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(全國通用)高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 第4節(jié) 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系課件 文 新人教A

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(全國通用)高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第九章 平面解析幾何 第4節(jié) 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系課件 文 新人教A

第第4節(jié)節(jié) 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系 最新考綱 1.能根據(jù)給定直線、圓的方程判斷直線與圓的位置關(guān)系;能根據(jù)給定兩個圓的方程判斷兩圓的位置關(guān)系;2.能用直線和圓的方程解決一些簡單的問題;3.初步了解用代數(shù)方法處理幾何問題的思想. 1.直線與圓的位置關(guān)系 知知 識識 梳梳 理理 設(shè)圓 C:(xa)2(yb)2r2,直線 l:AxByC0,圓心 C(a,b)到直線 l 的距離為 d,由(xa)2(yb)2r2,AxByC0消去 y(或 x),得到關(guān)于 x(或 y)的一元二次方程,其判別式為 . 方法 位置關(guān)系 幾何法 代數(shù)法 相交 d0 相切 dr 0 相離 dr 0 2.圓與圓的位置關(guān)系 設(shè)兩個圓的半徑分別為R,r,Rr,圓心距為d,則兩圓的位置關(guān)系可用下表來表示: 位置關(guān)系 相離 外切 相交 內(nèi)切 內(nèi)含 幾何特征 dRr dRr RrdRr dRr dRr 代數(shù)特征 無實數(shù)解 一組實數(shù)解 兩組實數(shù)解 一組實數(shù)解 無實數(shù)解 公切線條數(shù) 4 3 2 1 0 常用結(jié)論與微點提醒 1.圓的切線方程常用結(jié)論 (1)過圓x2y2r2上一點P(x0,y0)的圓的切線方程為x0 xy0yr2. (2)過圓(xa)2(yb)2r2上一點P(x0,y0)的圓的切線方程為(x0a)(xa)(y0b)(yb)r2. (3)過圓x2y2r2外一點M(x0,y0)作圓的兩條切線,則兩切點所在直線方程為x0 xy0yr2. 2.過圓上一點作圓的切線有且只有一條;過圓外一點作圓的切線有且只有兩條,若僅求得一條,除了考慮運算過程是否正確外,還要考慮斜率不存在的情況,以防漏解. 1.思考辨析(在括號內(nèi)打“”或“”) (1)“k1”是“直線xyk0與圓x2y21相交”的必要不充分條件.( ) (2)如果兩個圓的方程組成的方程組只有一組實數(shù)解,則兩圓外切.( ) (3)如果兩圓的圓心距小于兩圓的半徑之和,則兩圓相交.( ) (4)過圓O:x2y2r2外一點P(x0,y0)作圓的兩條切線,切點分別為A,B,則O,P,A,B四點共圓且直線AB的方程是x0 xy0yr2.( ) 診診 斷斷 自自 測測 解析 (1)“k1”是“直線xyk0與圓x2y21相交”的充分不必要條件;(2)除外切外,還有可能內(nèi)切;(3)兩圓還可能內(nèi)切或內(nèi)含. 答案 (1) (2) (3) (4) 2.圓(x2)2y24與圓(x2)2(y1)29的位置關(guān)系為( ) A.內(nèi)切 B.相交 C.外切 D.相離 答案 B 解析 兩圓圓心分別為(2,0),(2,1),半徑分別為 2 和 3,圓心距 d 421217.32d0),設(shè)條件 p:0r3,條件q:圓 C 上至多有 2 個點到直線 x 3y30 的距離為 1,則 p 是 q 的( ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件 答案 (1)B (2)C (2)由題意知,圓心 C(1,0)到直線 x 3y30 的距離 d|13|22,至多有 2 點到直線的距離為 1 時,0r3;反之也成立,故選 C. 解析 (1)由題意知 圓心(1,2)到直線 2xy50 的距離 d|2125|2212 5 6且 21(2)50,所以直線與圓相交但不過圓心. 考點二考點二 圓的切線圓的切線、弦長問題弦長問題 【例 2】 (1)(2016 全國卷)設(shè)直線 yx2a 與圓 C: x2y22ay20 相交于 A,B 兩點,若|AB|2 3,則圓 C 的面積為_. (2)過點 P(2,4)引圓(x1)2(y1)21 的切線,則切線方程為_. 解析 (1)圓 C:x2y22ay20,即 C:x2(ya)2a22,圓心為 C(0,a),C 到直線 yx2a 的距離為 d|0a2a|2|a|2.又由|AB|2 3,得2 322|a|22a22,解得 a22,所以圓的面積為 (a22)4. (2)當(dāng)直線的斜率不存在時,直線方程為x2, 此時,圓心到直線的距離等于半徑,直線與圓相切,符合題意; 當(dāng)直線的斜率存在時,設(shè)直線方程為y4k(x2),即kxy42k0, 直線與圓相切,圓心到直線的距離等于半徑, 綜上,切線方程為x2或4x3y40. 答案 (1)4 (2)x2或4x3y40 所求切線方程為43xy42430,即 4x3y40. 即 d|k142k|k2(1)2|3k|k211,解得 k43, 規(guī)律方法 1.弦長的兩種求法 (1)代數(shù)方法:將直線和圓的方程聯(lián)立方程組,消元后得到一個一元二次方程.在判別式 0 的前提下,利用根與系數(shù)的關(guān)系,根據(jù)弦長公式求弦長. (2)幾何方法:若弦心距為 d,圓的半徑長為 r,則弦長 l2 r2d2. 2.圓的切線方程的兩種求法 (1)代數(shù)法:設(shè)切線方程為 yy0k(xx0),與圓的方程 組成方程組,消元后得到一個一元二次方程,然后令判別式 0 進而求得 k. (2)幾何法:設(shè)切線方程為 yy0k(xx0),利用點到直線的距離公式表示出圓心到切線的距離 d,然后令 dr,進而求出 k. 【訓(xùn)練2】 (1)(2018 合肥測試)過點(3,1)作圓(x2)2(y2)24的弦,其中最短弦的長為_. (2)過原點O作圓x2y26x8y200的兩條切線,設(shè)切點分別為P,Q,則線段PQ的長為_. 解析 (1)設(shè) P(3,1),圓心 C(2,2),則|PC| 2,半徑 r2,由題意知最短的弦過P(3,1)且與 PC 垂直,所以最短弦長為 2 22( 2)22 2. 答案 (1)2 2 (2)4 (2)將圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程為(x3)2(y4)25,則圓心為(3,4),半徑長為 5. 由題意可設(shè)切線的方程為 ykx,則圓心(3,4)到直線 ykx 的距離等于半徑長 5,即|3k4|k21 5,解得 k12或 k112,則切線的方程為 y12x 或 y112x.聯(lián)立切線方程與圓的方程,解得兩切點坐標(biāo)分別為(4,2),45,225,此即為 P,Q 的坐標(biāo),由兩點間的距離公式得|PQ|4. 考點三考點三 圓與圓的位置關(guān)系圓與圓的位置關(guān)系 【例3】 (2017 鄭州調(diào)研)已知兩圓x2y22x6y10,x2y210 x12ym0. (1)m取何值時兩圓外切? (2)m取何值時兩圓內(nèi)切? (3)當(dāng)m45時,求兩圓的公共弦所在直線的方程和公共弦的長. 解 因為兩圓的標(biāo)準(zhǔn)方程分別為(x1)2(y3)211, (x5)2(y6)261m, 所以兩圓的圓心分別為(1,3),(5,6),半徑分別為 11, 61m, (3)由(x2y22x6y1)(x2y210 x12y45)0, 得兩圓的公共弦所在直線的方程為4x3y230. (2)當(dāng)兩圓內(nèi)切時,因為定圓半徑 11小于兩圓圓心之間的距離 5, 所以 61m 115,解得 m2510 11. 故兩圓的公共弦的長為 2( 11)2|43323|423222 7. (1)當(dāng)兩圓外切時,由 (51)2(63)2 11 61m,得 m2510 11. 規(guī)律方法 1.判斷兩圓的位置關(guān)系時常用幾何法,即利用兩圓圓心之間的距離與兩圓半徑之間的關(guān)系,一般不采用代數(shù)法. 2.若兩圓相交,則兩圓公共弦所在直線的方程可由兩圓的方程作差消去x2,y2項得到. 【訓(xùn)練 3】 (1)已知圓 M:x2y22ay0(a0)截直線 xy0 所得線段的長度是2 2,則圓 M 與圓 N:(x1)2(y1)21 的位置關(guān)系是( ) A.內(nèi)切 B.相交 C.外切 D.相離 (2)(2018 九江模擬)已知圓C1: (xa)2(y2)24與圓C2: (xb)2(y2)21 相外切,則 ab 的最大值為( ) A.62 B.32 C.94 D.2 3 M(0,2),r12.又圓N的圓心坐標(biāo)N(1,1),半徑r21, r1r2|MN|r1r2,兩圓相交,故選B. |MN| (10)2(12)2 2,r1r23,r1r21. (2)由圓 C1與圓 C2相外切, 可得 (ab)2(22)2213, 即(ab)29,根據(jù)基本不等式可知 abab2294,當(dāng)且僅當(dāng) ab 時等號成立. 解析 (1)圓 M:x2(ya)2a2,圓心坐標(biāo)為 M(0,a),半徑 r1為 a,圓心 M到直線 xy0 的距離 d|a|2,由幾何知識得|a|22( 2)2a2,解得 a2. 答案 (1)B (2)C

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