什么是圆的一般方程?
描述一个圆,最直观的方式是标准方程:(x − h)² + (y − k)² = r²,其中 (h, k) 是圆心,r 是半径。把这个表达式展开并合并同类项,就得到了一般方程:x² + y² + Dx + Ey + F = 0。本计算器会自动帮你完成这一转换,直接给出 D、E、F 三个系数。
如何使用本计算器
分别输入圆心的横坐标 (h)、圆心的纵坐标 (k) 以及半径 (r),工具会立即算出一般方程的各项系数,并显示完整方程。负数圆心和小数半径都完全支持。
公式推导
从 (x − h)² + (y − k)² = r² 出发,先展开:x² − 2hx + h² + y² − 2ky + k² = r²。再把所有项移到等号一侧:x² + y² − 2hx − 2ky + (h² + k² − r²) = 0。将它与 x² + y² + Dx + Ey + F = 0 逐项对照,即可得到:
D = −2h, E = −2k, F = h² + k² − r²
实例演算
设一个圆的圆心为 (3, −2),半径为 4。那么 D = −2(3) = −6,E = −2(−2) = 4,F = 3² + (−2)² − 4² = 9 + 4 − 16 = −3。因此它的一般方程就是 x² + y² − 6x + 4y − 3 = 0。
常见问题
能从一般方程反推回圆心和半径吗? 可以。已知 D、E、F,即可求出 h = −D/2,k = −E/2,r = √(h² + k² − F)。
如果 F 使半径变成虚数怎么办? 当 h² + k² − F 为负数时,该方程不表示真实存在的圆(即所谓的“虚圆”);只有当 r² = h² + k² − F ≥ 0 时,半径才有效。
D 和 E 的顺序重要吗? D 始终是 x 的系数,E 始终是 y 的系数,因此一定要让它们各自对应正确的变量,不能颠倒。