1;4),B(-4;0)\) và \(C(-2;2)\)

Lời giải:

Phương trình đường tròn đi qua 3 điểm là: \({{x}^{2}}+{{y}^{2}}-17x+21y-84=0\)


Bình chọn:
4.3 trên 167 phiếu

>> Xem thêm

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 10 - Xem ngay

Tham Gia Group Dành Cho 2K9 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí

>> Học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.