高中數(shù)學(xué)圓的重要知識點(diǎn)及公式有哪些？

哎，你高中數(shù)學(xué)學(xué)到圓這一章的時候，有沒有突然覺得腦子轉(zhuǎn)不過彎？明明畫個圓那么簡單，為什么題目能出得那么難？別慌！今天咱們就來把“圓”這個知識點(diǎn)徹底掰開揉碎，用最接地氣的方式講清楚，放心，不用背公式背到頭疼，咱們從理解出發(fā)，一步步來！

第一個核心問題：圓到底是個啥？

（圖片來源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

你可能覺得，圓不就是“一個點(diǎn)到另一個點(diǎn)距離相等”的圖形嗎？沒錯！但數(shù)學(xué)上的定義更嚴(yán)謹(jǐn)：平面上所有到一個固定點(diǎn)（圓心）距離等于定長（半徑）的點(diǎn)的集合，就是圓，說白了，圓的核心就倆東西——圓心和半徑，比如你拿圓規(guī)畫圓，針尖扎的那點(diǎn)就是圓心，圓規(guī)張開的角度決定半徑。

（這時候你可能要問了：那圓的方程怎么來的？）

別急！假設(shè)圓心坐標(biāo)是（a,b），半徑是r，那么根據(jù)定義，圓上任意一點(diǎn)（x,y）到圓心的距離必須等于r，用距離公式表達(dá)就是：

√[(x-a) + (y-b)] = r

兩邊平方后，得到圓的標(biāo)準(zhǔn)方程：(x-a) + (y-b) = r。

舉個栗子：圓心在（2,3），半徑是5的圓，方程就是(x-2) + (y-3) = 25，是不是挺直觀的？

第二個知識點(diǎn)：圓的一般方程長啥樣？

剛才的標(biāo)準(zhǔn)方程雖然好用，但考試?yán)锔�常見的是“一般方程”：x + y + Dx + Ey + F = 0，這時候你可能會懵：這方程怎么看出圓心和半徑啊？

別慌！其實(shí)只要用配方法把標(biāo)準(zhǔn)方程展開就能得到一般式，比如標(biāo)準(zhǔn)方程(x-2) + (y-3) = 25展開后變成x -4x +4 + y -6y +9 =25，整理后就是x + y -4x -6y -12=0。

反過來，如果給你一般方程，想找圓心和半徑的話，記住這個口訣：圓心坐標(biāo)是(-D/2, -E/2)，半徑r = √[(D+E-4F)/4]，不過要注意，只有當(dāng)D + E -4F >0時，這個方程才表示一個真實(shí)的圓，否則可能是個虛圓或者一個點(diǎn)！

第三個重點(diǎn)：圓和直線的位置關(guān)系

圓和直線的關(guān)系，說白了就三種可能：相離、相切、相交，怎么判斷呢？核心方法是算圓心到直線的距離d和半徑r的關(guān)系：

- 如果d > r → 相離（沒交點(diǎn)）

- 如果d = r → 相切（一個交點(diǎn)）

- 如果d < r → 相交（兩個交點(diǎn)）

舉個實(shí)際例子：圓x + y =9（半徑3，圓心在原點(diǎn)），直線y = 2x +5，圓心到直線的距離d = |0 -0 +5| / √(2 +1) =5/√5 ≈2.24，因?yàn)?.24 <3，所以直線和圓相交，這時候用聯(lián)立方程還能求出兩個交點(diǎn)坐標(biāo)，考試常考！

第四個必考問題：圓的切線方程怎么求？

這個問題簡直是高頻考點(diǎn)！比如題目說：“過點(diǎn)P(3,4)作圓x + y =25的切線，求方程”，這時候分兩種情況：

1、點(diǎn)P在圓上：切線方程直接用xx + yy = r，比如P(3,4)代入就是3x +4y =25，這就是切線方程。

2、點(diǎn)P在圓外：這時候得用代數(shù)法或幾何法，比如用點(diǎn)斜式設(shè)切線方程y =kx +c，然后聯(lián)立圓方程，要求判別式Δ=0（保證相切），不過更快的辦法是用圓心到切線的距離等于半徑的條件，直接代入公式。

（這時候你可能會吐槽：公式太多記不住啊！）

其實(shí)只要理解原理，公式都是推導(dǎo)出來的，比如用距離公式求切線方程，本質(zhì)就是保證直線到圓心的距離等于半徑，再結(jié)合點(diǎn)P的位置，推導(dǎo)過程雖然麻煩，但理解了就能舉一反三！

第五個實(shí)用技巧：弧長和扇形面積

圓不僅是幾何圖形，還和實(shí)際生活息息相關(guān)，比如算鐘表分針走過的軌跡長度，或者披薩切塊的大小，都得用到弧長公式和扇形面積公式：

弧長L = θ·r（θ是圓心角弧度值）

扇形面積S = θr

舉個接地氣的例子：一個半徑10cm的披薩，切下一塊60°的角，對應(yīng)的弧長就是(π/3)*10 ≈10.47cm，面積是*(π/3)*100 ≈52.36cm，不過要注意，這里的θ必須用弧度制，如果是角度記得先轉(zhuǎn)換（比如60°=π/3弧度）！

第六個隱藏考點(diǎn)：圓與圓的位置關(guān)系

兩個圓之間可能外離、外切、相交、內(nèi)切、內(nèi)含，判斷方法是比較圓心距d和兩圓半徑r1、r2的關(guān)系：

外離：d > r1 + r2

外切：d = r1 + r2

相交：|r1 - r2| < d < r1 + r2

內(nèi)切：d = |r1 - r2|

內(nèi)含：d < |r1 - r2|

比如圓A：(x-1) + y=4（半徑2），圓B：x + (y+2)=9（半徑3），圓心距d=√[(1-0) + (0+2)] =√5≈2.24，因?yàn)?.24 < |3-2|=1？

不對，這里要注意，其實(shí)d=√5≈2.24，而|r1 - r2|=1，所以d >1且d <5（r1 + r2=5），所以兩圓相交！

個人觀點(diǎn)時間

學(xué)圓這一章，很多人容易陷進(jìn)公式里，覺得“不就是套公式嗎”，但我覺得，圓的核心其實(shí)是幾何直觀，比如看到切線，就想象成剛好“擦邊”的直線；看到兩圓相交，就聯(lián)想兩個呼啦圈碰在一起的樣子，數(shù)學(xué)公式只是工具，真正重要的是背后的空間想象能力。

圓的考題雖然變化多端，但萬變不離其宗——抓住圓心、半徑、距離這三個關(guān)鍵詞，再復(fù)雜的題也能拆解成基礎(chǔ)步驟，所以新手小白們千萬別怕，從畫圖開始，多動手算幾個例子，你會發(fā)現(xiàn)圓其實(shí)比二次函數(shù)友好多了！（畢竟圓再怎么轉(zhuǎn)，對稱性永遠(yuǎn)在那兒撐腰呢！）