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- 2021-06-25 发布
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4、2、3 直线与圆的方程的应用(一)
【教学目标】
利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题
【教学重难点】
教学重点:直线的知识以及圆的知识
教学难点:用坐标法解决平面几何.
【教学过程】
一、复习准备:
(1) 直线方程有几种形式? 分别为什么?
(2) 圆的方程有几种形式?分别是哪些?
(3) 求圆的方程时,什么条件下,用标准方程?什么条件下用一般方程?
(4) 直线与圆的方程在生产.生活实践中有广泛的应用.想想身边有哪些呢?
(5) 如何用直线和圆的方程判断它们之间 的位置关系?
(6) 如何根据圆的方程,判断它们之间的位置关系?
二、讲授新课:
提出问题、自主探究
例 1、如图是一桥圆拱的示意图,根据提供信息完成以 下计算:圆拱跨度 AB=84 米,拱
高 A6P6=15 米,在建造时每隔 7 米需用一个支柱支撑,求:支柱 A3P3 的长度(精确到 0.01
米).
方法一:在 中 R2 =422 +(R-15)2 可求出半径 R,而在 中
,
∴ ,从而可求得 长度。
能否用学过的圆方程的有关知识来尝试求解?
方法二:先求圆的方程,再把求 长度看成 的纵坐标。
首先应建立坐标系。
如何建系?四种不同的建系方案:
OAARt 6∆ COPRt 3∆
222
3 21−= RCP
OACPPA 6333 −= 33 PA
33 PA 3P
分组解答,同学自选一种建系方案,同桌之间可以互相协作,相互探讨。
归纳总结、巩固步骤
总结解决应用问题的步骤:
(1)审题----分清条件和结论,将实际问题数学化;
(2)建模----将文字语言转化成数学语言或图形语言,找到与此相联系的数学知识,建立数
学模型;
(3)解模----求解数学问题,得出数学结论;
(4) 还原----根据实际意义检验结论,还原为实际问题.
流程图:
实际问题 数学问题 数学结论 实际问题结论
(审题) (建模) (解模) (还原)
变式训练:某圆拱桥的水面跨度 16 米,拱高 4 米。有一货船,装满货过桥,顶部宽 4 米,
水面以上高 3 米,请问此船能否通过?当卸完货返航时,船水面以上高 3.9 米,此时能否通过?
深入讨论、提炼思想
在上面问题求解过程中,我们通过“建系”,利用直线和圆的方程来完成平面几何 中的计
算。这一“新方法”在初等几何的证明中也非常有用,如证
明“平行四边形四条边的平方和等于两条对角线的平方和”,
再 看下例:
例 2、已知内接于圆 P 的四边形 ABCD 的对角线互相垂直, 于 ,探求线段
与 的数量关系。
(1) .
思 路 : 把 四 边 形 特 殊 化 , 看 成 正 方 形 , 那 么 圆 心 与 正 方 形 的 中 心 重 合 , 此 时
.
对于一般情形,这个结论正确吗?作如下猜想:“已知内接于圆的四边形的对角线互相
垂直,求证圆心到一边的距离等于这条边所对边边长一半”,能否用学过的平面几何知识加以
证明?
证明:(平面几何法)连接 AP 并延长交圆 P 于点 F,连接 DF,CF,
∵∠3=∠4 ∴在 Rt⊿ADF 和 Rt⊿AHB 中∠1=∠2
∵ ∠5=∠1+ ∠7, ∠6=∠2+ ∠7 ∴ ∠5= ∠6 ①
又∵∠ACF=900 且 ∠CHD=900 ∴ CF∥BD ②
由① ②可得四边形 CFDB 为等腰梯形∴|CB|=|FD| 又∵|FD|=2|PE| ∴|BC|=2|PE |
用“建系”这一新工具尝试
证明:(解析几何法)以 AC,BD 交点为坐标原点,所在直线为坐标轴建立平面直角坐标
系,设 , , , .
用勾股定理, ,其中 为 中点;
先求出圆心 P 的坐标及直线 AD 的方程,然后用点到直线距离公式求 PE 的长;先求出圆
心 P 与点 E 的坐标,再用两点间距离公式求 PE 的长。
设圆方程为(x-m )2 + (y-n)2 =r2,考虑到圆与 轴交于 、 两点,令 y=0,得关于 的一元
二次方程 x2-2mx+(m2+n2- r2)=0,然后利用韦达定理可得圆心的横坐标 ,同理可得圆
心的纵坐标 。
应用圆的方程求圆心坐标,正是圆方程的具体应用。
过圆心作两坐标轴的垂线,利用垂径定理来解决,很快可以求出
圆心的 坐标 。
ADPE ⊥ E PE
BC
BCPE 2
1=
BCPE 2
1=
)0,(aA ),0( bB )0,(cC )0,(dD
22 AERPE −= E AD
x A C x
2
cam
+=
2
dbn
+=
P )2,2( dbca ++
变式练习:设 为 的中点,则 ,如何用代数方法证明这一结论呢?
还能有什么其他发现?
(1)若圆内接四边形的两条对角线互相垂直,则一组对
边的平方和等于另一组对边的平方和;
(2)若圆内接四边形的两条对角线互相垂直,则两条对
角线之积等于两组对边之积的和;
(3)若圆内接四边形的两条对角线互相垂直,则经过对
角线交点作其中一边的垂线,一定平分这一条边的对边。
......
课堂小结:
(1)直线与圆的方程在实际问题和平面几何中的一些应用;
(2)解决实际问题的具体步骤------审题、建模、解模、还原;
(3)解决几何问题的新方法------解析法,主要数学思想是通过代数方法研究几何问题,
达到数形结合的一种完美境界。用坐标法解决平面几何问题的“三步曲”:
第一步:建立适当的坐标系,用坐标和方程表示问题中的几何元素,将平面几何问题转
化为代数问题;
第二步:通 过代数运算,解决代数问题;
第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论;
【板书设计】
一、指数函数
1.定义
2. 图像
3. 性质
二、例题
例 1
变式 1
例 2
变式 2
【作业布置】
习题 4.2B 组的 2、3、4 题
Q BC PEQH //
4.2.3直线与圆的方程的应用导学案(一)
课前预习学案
一、预习目标:利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题
二、预习内容:
(1)直线方程有几种形式? 分别为什么?
(2) 圆的方程有几种形式?分别是哪些?
(3) 求圆的方程时,什么条件下,用标准方程?什么条件下用一般方程?
(4) 直线与圆的方程在生产.生活实践中有广泛的应用.想想身边有哪些呢?
(5) 如何用直线和圆的方程判断它们之间的位置关系?
(6) 如何根据圆的方程,判断它们之间的位置关系?
三、提出疑惑
1、 ;
2、 ;
3、 。
课内探究学案
一、学习目标:利用直线与圆的位置关系及圆与圆的位置关系解决一些实际问题
学习重难点:直线的知识以及圆的知识
二、讲授新课:
例 1 、如图是一桥圆拱的示意图,根据提供信息完成以下计算:圆拱跨度 AB=84 米,拱
高 A6P6=15 米,在建造时每隔 7 米需用一个支柱支撑,求:支柱 A3P3 的长度(精确到 0.01
米).
变式训练:某圆拱桥的水面跨度 16 米,拱高 4 米。有一货船, 装满货过桥,顶部宽 4 米,
水面以上高 3 米,请问此船能否通过?当卸完货返航时,船水面以上高 3.9 米,此时能否通过?
例 2、已知内接于圆 P 的四边形 ABCD 的对角线互相垂直, 于 ,探求线段
与 的数量关系。
(1) .
思 路 : 把 四 边 形 特 殊 化 , 看 成 正 方 形 , 那 么 圆 心 与 正 方 形 的 中 心 重 合 , 此 时
.
对于一般情形,这个结论正确吗?作如下猜想:“已知内接于圆的四边形的对角线互相
垂直,求证圆心到一边的距离等于这条边所对边边长一半”,能否用学过的平面几何知识加以
证明?
变式练习:设 为 的中点,则 ,如何用代数方法证明这一结论呢?
还能有什么其他发现?
当堂检测:
1.在空间直角坐标系中,画出下列各点:A(0,0,3),B(1,2,3),C(2,0,4),
D(-1,2,-2).
2.已知:长方体 ABCD-A′B′C′D′的边长 AB=12,AD=8,AA′=7,以这个长方体的
顶点 B 为坐标原点,射线 AB,BC,BB′分别为 x 轴、y 轴和 z 轴的正半轴,建立空间直角坐
标系,求这个长方体各个顶点的坐标.
3. 写出坐标平面 yOz 上∠ yOz 平分线上的点的坐标满足的条件.
课后练习与提高
ADPE ⊥ E PE
BC
BCPE 2
1=
BCPE 2
1=
Q BC PEQH //
1.圆 上的点到直线 的距 离最大值是( )
A B C D
2 将直线 ,沿 轴向左平移 个单位,所得直线与圆
相切,则实数 的值为( )
A B C D
3 在坐标平面内,与点 距离为 ,且与点 距离为 的直线共有( )
A 条 B 条 C 条 D 条
4 已知圆 和过原点的直线 的交点为 则 的值为
________________
5 已知 是直线 上的动点, 是圆 的
切线, 是切点, 是圆心,那么四边形 面积的最小值是________________
012222 =+−−+ yxyx 2=− yx
2 21 +
2
21+ 221+
2 0x y λ− + = x 1 2 2 2 4 0x y x y+ + − =
λ
3 7− 或 2− 或8 0或10 1或11
(1,2)A 1 (3,1)B 2
1 2 3 4
( ) 43 22 =+− yx kxy = ,P Q OQOP ⋅
P 0843 =++ yx ,PA PB 012222 =+−−+ yxyx
,A B C PACB
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