已知三点A(1,-1)、B(1,4)、C(4,-2)确定一圆,探究其方程特性
创始人
2025-03-11 19:01:26
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要求解经过三点A(1, -1),B(1, 4),C(4, -2)的圆,我们可以利用圆的一般方程来解决这个问题。圆的一般方程是:
\[x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0\]
将点A、B、C的坐标代入上述方程中,可以得到三个方程:
对于点A(1, -1):
\[1^2 + (-1)^2 + D*1 + E*(-1) + F = 0\]
\[2 + D - E + F = 0\]
\[D - E + F = -2\] ---- 方程(1)
对于点B(1, 4):
\[1^2 + 4^2 + D*1 + E*4 + F = 0\]
\[17 + D + 4E + F = 0\]
\[D + 4E + F = -17\] ---- 方程(2)
对于点C(4, -2):
\[4^2 + (-2)^2 + D*4 + E*(-2) + F = 0\]
\[16 + 4 + 4D - 2E + F = 0\]
\[4D - 2E + F = -20\] ---- 方程(3)
接下来,我们解这个线性方程组来找到D、E和F的值。
从方程(1)和方程(2)中消去F,得到:
\[D - E + F - (D + 4E + F) = -2 + 17\]
\[-5E = 15\]
\[E = -3\]
将E的值代回方程(1)或(2)中求解D和F。以方程(1)为例:
\[D - (-3) + F = -2\]
\[D + F = -5\] ---- 方程(4)
再用E的值代入方程(2):
\[D + 4*(-3) + F = -17\]
\[D + F = -5\] ---- 方程(5)
方程(4)和方程(5)实际上是相同的,这表明我们已经正确地找到了E的值,并且D和F的关系满足这个等式。由于这两个方程相同,我们实际上需要使用第三个方程来独立地确定D和F的值。因此,我们将E的值代入方程(3):
\[4D - 2*(-3) + F = -20\]
\[4D + 6 + F = -20\]
\[4D + F = -26\] ---- 方程(6)
现在,我们有方程(4)和方程(6):
\[D + F = -5\]
\[4D + F = -26\]
从方程(4)减去方程(6),得到:
\[D + F - (4D + F) = -5 + 26\]
\[-3D = 21\]
\[D = -7\]
最后,将D的值代入方程(4):
\[-7 + F = -5\]
\[F = 2\]
所以,我们得到了D、E和F的值分别为-7、-3和2。将这些值代回到圆的一般方程中,我们得到圆的方程为:
\[x^2 + y^2 - 7x - 3y + 2 = 0\]
这就是通过点A(1, -1),B(1, 4),C(4, -2)的圆的方程。
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