什么是圆的方程?
圆是指平面上到某一固定点(即圆心 (h, k))距离都相等的所有点的集合,这个固定距离就是半径 \(r\)。本计算器只需输入圆心坐标和半径,即可同时输出圆方程的标准式和一般式,并附带直径、周长和面积。
计算器使用方法
分别填入圆心的横坐标 \((h)\)、圆心的纵坐标 \((k)\) 和半径 \((r)\),点击「计算」即可看到标准式方程、展开后的一般式以及各项关键数据。需要注意的是,半径为 0 时只会得到一个点,因此要画出真正的圆,请输入大于 0 的正值。
公式原理详解
标准式直接来源于两点间的距离公式:任意一点 (x, y) 到圆心 (h, k) 的距离等于 \(r\),即 \(\sqrt{(x-h)^2 + (y-k)^2} = r\)。两边同时平方,便得到 $$(x-h)^2 + (y-k)^2 = r^2$$ 再把平方项展开,就化为一般式 $$x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0$$ 其中 \(D = -2h\),\(E = -2k\),\(F = h^2 + k^2 - r^2\)。
典型例题
假设圆心为 (3, −2),半径为 5。由于 \(r^2 = 25\),标准式即为 $$(x - 3)^2 + (y + 2)^2 = 25$$ 换算为一般式:\(D = -6\),\(E = 4\),\(F = 3^2 + (-2)^2 - 25 = 9 + 4 - 25 = -12\),于是方程为 $$x^2 + y^2 - 6x + 4y - 12 = 0$$ 该圆的直径为 10,周长为 \(2\pi \cdot 5 \approx 31.42\),面积为 \(\pi \cdot 25 \approx 78.54\)。
常见问题
圆心位于原点时怎么办?当 \((h, k) = (0, 0)\) 时,方程可简化为 \(x^2 + y^2 = r^2\)。
如何从一般式反推圆心和半径?采用配方法即可:\(h = -D/2\),\(k = -E/2\),\(r = \sqrt{h^2 + k^2 - F}\)。
半径可以是负数吗?不可以。半径表示距离,所以计算器会自动取其绝对值。