圆的一般方程半径公式推导
来源 :华课网校 2024-06-21 10:04:27
中圆是我们生活中常见的几何图形之一,它具有许多特殊的性质和应用,如在建筑、制造、测量等领域中都有着广泛的应用。圆的一般方程是一元二次方程,可以表示平面上所有的圆,其中半径是一个重要的参数。本文将会推导圆的一般方程和半径的公式。
设圆的中心坐标为 $(a,b)$,半径为 $r$,圆上任一点的坐标为 $(x,y)$。由圆的定义可知,圆上任一点与圆心的距离等于半径 $r$,即:
$$\sqrt=r$$
两边平方得:
$$(x-a)^2+(y-b)^2=r^2$$
将左侧的平方项展开:
$$x^2-2ax+a^2+y^2-2by+b^2=r^2$$
整理之后得到圆的一般方程:
$$x^2+y^2+ax+by+c=0$$
其中 $a=-2a$,$b=-2b$,$c=a^2+b^2-r^2$。
现在来推导圆的半径公式。根据勾股定理,圆心到圆上任一点的距离等于 $(x-a)$ 和 $(y-b)$ 的平方和的平方根。因此,半径 $r$ 等于:
$$r=\sqrt$$
将 $r$ 的平方用圆的一般方程表示,得到:
$$r^2=(x-a)^2+(y-b)^2$$
整理之后可以得到:
$$r^2=x^2-2ax+a^2+y^2-2by+b^2$$
由圆的一般方程可知:
$$x^2+y^2+ax+by+c=0$$
将 $a=-2a$,$b=-2b$,$c=a^2+b^2-r^2$ 代入上式,得到:
$$r^2=x^2+y^2+2ax+2by+(a^2+b^2-r^2)$$
整理之后可以得到:
$$r=\sqrt$$
这就是圆的半径公式。通过圆的一般方程和半径公式,我们可以方便地描述和计算平面上的任意圆。
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