Viết phương trình đường tròn biết tâm, bán kính, đường kính - Chuyên đề Toán 10
Ví dụ 1. Cho hai điểm A (5; -1); B (-3; 7). Đường tròn có đường kính AB có phương trình là:
A. x2 + y2 + 2x - 6y - 22 = 0. B. x2 + y2 - 2x - 6y - 22 = 0.
C. x2 + y2 - 2x - y + 1 = 0. D. Tất cả sai
Bài giải:
Tâm I của đường tròn là trung điểm AB nên tọa độ của I (1; 3).
Bán kính R = 1/2AB = = 4√ 2
Vậy phương trình đường tròn là: (x - 1)2 + (y - 3)2 = 32
Hay: x2 + y2 - 2x- 6y - 22 = 0.
Đáp án: B.
Ví dụ 2. Cho 2 điểm A (-4; 2) và B (2; -3). Tập hợp điểm M thỏa mãn có phương trình là
A. x2 + y2 + 2x + 6y + 1= 0. B. x2 + y2 - 6x - y + 1 = 0.
C. x2 + y2 - 2x - 6y – 10 = 0. D. x2 + y2 + 2x + y + 1 = 0.
Bài giải:
Ta có: (x + 4; y - 2); (x - 2; y + 3)
Theo giả thiết: MA2 + MB2 = 31
=> ( x + 4)2 + (y - 2)2 + (x - 2)2 + (y + 3)2 = 31
< => x2 + y2 + 2x + y + 1 = 0
Đáp án: D.
Ví dụ 3. Đường tròn tâm I (3; -2) và bán kính R = 2 có phương trình là:
A. ( x + 3)2 + (y + 2)2 = 2 B. (x - 3)2 + (y + 2)2 = 4
C. ( x + 3)2 + (y - 2)2 = 4 D. (x - 3)2 + (y - 2)2 = 4
Bài giải:
Phương trình đường tròn có tâm (3; -2), bán kính R = 2 là:
(x - 3)2 + (y + 2)2 = 4
Đáp án: B.
Ví dụ 4. Đường tròn tâm I (-1; 2) và đi qua điểm M (2; 1) có phương trình là:
A. x2 + y2 + 2x + 4y - 5 = 0. B. x2 + y2 + 2x - 4y - 5 = 0.
C. x2 + y2 + 2x + 4y + 5 = 0. D. x2 + y2 - 2x + 4y - 5 = 0.
Bài giải:
Đường tròn có tâm I (-1; 2) và đi qua M (2; 1) thì bán kính đường tròn là:
R = IM = = √ 10
=> phương trình đường tròn là: (x + 1)2 + (y - 2)2 = 10
< => x2 + y2 + 2x - 4y - 5 = 0.
Đáp án: B.
Ví dụ 5. Cho hai điểm A (5; -1) và B (-3; 7). Phương trình dường tròn có đường kính AB là... ?
A. x2 + y2 - 2x + 6y - 3 = 0. B. x2 +y2 - 2x - 6y - 22 = 0
C. x2 +y2 + 2x + 6y - 3 = 0 D. x2 +y2 + 2x + 6y - 15 = 0
Bài giải:
Tâm I của đường tròn là trung điểm của AB nên I có tọa độ (1; 3).
Bán kính: AB = = 4√ 2
=> Phương trình đường tròn là: (x - 1)2 + (y - 3)2 = 32 hay x2 +y2 - 2x - 6y - 22 = 0
Đáp án: B.
Ví dụ 6: Lập phương trình đường tròn đi qua điểm A (3; 1); B (5; 5) và tâm I nằm trên trục hoành?
A.(x - 1)2 + y2 = 16 B. (x - 10)2 + y2 = 50
C. (x + 1)2 + y2 = 17 D. (x - 10)2 + y2 = 50
Bài giải:
+ Tâm I của đường tròn nằm trên trục hoành nên tọa độ của I (a; 0).
⇒ Phương trình đường tròn (C): (x - a)2 + y2 = R2.
+ Điểm A (3; 1) thuộc (C) nên (3 - a)2 + 12 = R2 (1).
+ Điểm B (5; 5) thuộc (C) nên (5 - a)2 + 52 = R2 (2).
Lấy (1) - (2) => 4a - 40 = 0
⇔ 4a = 40 ⇔ a = 10
Thay a = 10 vào (1) ta được: R2 = 50.
Vậy phương trình đường tròn (C) là: (x - 10)2 + y2 = 50
Đáp án: D.
Ví dụ 7: Lập phương trình đường tròn đi qua điểm A (0; 1); B (1; 0) và tâm I nằm trên đường thẳng d: x + y + 2 = 0?
A. x2 + y2 - 2x + 2y - 1 = 0 B. x2 + y2 + 2x + 2y - 3 = 0
C. x2 + y2 + 4x - 3 = 0 D. Tất cả sai
Bài giải:
Giả sử phương trình đường tròn (C): x2 + y2 - 2ax - 2by + c = 0 (với a2 + b2 - c > 0)
Là đường tròn có tâm I (a; b).
+ Do điểm A (0; 1) thuộc đường tròn nên: 0 + 1 - 2b + c = 0 hay – 2b + c = - 1 (1)
+ Do điểm B (1; 0) thuộc đường tròn nên: 1 + 0 - 2a + c = 0 hay -2a + c = -1 (2)
+ Do tâm I thuộc đường thẳng d: x + y + 2 = 0 nên a + b + 2 = 0 (3).
Từ (1); (2) và (3) ta có hệ phương trình:
⇒ Phương trình đường tròn cần tìm là: x2 + y2 + 2x + 2y - 3 = 0
Đáp án: B.
C. Bài tập vận dụng
Câu 1: Tìm phương trình đường tròn có tâm I (3; -1) và bán kính R = 2?
A. (x + 3)2 + (y - 1)2 = 4. B. (x - 3)2 + (y - 1)2 = 4.
C. (x - 3)2 + (y + 1)2 = 4. D. (x + 3)2 + (y + 1)2 = 4.
Đáp án: C
Phương trình đường tròn có tâm I (3; -1), bán kính R = 2 là:
(x - 3)2 + (y + 1)2 = 4
Câu 2: Phương trình đường tròn tâm I (-1; 2) và đi qua điểm M (2; 1) là?
A. x2 + y2 + 2x - 4y - 5 = 0 B. x2 + y2 + 2x - 4y - 3 = 0
C. x2 + y2 - 2x - 4y - 5 = 0 D. x2 + y2 + 2x + 4y - 5 = 0
Đáp án: A
+ Đường tròn có tâm I (-1; 2) và đi qua M (2; 1) thì có bán kính là:
R = IM = = √ 10
+ Khi đó đường tròn có phương trình là:
(x + 1)2 + (y - 2)2 = 10 ⇔ x2 + y2 + 2x - 4y - 5 = 0
Câu 3: Phương trình đường tròn tâm I (1; 4) và đi qua điểm B (2; 6) là?
A. (x + 1)2 + (y + 4)2 = 5 B. (x - 1)2 + (y - 4)2 = √ 5
C. (x + 1)2 + (y + 4)2 = √ 5 D. (x - 1)2 + (y - 4)2 = 5
Đáp án: D
Đường tròn có tâm I (1; 4) và đi qua B (2; 6) thì có bán kính là:
R = IB = = √ 5
Khi đó đường tròn có phương trình là: (x - 1)2 + (y - 4)2 = 5
Câu 4: Cho điểm M (x; y) có . Tập hợp điểm M là:
A. Đường tròn tâm I (-1; 2) và R = 3. B. Đường tròn tâm I (-1; 2) và R = 2.
C. Đường tròn tâm I (-1; 2) và R = 4. D. Đường tròn tâm I (1; -2) và R = 4.
Đáp án: B
Ta có: M
⇒ (x + 1)2 + (y - 2)2 = 4cos2t + 4sin2t ⇔ (x + 1)2 + (y - 2)2 = 4 (sin2t + cos2t)
⇔ (x + 1)2 + (y - 2)2 = 4
Vậy tập hợp điểm M là phương trình đường tròn có tâm I (-1; 2), bán kính R = 2.
Câu 5: Cho hai điểm A (5; -1); B (-3; 7). Phương trình đường tròn có đường kính AB là?
A. x2 + y2 - 2x - 6y - 22 = 0 B. x2 + y2 - 2x - 6y + 22 = 0
C. x2 + y2 - 2x - y - 1 = 0 D. x2 + y2 + 6x + 5y + 1 = 0
Đáp án: A
Đường tròn (C) có đường kính AB nên tâm I của đường tròn là trung điểm AB
⇒ Tọa độ điểm I:
⇒ I (1; 3)Bán kính R = AB = = 4√ 2
Vậy phương trình đường tròn là:
(x - 1)2 + (y - 3)2 = 32 ⇔ x2 + y2 - 2x - 6y - 22 = 0
Câu 6: Cho hai điểm A (- 4; 2) và B (2; -3). Tập hợp điểm M (x; y) thỏa mãn:
MA2 + MB2 = 31 có phương trình là... ?
A. x2 + y2 + 2x + 6y + 1 = 0 B. x2 + y2 - 6x - 5y + 1 = 0
C. x2 + y2 - 2x - 6y - 22 = 0 D. x2 + y2 + 2x + y + 1 = 0
Đáp án: D
Ta có: MA2 = (x + 4)2 + (y - 2)2 và MB2 = (x - 2)2 + (y + 3)2
Để MA2 + MB2 = 31
⇔ (x + 4)2 + (y - 2)2 + (x - 2)2 + (y + 3)2 = 31 ⇔ x2 + y2 + 2x + y + 1 = 0
Câu 7: Tìm phương trình đường tròn đi qua hai điểm A (1; 2); B (2; 1) và tâm nằm trên đường thẳng (d): 3x + 4y + 7 = 0?
A. x2 + y2 + 2x + 2y - 11 = 0 B. x2 + y2 – 2x + 2y - 11 = 0
C. x2 + y2 + 2x - 2y - 11 = 0 D. x2 + y2 – 2x - 2y – 11 = 0
Đáp án: A
+ Gọi phương trình đường tròn cần tìm (C): x2 + y2 - 2ax - 2by + c = 0 (a2 + b2 - c > 0).
Đường tròn này có tâm I (a; b).
+ Do tâm I nằm trên đường thẳng d: 3x + 4y + 7 = 0 nên 3a + 4b + 7 = 0 (1).
+ Do điểm A (1; 2) nằm trên đường tròn nên:
1 + 4 - 2a - 4b + c = 0 hay -2a - 4b + c = - 5 (2)
+ Do điểm B (2; 1) nằm trên đường tròn nên:
4 + 1 - 4a - 2b + c = 0 hay – 4a - 2b + c = -5 (3)
Từ (1); (2) và (3) ta có hệ:
⇒ Phương trình đường tròn cần tìm là:
x2 + y2 + 2x + 2y - 11 = 0
Câu 8: Biết đường tròn (C) đi qua A (1; 2); B (3; 1) và tâm I nằm trên trục tung. Xác định tâm đường tròn?
A. I (0; -2) B. I (0; 1) C. I (0; -5/2) D. I (0; 3/2)
Đáp án: C
+ Do tâm I đường tròn nằm trên trục tung nên I (0; a).
⇒ Phương trình đường tròn có dạng: x2 + (y - a)2 = R2
+ Điểm A (1; 2) thuộc đường tròn (C) nên:
12 + (2 - a)2 = R2 hay a2 - 4a - R2 = - 5 (1)
+ Điểm B (3; 1) thuộc đường tròn (C) nên:
32 + (1 - a)2 = R2 hay a2 – 2a – R2 = - 10 (2)
+ Lấy (1) trừ (2) vế trừ vế ta được:
- 2a = 5 ⇔ a = -5/2
⇒ Tâm đường tròn là I (0; -5/2 )