Đường Tròn Trong Mặt Phẳng Tọa Độ
Phương trình đường tròn · Dạng chính tắc · Dạng khai triển · Tiếp tuyến
Định nghĩa đường tròn: Đường tròn tâm $I$, bán kính $R$ là tập hợp tất cả các điểm $M$ sao cho $IM = R$.
• Tâm: đổi dấu hai số trong ngoặc — $(x - a)^2$ → tâm $a$, $(y - b)^2$ → tâm $b$.
• Bán kính: $R = \sqrt{R^2}$ (số bên phải dấu $=$).
$(x + 3)^2 + (y - 2)^2 = 9$ phải hiểu là $(x - (-3))^2 + (y - 2)^2 = 3^2$.
→ Tâm $I(-3;\ 2)$ (KHÔNG phải $I(3;\ 2)$), bán kính $R = 3$.
Tìm tâm và bán kính của đường tròn $(C): (x - 2)^2 + (y + 3)^2 = 16$.
Viết phương trình đường tròn có tâm $J(2;\ -1)$ và bán kính $R = 8$.
Khai triển dạng chính tắc $(x - a)^2 + (y - b)^2 = R^2$, ta được:
Phương trình $(2)$ là phương trình của một đường tròn khi và chỉ khi $\boxed{a^2 + b^2 - c > 0}$. Khi đó:
• Tâm: $I(a;\ b)$
• Bán kính: $R = \sqrt{a^2 + b^2 - c}$
So sánh hai dạng phương trình
① Hệ số $x^2$ và $y^2$ bằng nhau (chia về cùng $1$).
② Không có số hạng $xy$.
③ Điều kiện $a^2 + b^2 - c > 0$.
Tìm tâm và bán kính của đường tròn $x^2 + y^2 + 6x - 8y + 1 = 0$.
Trong các phương trình sau, đâu KHÔNG phải là phương trình đường tròn?
a) $x^2 + y^2 + xy + 4x - 2 = 0$
b) $x^2 + y^2 - 2x - 4y + 5 = 0$
c) $x^2 + y^2 + 6x - 8y + 1 = 0$
→ Tập hợp chỉ là 1 điểm $I(1;\ 2)$, KHÔNG phải đường tròn.
→ LÀ đường tròn, tâm $(-3;\ 4)$, $R = 2\sqrt{6}$.
Tuỳ theo dữ kiện đề bài, ta có 4 cách tiếp cận chính:
| Dữ kiện | Cách làm |
|---|---|
| Biết tâm $I(a;\ b)$ và bán kính $R$ | Viết trực tiếp: $(x - a)^2 + (y - b)^2 = R^2$ |
| Biết tâm $I$ và đi qua điểm $A$ | Tính $R = IA = \sqrt{(x_A - a)^2 + (y_A - b)^2}$, rồi viết PT. |
| Biết đường kính $AB$ | Tâm $I$ là trung điểm $AB$, $R = \dfrac{AB}{2}$. |
| Biết tâm $I$ và tiếp xúc với đường thẳng $\Delta$ | Bán kính $R = d(I,\ \Delta) = \dfrac{|a \cdot a_\Delta + b \cdot b_\Delta + c_\Delta|}{\sqrt{a_\Delta^2 + b_\Delta^2}}$ |
Viết PT đường tròn có tâm $I(-2;\ 5)$ và bán kính $R = 7$.
Viết PT đường tròn có tâm $I(1;\ -2)$ và đi qua điểm $A(-2;\ 2)$.
Viết PT đường tròn có đường kính $AB$ với $A(-1;\ -3)$, $B(-3;\ 5)$.
$I\left(\dfrac{-1 + (-3)}{2};\ \dfrac{-3 + 5}{2}\right) = I(-2;\ 1)$
$AB = \sqrt{(-3 + 1)^2 + (5 + 3)^2} = \sqrt{4 + 64} = \sqrt{68}$
Viết PT đường tròn có tâm $I(1;\ 3)$ và tiếp xúc với $\Delta: x + 2y + 3 = 0$.
Từ điều kiện $IA^2 = IB^2$ và $IB^2 = IC^2$, ta thu được hệ 2 phương trình bậc nhất (số hạng bậc hai triệt tiêu) → giải tìm $I$, sau đó tính $R = IA$.
Quy trình 4 bước
Gọi $I(x;\ y)$
Lập $IA, IB, IC$
$IA^2 = IB^2$
(PT bậc nhất)
$IB^2 = IC^2$
Giải hệ tìm $I$
$R = IA$
Viết PT
Cho tam giác $ABC$ với $A(6;\ -2)$, $B(4;\ 2)$, $C(5;\ -5)$. Viết phương trình đường tròn ngoại tiếp tam giác $ABC$.
$IA^2 = (x - 6)^2 + (y + 2)^2$
$IB^2 = (x - 4)^2 + (y - 2)^2$
$IC^2 = (x - 5)^2 + (y + 5)^2$
$-12x + 4y + 40 = -8x - 4y + 20$
$\Leftrightarrow -4x + 8y + 20 = 0 \Leftrightarrow x = 2y + 5$ $(*)$
$-8x - 4y + 20 = -10x + 10y + 50$
$\Leftrightarrow 2x - 14y - 30 = 0 \Leftrightarrow x = 7y + 15$ $(**)$
→ Tâm $I(1;\ -2)$.
a) Phương trình tiếp tuyến của đường tròn tại một điểm
Quy trình 4 bước
Kiểm tra
$M \in (C)$?
Xác định
tâm $I(a;\ b)$
VTPT $\overrightarrow{MI}$
$= (a-x_0;\ b-y_0)$
Lập PTTQ
qua $M$
Cho đường tròn $(C): x^2 + y^2 + 2x - 4y + 4 = 0$. Viết PT tiếp tuyến $d$ của $(C)$ tại $M(0;\ 2)$.
$0^2 + 2^2 + 2 \cdot 0 - 4 \cdot 2 + 4 = 4 - 8 + 4 = 0$ ✓
→ $M \in (C)$.
→ Tâm $I(-1;\ 2)$.
$-1(x - 0) + 0 \cdot (y - 2) = 0 \Leftrightarrow -x = 0$
b) Bài toán quỹ đạo chuyển động
• Đặt $x - x_0 = R\sin t°$, $y - y_0 = R\cos t°$.
• Áp dụng $\sin^2 t° + \cos^2 t° = 1$:
$\quad (x - x_0)^2 + (y - y_0)^2 = R^2$.
→ Quỹ đạo là đường tròn (hoặc một phần) tâm $(x_0;\ y_0)$, bán kính $R$.
Tại thời điểm $t$ ($0 \le t \le 180$), vật thể ở vị trí $(2 + \sin t°;\ 4 + \cos t°)$. Tìm quỹ đạo của vật.
Dạng "đường thẳng (cát tuyến) đi qua điểm $M$ cắt đường tròn tại $A, B$ với một ràng buộc độ dài (ví dụ $MA = 3MB$)" cần thêm các tính chất hình học của dây cung — không có trong phần phương trình đường tròn ở trên.
Quy trình giải — 4 bước
$IM$ và $IH = d(I, \Delta)$
$MH^2 = IM^2 - IH^2$
Dùng tỉ lệ
$MA = k\,MB$ → tìm $t$
$R^2 = IH^2 + t^2$
Cho đường tròn $(C)$ tâm $I$, bán kính $R$ và điểm $M$ ngoài $(C)$ với $IM = 5$. Một cát tuyến qua $M$ cắt $(C)$ tại $A, B$ sao cho $MA = 2MB$, và $d(I,\ \Delta) = 4$. Tính $R$.
• Hạ vuông góc từ tâm xuống cát tuyến → trung điểm dây; khoảng cách đó chính là $d(I, \Delta)$.
• $R^2 = d^2 + (\text{nửa dây})^2$ và $MH^2 = IM^2 - IH^2$ (tam giác vuông tại $H$).
• Ràng buộc tỉ lệ ($MA = k\,MB$) cho phương trình tìm nửa dây $t$, từ đó $R^2 = IH^2 + t^2$.
Tóm tắt 2 dạng phương trình đường tròn
| Dạng | Công thức | Thông tin |
|---|---|---|
| Chính tắc | $(x - a)^2 + (y - b)^2 = R^2$ | Tâm $I(a;\ b)$, bán kính $R$ |
| Khai triển | $x^2 + y^2 - 2ax - 2by + c = 0$ | Tâm $I(a;\ b)$, $R = \sqrt{a^2+b^2-c}$ (điều kiện $a^2 + b^2 - c > 0$) |
Tóm tắt 4 trường hợp viết PT đường tròn
| Dữ kiện | Cách làm |
|---|---|
| Biết tâm $I$, bán kính $R$ | Viết trực tiếp dạng chính tắc |
| Biết tâm $I$, đi qua $A$ | $R = IA$ |
| Biết đường kính $AB$ | $I = $ trung điểm $AB$, $R = \dfrac{AB}{2}$ |
| Biết tâm $I$, tiếp xúc $\Delta$ | $R = d(I,\ \Delta)$ |
| Đi qua 3 điểm $A, B, C$ | $IA^2 = IB^2 = IC^2$ → hệ 2 PT bậc nhất → tìm $I$, tính $R$ |
• Tâm: đổi dấu hai số trong ngoặc (chính tắc) hoặc lấy âm một nửa hệ số $x, y$ (khai triển).
• 3 điều kiện cho dạng khai triển: hệ số $x^2 = y^2$, không có $xy$, $a^2+b^2-c > 0$.
• Tiếp tuyến: VTPT là $\overrightarrow{MI}$ — đi từ $M$ tới $I$.
• Đường tròn ngoại tiếp: $IA^2 = IB^2$ → phương trình bậc nhất, KHÔNG bậc hai.
Đường tròn trong mặt phẳng tọa độ — lý thuyết, các dạng bài tập →
Luyện tập Đường tròn trong mặt phẳng toạ độ!
25 câu · 5 dạng từ dễ đến khó
Tuyệt vời!

ThS. Lê Thị Thuý Nga
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Toán THPT
Trình độ: Thạc sĩ Lý luận dạy học Toán, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 11+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lương Thế Vinh
