圆形方程

圆形

圆形很容易画:

画一条与圆心距离是"半径"
的曲线。

故此:

圆形上所有的点与圆心的距离
是相同的。

 

圆形的定义就是

圆形:在平面上所有与一中点等距的点的集合


圆形图

把圆心放在(a,b)

圆形就是所有与圆心(a,b)的距离为"r"的点(x,y)。

我们可以绝对精确地计算这些点的位置:

圆形图e

先画一个直角三角形(如图),然后用勾股定理 (a2 + b2 = c2):

(x−a)2 + (y−b)2 = r2

这是圆形方程的"标准式"

我们很容易便可以看到所有重要的信息:圆心 (a,b) 和 半径 r

例子:圆心在 (3,4) 和半径为 6 的圆形:

开始:

(x−a)2 + (y−b)2 = r2

代入 (a,b) 和 r:

(x−3)2 + (y−4)2 = 62

接着我们可以用代数运算去简化和重排方程,以得到我们想要的答案。

通用式

你可能不知道你在瞪着圆形的方程!

因为它可能不是像上面的"标准式"那么整齐。

比方,把值代入 a, b 和 r,然后展开

开始:   (x-a)2 + (y-b)2 = r2
     
以(例子)
a=1, b=2, r=3:
  (x-1)2 + (y-2)2 = 32
     
展开:   x2 - 2x + 1 + y2 - 4y + 4 = 9
     
合并同类项   x2 + y2 - 2x - 4y + 1 + 4 - 9 = 0

结果是:

x2 + y2 - 2x - 4y - 4 = 0

这是"乔装的"圆形方程!

所以若你看到像上面的方程,你应该想:"啊……可能是个圆形!"

用常数来代替数,我们可以把方程写成"通用式"

x2 + y2 + Ax + By + C = 0

把通用式转为标准式

假设我们有通用式的方程(像以上例子):

x2 + y2 - 2x - 4y - 4 = 0

我们怎样把它转变为标准式,像(x-a)2 + (y-b)2 = r2

答案是:为 x y 配方 (去看看!)……:

开始:   x2 + y2 - 2x - 4y - 4 = 0
     
xy 集合起来,
放到左边:
  (x2 - 2x) + (y2 - 4y) = 4

配方就是加中间的数的一半的平方。

(也加到右边,以确保方程的平衡!)

x 和 y 都做。

"x" 配方:   (x2 - 2x + (-1)2) + (y2 - 4y) = 4 + (-1)2
"y" 配方:   (x2 - 2x + (-1)2) + (y2 - 4y + (-2)2) = 4 + (-1)2 + (-2)2
     
简化:   (x2 - 2x + 1) + (y2 - 4y + 4) = 9
最后:   (x - 1)2 + (y - 2)2 = 32

方程转为标准式了!

单位圆

若圆心是在(0,0),并且半径是 1,我们得到:

单位圆

(x-a)2 + (y-b)2 = r2

(x-0)2 + (y-0)2 = 12

x2 + y2 = 1

这便是单位圆的方程

怎样用手画圆形

一、画圆心 (a,b)

二、画 4 个与圆心的距离是 "半径" 的点,位置为上、下、左、右

三、草拟!

例子:画 (x-4)2 + (y-2)2 = 25

圆形的方程是 (x-a)2 + (y-b)2 = r2

所以圆心是在 (4,2)

r225,所以半径是 √25 = 5

圆形图

我们来画:

接下来,用手尽量准确地草拟一个漂亮的圆形!

怎样在电脑上画圆形

我们需要把方程写成 "y="的格式。

我们会有两个方程(圆形的上半部和下半部),然后画出来。

例子:画 (x-4)2 + (y-2)2 = 25

圆心在 (4,2),半径是 √25 = 5

重新排列为 "y=":

开始:   (x-4)2 + (y-2)2 = 25
     
把 (x-4)2 移到右边:   (y-2)2 = 25 - (x-4)2
     
取平方根:   (y-2) = ± √[25 - (x-4)2]
    (注意 "正/负"号……
可能有两个平方根!)
     
把 "-2" 移到右边:   y = 2 ± √[25 - (x-4)2]

 

现在来画这两个方程,就会成为一个圆形:

看看这圆形的图

你也可以用我们的方程绘图器来一次性绘成圆形。