\(\S3.\) ĐƯỜNG TRÒN TRONG MẶT PHẲNG TỌA ĐỘ

Lỗi khi trích xuất lý thuyết từ dữ liệu

Phần 1. Trắc nghiệm bốn lựa chọn

Dạng 1. Tìm tâm và bán kính đường tròn

Dạng 2. Xác định phương trình đường tròn

Dạng 3. Tìm điều kiện để phương trình chứa tham số là phương trình đường tròn

Dạng 4. Viết phương trình đường tròn biết tâm và bán kính

Dạng 5. Viết phương trình đường tròn biết tâm và đi qua 1 điểm

Dạng 6. Viết phương trình đường tròn biết đường kính

Dạng 7. Viết phương trình đường tròn biết tâm và tiếp xúc với một đường thẳng

Dạng 8. Viết phương trình đường tròn đi qua 3 điểm

Dạng 9. Bài toán tổng hợp về viết phương trình đường tròn

Dạng 10. Viết phương trình tiếp tuyến tại một điểm

Dạng 11. Viết phương trình tiếp tuyến có các yếu tố đi qua, song song, vuông góc

Dạng 1. Tìm tâm và bán kính đường tròn

Câu 1:

Trong mặt phẳng \(Oxy\), cho đường tròn \((C)\colon x^2+y^2-2x+4y-1=0\). Tâm của đường tròn \((C)\) có tọa độ là

Đáp án: \((1;-2)\)

Lời giải:

Tâm của đường tròn \((C)\colon x^2+y^2-2x+4y-1=0\) có tọa độ là \((1;-2)\).

Câu 2:

Đường tròn \((C) \colon x^2+y^2-2x+4y-3=0\) có tâm \(I\), bán kính \(R\) là

Đáp án: \(I(1;-2),R=2\sqrt{2}\)

Lời giải:

Tâm \(I(1;-2)\), bán kính \(R=\sqrt{1^2+(-2)^2-(-3)}=\sqrt{8}=2\sqrt{2}\).

Dạng 2. Xác định phương trình đường tròn

Câu 1:

Trong các phương trình sau, phương trình nào là phương trình của một đường tròn?

Đáp án: \(2x^2+2y^2-8x-4y-6=0\)

Lời giải:

Loại các đáp án \(5x^2+4y^2+x-4y+1=0\) vì không có dạng \(x^2+y^2-2ax-2by+c=0.\)

Xét đáp án

\(x^2+y^2+2x-4y+9= 0\) \(\Rightarrow a=-1,b=2,c=-9\) \(\Rightarrow a^2+b^2-c<0\Rightarrow\) loại.

Xét đáp án

\(x^2+y^2-6x+4y+13=0\) \(\Rightarrow a=3,b=-2,c=13\) \(\Rightarrow a^2+b^2-c<0\Rightarrow\) loại.

Xét đáp án

\(2x^2+2y^2-8x-4y-6=0\) \(\Leftrightarrow x^2+y^2-4x-2y-3=0\) \(\Rightarrow \begin{cases}a=2 \\b=1 \\ c=-3\end{cases}\) \(\Rightarrow a^2+b^2-c>0.\)

Câu 2:

Trong mặt phẳng \(Oxy\), phương trình nào dưới đây là phương trình của một đường tròn?

Đáp án: \((x-1)^{2}+(y+1)^{2}=3\)

Lời giải:

Dạng chính tắc của phương trình đường tròn là \((x-a)^2+(y-b)^2=R^2\) (với \(R^2>0\)).

Chỉ có phương trình \((x-1)^2+(y+1)^2=3\) \(\Leftrightarrow (x-1)^2+(y+1)^2=\left(\sqrt{3}\right)^2\) là phương trình của một đường tròn.

Dạng 3. Tìm điều kiện để phương trình chứa tham số là phương trình đường tròn

Câu 1:

Cho phương trình \(x^2+y^2+2mx-4(m+1)y+4m^2+5m+2=0\). Tìm tất cả các giá trị của tham số \(m\) để phương trình đã cho là phương trình của một đường tròn.

Đáp án: \(\left[\begin{aligned}m<-2\\m>-1\end{aligned}\right.\)

Lời giải:

Ta có \(\begin{cases}a=-m\\b=2(m+1)\\c=4m^2+5m+2.\end{cases}\)

Phương trình đã cho là phương trình đường tròn khi và chỉ khi

\begin{align*}&a^2+b^2-c>0\\ \Leftrightarrow &(-m)^2+\left[2(m+1)\right]^2-(4m^2+5m+2)>0\\ \Leftrightarrow &m^2+3m+2>0\\ \Leftrightarrow&\left[\begin{aligned}&m<-2\\&m>-1.\end{aligned}\right.\end{align*}

Câu 2:

Cho phương trình \(x^2+y^2+2mx+2\left(m-1\right)y+2m^2=0 \quad(1)\). Tìm điều kiện của \(m\) để \((1)\) là phương trình đường tròn.

Đáp án: \(m<\displaystyle\frac{1}{2}\)

Lời giải:

Ta có: \(x^2+y^2+2mx+2\left(m-1\right)y+2m^2=0\)

\(\Rightarrow \begin{cases} a=-m \\ b=1-m \\ c=2m^2\end{cases}\) \(\Rightarrow a^2+b^2-c>0\) \(\Leftrightarrow-2m+1>0\) \(\Leftrightarrow m<\displaystyle\frac{1}{2}.\)

Dạng 4. Viết phương trình đường tròn biết tâm và bán kính

Câu 1:

Đường tròn tâm \(I\left(3;-1\right)\) và bán kính \(R=2\) có phương trình là

Đáp án: \(\left(x-3\right)^2+\left(y+1\right)^2=4\)

Lời giải:

Đường tròn tâm \(I\left(3;-1\right)\) và bán kính \(R=2\) có phương trình là \(\left(x-3\right)^2+\left(y+1\right)^2=2^2=4\).

Câu 2:

Đường tròn có tâm \(I(1;2)\), bán kính \(R=3\) có phương trình là

Đáp án: \(x^2+y^2+2x+4y-4=0\)

Lời giải:

\((C)\colon \begin{cases} I(1;2) \\ R=3\end{cases}\) \(\Rightarrow (C)\colon (x-1)^2+(y-2)^2=9\) \(\Leftrightarrow x^2+y^2-2x-4y-4=0.\)

Dạng 5. Viết phương trình đường tròn biết tâm và đi qua 1 điểm

Câu 1:

Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy\), phương trình đường tròn có tâm \(I(1; 4)\) và đi qua điểm \(B(2; 6)\) là

Đáp án: \((x-1)^2+(y-4)^2=5\)

Lời giải:

Bán kính đường tròn là \(R=\sqrt{(2-1)^2+(6-4)^2}=\sqrt{5}\).

Phương trình đường tròn tâm \(I(1;4)\), bán kính \(R=\sqrt{5}\) là

\((x-1)^2+(y-4)^2=5.\)

Câu 2:

Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy\), đường tròn tâm \(O(0;0)\) và đi qua điểm \(M(2;-1)\) có phương trình là

Đáp án: \(x^2+y^2=5\)

Lời giải:

\(\bullet\,\) \(OM=\sqrt{2^2+(-1)^2}=\sqrt{5}\).

\(\bullet\,\) \((C) \colon\begin{cases}\text{tâm }O(0;0) \\ \text{bán kính }R=OM=\sqrt{5}\end{cases}\) nên có phương trình \(x^2+y^2=5\).

Dạng 6. Viết phương trình đường tròn biết đường kính

Câu 1:

Đường tròn đường kính \(AB\) với \(A(3;-1)\), \(B(1;-5)\) có phương trình là

Đáp án: \((x-2)^2+(y+3)^2=5\)

Lời giải:

Gọi \(I\) là trung điểm của \(AB\) nên \(I(2;-3)\).

Phương trình đường tròn đường kính \(AB\) có tâm \(I(2;-3)\) và bán kính \(R= \displaystyle\frac{AB}{2}=\sqrt{5}\) là

\((x-2)^2+(y+3)^2=5\).

Câu 2:

Trong mặt phẳng tọa độ \( Oxy \), cho hai điểm \( A(2;3) \), \( B(4;1) \). Phương trình đường tròn đường kính \( AB \) là

Đáp án: \( (x-3)^2+(y-2)^2=2 \)

Lời giải:

Tâm đường tròn đường kính \( AB \) là trung điểm \( I \) của \( AB \) có tọa độ \( (3;2) \).

Bán kính đường tròn là \( \displaystyle\frac{AB}{2}=\displaystyle\frac{2\sqrt{2}}{2}=\sqrt{2}\).

Phương trình đường tròn cần tìm là \( (x-3)^2+(y-2)^2=2 \).

Dạng 7. Viết phương trình đường tròn biết tâm và tiếp xúc với một đường thẳng

Câu 1:

Đường tròn \((C)\) có tâm \(I(-2;1)\) và tiếp xúc với đường thẳng \(\Delta\colon 3x-4y+5=0\) có phương trình là

Đáp án: \((x+2)^2+(y-1)^2=1\)

Lời giải:

\((C)\colon \begin{cases} I(-2;1) \\ R=\mathrm{d}\left(I;\Delta \right)=\displaystyle\frac{\left|-6-4+5\right|}{\sqrt{9+16}}=1\end{cases}\) \(\Rightarrow (C)\colon (x+2)^2+(y-1)^2=1.\)

Câu 2:

Đường tròn \((C)\) có tâm \(I(2;3)\) và tiếp xúc với trục \(Ox\) có phương trình là

Đáp án: \((x-2)^2+(y-3)^2=9\)

Lời giải:

\((C)\colon \begin{cases} I(2;3) \\ R=\mathrm{d}\left(I;Ox\right)=3\end{cases}\) \(\Rightarrow (C)\colon (x-2)^2+(y-3)^2=9.\)

Dạng 8. Viết phương trình đường tròn đi qua 3 điểm

Câu 1:

Trong mặt phẳng \(Oxy\), đường tròn đi qua ba điểm \(A(1;2)\), \(B(5;2)\), \(C(1;-3)\) có phương trình là

Đáp án: \(x^2+y^2+25x+19y-49=0\)

Lời giải:

Phương trình đường tròn có dạng \(x^2+y^2-2ax-2by+c=0\).

Đường tròn này qua \(A,B,C\) nên

\(\begin{cases}1+4-2a-4b+c=0\\25+4-10a-4b+c=0\\1+9-2a+6b+c=0\end{cases}\) \(\Leftrightarrow \begin{cases}a=3\\b=-\displaystyle\frac{1}{2}\\c=-1.\end{cases}\)

Vậy phương trình đường tròn cần tìm là \(x^2+y^2-6x+y-1=0\).

Câu 2:

Đường tròn \((C)\) đi qua ba điểm \(A(-3;-1)\), \(B(-1;3)\) và \(C(-2;2)\) có phương trình là

Đáp án: \(x^2+y^2-4x+2y-20=0\)

Lời giải:

Gọi phương trình đường tròn có dạng \((C) \colon x^2+y^2+2ax+2by+c=0\)

\(A,B,C \in (C) \quad \Rightarrow \quad \begin{cases}10-6a-2b+c=0\\10-2a+6b+c=0\\8-4a+4b+c=0\end{cases}\) \(\Leftrightarrow \quad \begin{cases}a=-2\\b=1\\c=-20\end{cases}\).

Vậy \((C) \colon x^2+y^2-4x+2y-20=0\).

Dạng 9. Bài toán tổng hợp về viết phương trình đường tròn

Câu 1:

Đường tròn \((C)\) đi qua hai điểm \(A(1;1)\), \(B(3;5)\) và có tâm \(I\) thuộc trục tung có phương trình là

Đáp án: \(x^2+(y-4)^2=6\)

Lời giải:

\(I\left(0;a\right)\Rightarrow IA=IB=R\) \(\Leftrightarrow R^2=1^2+(a-1)^2=3^2+(a-5)^2\) \(\Rightarrow \begin{cases} a=4 \\ I\left(0;4\right) \\ R^2=10.\end{cases}\)

Vậy đường tròn cần tìm là \(x^2+(y-4)^2=10.\)

Câu 2:

Đường tròn \((C)\) đi qua điểm \(M\left(2;1\right)\) và tiếp xúc với hai trục tọa độ \(Ox, Oy\) có phương trình là:

Đáp án: \({\left(x-1\right)}^2+{\left(y-1\right)}^2=1\) hoặc \((x-5)^2+(y-5)^2=25\)

Lời giải:

Vì \(M\left(2;1\right)\) thuộc góc phần tư \((I)\) nên \(A\left(a;a\right),a>0.\)

Khi đó: \(R=a^2=IM^2={\left(a-2\right)}^2+{\left(a-1\right)}^2\)

\(\Leftrightarrow \left[\begin{aligned}& a=1\Rightarrow I\left(1;1\right),R=1\Rightarrow C:{\left(x-1\right)}^2+{\left(y-1\right)}^2=1 \\ &a=5\Rightarrow I\left(5;5\right),R=5\Rightarrow C:{\left(x-5\right)}^2+{\left(y-5\right)}^2=25.\end{aligned}\right.\)

Dạng 10. Viết phương trình tiếp tuyến tại một điểm

Câu 1:

Phương trình tiếp tuyến \(d\) của đường tròn \(C:{\left(x+2\right)}^2+{\left(y+2\right)}^2=25\) tại điểm \(M\left(2;1\right)\) là:

Đáp án: \(d:4x+3y-11=0\)

Lời giải:

Đường tròn \((C)\) có tâm \(I\left(-2;-2\right)\) nên tiếp tuyến tại \(M\) có VTPT là \(\overrightarrow{n}=\overrightarrow{IM}=(4;3)\) nên có phương trình là: \(4\left(x-2\right)+3\left(y-1\right)=0\Leftrightarrow 4x+3y-11=0.\)

Câu 2:

Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy\), cho đường tròn có phương trình \((C)\colon x^2+y^2-2x-4y-3=0\), phương trình tiếp tuyến của \((C)\) tại \(M(3;4)\) là

Đáp án: \(x+y-7=0\)

Lời giải:

Đường tròn \((C)\colon x^2+y^2-2x-4y-3=0\) có tâm \(I(1;2)\).

Tiếp tuyến \((\Delta)\) của \((C)\) tại \(M\) nhận véc-tơ \(\overrightarrow{IM}=(2;2)\) làm một véc-tơ pháp tuyến.

Phương trình tiếp tuyến \((\Delta)\) là \(2(x-3)+2(y-4)=0\) \(\Leftrightarrow x+y-7=0\).

Dạng 11. Viết phương trình tiếp tuyến có các yếu tố đi qua, song song, vuông góc

Câu 1:

Viết phương trình tiếp tuyến của đường tròn \((C):x^2+y^2-4x-4y+4=0\), biết tiếp tuyến vuông góc với trục hoành.

Đáp án: \(x=0\) hoặc \(x-4=0\)

Lời giải:

Đường tròn \((C)\) có tâm \(I\left(2;2\right),~R=2\) và tiếp tuyến có dạng \(\Delta:x+c=0.\)

Ta có \(R=d\left[I;\Delta \right]\Leftrightarrow \left| c+2\right|=2\) \(\Leftrightarrow \left[\begin{aligned}&c=0 \\ &c=-4.\end{aligned}\right.\)

Câu 2:

Trong mặt phẳng tọa độ \(Oxy\), kẻ được bao nhiêu tiếp tuyến đến đường tròn \((x-2)^2 + (y+3)^2 = 16\), biết tiếp tuyến song song với đường thẳng \(3x-4y+2=0\)?

Đáp án: \(1\)

Lời giải:

Đường tròn \((x-2)^2 + (y+3)^2 = 16\) có tâm \(I(2;-3)\) và bán kính \(R=4\).

Tiếp tuyến \(\Delta\) song song với đường thẳng \(3x-4y+2=0\) có dạng \(3x-4y+m=0\), (\(m\ne 2\)).

Điều kiện tiếp xúc của \(\Delta\) với đường tròn \((I;R)\) là

\(\mathrm{d}(I,\Delta) = R \Leftrightarrow \displaystyle\frac{|m+18|}{5} = 4\)

\(\Leftrightarrow |m+18| = 20\Leftrightarrow \left[\begin{aligned}&m+18=20\\ &m+18=-20\end{aligned}\right.\) \(\Leftrightarrow \left[\begin{aligned}&m=2 \text{(loại)}\\ &m=-38 \text{(thỏa mãn)}.\end{aligned}\right.\)

Vậy chỉ có \(1\) tiếp tuyến thỏa mãn.

Phần 2. Trắc nghiệm đúng sai

Dạng 1.

Dạng 2.

Dạng 3.

Dạng 4.

Dạng 1.

Dạng 2.

Dạng 3.

Dạng 4.

Phần 3. Tự luận

Dạng 1. Biết biểu thức

Dạng 2. Hàm hợp

Dạng 3. Ứng dụng thực tế

Dạng 1. Biết biểu thức

Dạng 2. Hàm hợp

Dạng 3. Ứng dụng thực tế