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文檔簡介

一、隱圓模型的核心價值與應用場景在高中數(shù)學解析幾何中,隱圓模型是一類“動點軌跡為圓,但條件未直接以圓的標準方程呈現(xiàn)”的問題。這類問題常作為高考選擇、填空題的壓軸題出現(xiàn),要求我們通過代數(shù)變形、幾何定理(如圓的定義、圓周角定理、斜率公式等)挖掘動點的軌跡本質,進而利用圓的性質(圓心、半徑、對稱性、切線、弦長等)簡化計算,避免復雜的代數(shù)運算。二、隱圓模型的核心類型與解題原理類型1:利用“圓的定義”——到定點的距離為定長原理:平面內(nèi)到定點的距離等于定長的點的軌跡為圓(圓心為定點,半徑為定長)。若條件以“距離的平方”“線段長度關系”等間接形式呈現(xiàn),需通過代數(shù)變形轉化為“到定點距離=定長”的形式。例題1:已知點\(P(x,y)\)滿足\((x-2)^2+(y+3)^2=16\),且點\(P\)到直線\(l:3x+4y-5=0\)的距離為\(d\),求\(d\)的最大值。解析:由方程\((x-2)^2+(y+3)^2=16\),可知\(P\)的軌跡是以\(O(2,-3)\)為圓心、\(r=4\)為半徑的圓。圓心\(O\)到直線\(l\)的距離\(d_0=\frac{|3\times2+4\times(-3)-5|}{\sqrt{3^2+4^2}}=\frac{|6-12-5|}{5}=\frac{11}{5}\)。圓上點到直線的最大距離為“圓心到直線的距離+半徑”,即\(d_{\text{max}}=\frac{11}{5}+4=\frac{31}{5}\)。類型2:動點到兩定點的“距離平方和”為定值原理:設定點\(A(x_1,y_1)\)、\(B(x_2,y_2)\),動點\(P(x,y)\)滿足\(PA^2+PB^2=k\)(\(k\)為定值)。展開并配方后,軌跡為以\(AB\)中點為圓心、\(\sqrt{\frac{2k-AB^2}{4}}\)為半徑的圓(當\(2k>AB^2\)時)。例題2:已知點\(A(1,0)\)、\(B(-1,0)\),動點\(P(x,y)\)滿足\(PA^2+PB^2=4\),求\(P\)的軌跡方程。解析:由距離公式,\(PA^2=(x-1)^2+y^2\),\(PB^2=(x+1)^2+y^2\)。代入條件得:\((x-1)^2+y^2+(x+1)^2+y^2=4\)。展開化簡:\(x^2-2x+1+y^2+x^2+2x+1+y^2=4\),即\(2x^2+2y^2+2=4\),進一步得\(x^2+y^2=1\)。軌跡為以原點\((0,0)\)為圓心、\(1\)為半徑的圓。類型3:動點對定線段的“張角為定值”(圓周角定理)原理:若動點\(P\)對定線段\(AB\)的張角\(\angleAPB=\theta\)(定值),則\(P\)的軌跡為以\(AB\)為弦、對應圓周角為\(\theta\)的兩段圓?。ú话琝(A\)、\(B\))。特別地,當\(\theta=90^\circ\)時,\(\angleAPB=90^\circ\)等價于\(PA\perpPB\),軌跡為以\(AB\)為直徑的圓(除去\(A\)、\(B\))。例題3:已知點\(A(0,0)\)、\(B(2,0)\),動點\(P(x,y)\)滿足\(\angleAPB=90^\circ\),求\(P\)的軌跡方程(除去\(A\)、\(B\))。解析:由\(\angleAPB=90^\circ\),得\(\overrightarrow{PA}\cdot\overrightarrow{PB}=0\)(向量點積為0,即垂直)。\(\overrightarrow{PA}=(x,y)\),\(\overrightarrow{PB}=(x-2,y)\),故\(x(x-2)+y\cdoty=0\)?;喌茫篭(x^2-2x+y^2=0\),配方為\((x-1)^2+y^2=1\)。因\(P\)不與\(A\)、\(B\)重合,故軌跡為以\((1,0)\)為圓心、\(1\)為半徑的圓(除去\((0,0)\)和\((2,0)\))。類型4:動點到兩定點連線的“斜率之積為定值”原理:設定點\(A(x_1,y_1)\)、\(B(x_2,y_2)\),動點\(P(x,y)\)(\(x\neqx_1,x\neqx_2\))滿足\(k_{PA}\cdotk_{PB}=m\)(\(m\)為定值,\(m\neq0\))。利用斜率公式\(k=\frac{y-y_0}{x-x_0}\)展開后,軌跡通常為圓(或圓的一部分)。例題4:已知點\(A(1,0)\)、\(B(-1,0)\),動點\(P(x,y)\)(\(x\neq\pm1\))滿足\(k_{PA}\cdotk_{PB}=-1\),求\(P\)的軌跡方程。解析:斜率\(k_{PA}=\frac{y}{x-1}\),\(k_{PB}=\frac{y}{x+1}\),代入條件得\(\frac{y}{x-1}\cdot\frac{y}{x+1}=-1\)?;啠篭(\frac{y^2}{x^2-1}=-1\),即\(y^2=-x^2+1\),整理為\(x^2+y^2=1\)。因\(x\neq\pm1\),故軌跡為以原點為圓心、\(1\)為半徑的圓(除去\((1,0)\)和\((-1,0)\))。三、隱圓模型的解題策略總結1.“找圓心、定半徑”:通過代數(shù)變形(配方、展開、向量點積等)將條件轉化為圓的標準方程,明確圓心和半徑。2.“用圓的性質”:利用圓的對稱性、切線長定理、弦長公式、圓心到直線的距離等性質,簡化距離、角度、最值等問題的計算。3.“避復雜運算”:若直接用代數(shù)方法(如聯(lián)立方程)計算量大,優(yōu)先考慮隱圓模型,將動點軌跡轉化為圓后,用幾何方法求解。四、課后拓展訓練1.已知點\(P(x,y)\)滿足\((x-3)^2+(y-4)^2=(x+5)^2+(y-12)^2\),判斷\(P\)的軌跡是否為圓?若不是,說明軌跡類型;若是,求圓心和半徑。2.動點\(P\)對線段\(AB\)(\(A(3,0)\),\(B(-3,0)\))的張角為\(60^\circ\),求\(P\)的軌跡方程(提示:利用圓周角與圓心角的關系)。3.已知點\(A(2,3)\),\(B(4,5)\),動點\(P(x,y)

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