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2019-2020年高中數(shù)學(xué)第一輪總復(fù)習(xí) 第七章 7.6 直線與圓的位置關(guān)系教案 新人教A版
鞏固夯實(shí)基礎(chǔ)
一、自主梳理
1.直線與圓的位置關(guān)系
(1)直線與圓的位置關(guān)系有三種:相離、相交和相切.
(2)直線l:Ax+By+C=0與圓(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)的位置關(guān)系的判定方法有兩種:
①幾何方法
直線l與圓M|MN|=
其中|MN|是圓心到直線的距離.
②代數(shù)方法
由
消去y(或消去x),可得形如x2+px+q=0的方程,設(shè)Δ=p2-4q,則直線l與M
(3)計算直線被圓截得的弦長的常用方法:
①幾何方法
運(yùn)用弦心距(即圓心到直線的距離)、弦半徑及半徑構(gòu)成直角三角形計算.
②代數(shù)方法
運(yùn)用韋達(dá)定理及弦長公式
|AB|=.
2.圓與圓的位置關(guān)系的判定
設(shè)⊙C1:(x-a1)2+(y-b1)2=r12(r1>0),⊙C2:(x-a2)2+(y-b2)2=r22(r2>0),則有
|C1C2|>r1+r2⊙C1與⊙C2相離;
|C1C2|=r1+r2⊙C1與⊙C2相切;
|r1-r2|<|C1C2|
0,則直線(x+y)+1+m=0與圓x2+y2=m的位置關(guān)系為( )
A.相切 B.相交 C.相切或相離 D.相交或相切
解析:圓心到直線的距離為d=,圓半徑為.
∵d-r=-=(m-2+1)=(-1)2≥0,
∴直線與圓的位置關(guān)系是相切或相離.
答案:C
2.圓x2+y2-4x+4y+6=0截直線x-y-5=0所得的弦長等于( )
A. B. C.1 D.5
解析:圓心到直線的距離為,半徑為,弦長為2=.
答案:A
3.圓x2+y2-4x=0在點(diǎn)P(1,)處的切線方程為( )
A.x+y-2=0 B.x+y-4=0 C.x-y+4=0 D.x-y+2=0
解法一:
x2-4x+(kx-k+)2=0.
該二次方程應(yīng)有兩相等實(shí)根,即Δ=0,解得k=.
∴y-3=(x-1),即x-y+2=0.
解法二:∵點(diǎn)(1,3)在圓x2+y2-4x=0上,
∴點(diǎn)P為切點(diǎn),從而圓心與P的連線應(yīng)與切線垂直.
又∵圓心為(2,0),∴k=-1.
解得k=,∴切線方程為x-y+2=0.
答案:D
4.圓心為(1,2)且與直線5x-12y-7=0相切的圓的方程為_________________.
解析:由題意知圓的半徑r==2.
故圓的方程為(x-1)2+(y-2)2=4.
答案:(x-1)2+(y-2)2=4
5.設(shè)直線2x+3y+1=0和圓x2+y2-2x-3=0相交于點(diǎn)A、B,則弦AB的垂直平分線方程是___________________________________________.
解析:圓心(1,0),垂直平分線斜率為k,滿足k(-)=-1.∴k=.
∴方程為y=(x-1),即3x-2y-3=0.
答案:3x-2y-3=0
誘思實(shí)例點(diǎn)撥
【例1】 (1)求過點(diǎn)M(2,4)向圓(x-1)2+(y+3)2=1 所引的切線方程;
(2)過點(diǎn)M(2,4)向圓引兩條切線,切點(diǎn)為P、Q,求P、Q所在直線方程(簡稱切點(diǎn)弦).
剖析:(1)用點(diǎn)斜式設(shè)直線方程時,要分斜率存在、不存在兩種情況討論;
(2)點(diǎn)M、圓心C、切點(diǎn)P、Q四點(diǎn)共圓,直線PQ為兩圓公共弦,兩圓方程相減即得公共弦方程.
解:(1)當(dāng)所求切線斜率存在時,設(shè)切線方程為y-4=k(x-2),即kx-y+4-2k=0.
∴=1.解得k=,
即切線方程為24x-7y-20=0.
當(dāng)k不存在時,切線方程為x=2.
故所求切線方程為24x-7y-20=0或x=2.
(2)連結(jié)CP、CQ,則CP⊥PM,CQ⊥QM.
∴M、P、Q、C四點(diǎn)共圓.
其圓是以CM為直徑的圓.
∵C(1,-3),∴CM的中點(diǎn)為(,).
|CM|==5.
∴以CM為直徑的圓的方程為(x-)2+(y-)2=.
∴PQ的方程為(x-1)2+(y+3)2-1-[(x-)2+(y-)2-]=0,即x+7y+19=0.
【例2】 求經(jīng)過兩圓(x+3)2+y2=13和x2+(y+3)2=37的交點(diǎn),且圓心在直線x-y-4=0上的圓的方程.
剖析:根據(jù)已知,可通過解方程組得圓上兩點(diǎn),
由圓心在直線x-y-4=0上,三個獨(dú)立條件,用待定系數(shù)法求出圓的方程.
也可根據(jù)已知,設(shè)所求圓的方程為(x+3)2+y2-13+λ[x2+(y+3)2-37]=0,再由圓心在直線x-y-4=0上,定出參數(shù)λ,得圓方程.
解:因為所求的圓經(jīng)過兩圓(x+3)2+y2=13和x2+(y+3)2=37的交點(diǎn),
所以設(shè)所求圓的方程為(x+3)2+y2-13+λ[x2+(y+3)2-37]=0.
展開、配方、整理,得(x+)2+(y+)2=+.
圓心為(-,-),代入方程x-y-4=0,得λ=-7.
故所求圓的方程為(x+)2+(y+)2=.
講評:圓C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,圓C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0,若圓C1、C2相交,那么過兩圓公共點(diǎn)的圓系方程為(x2+y2+D1x+E1y+F1)+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ∈R且λ≠-1).它表示除圓C2以外的所有經(jīng)過兩圓C1、C2公共點(diǎn)的圓.
【例3】 已知A(8,0)、B(0,6)和△AOB的內(nèi)切圓:(x-2)2+(y-2)2=4,P(x,y)是圓上一點(diǎn)(如右圖所示),
(1)求P點(diǎn)到直線l:4x+3y+11=0距離的最大值和最小值;
(2)若S=|PA|2+|PB|2+|PO|2,求S的最大值和最小值.
剖析:(1)設(shè)(x-2)2+(y-2)2=4的圓心為C,則C(2,2).由圓的幾何性質(zhì)知過C作l的垂線交圓于Q,交直線l于R,易求最大值和最小值.
(2)利用圓的參數(shù)方程可解.
解:(1)設(shè)圓(x-2)2+(y-2)2=4的圓心C(2,2)到l的距離為d,則d==5.
∴圓上的點(diǎn)到l的距離最大值、最小值分別為d1=d+r=5+2=7,d2=d-r=5-2=3.
(2)設(shè)P(2+2cosα,2+2sinα),
∴S=|PA|2+|PB|2+|PO|2
=(2cosα-6)2+(2+2sinα)2+(2+2cosα)2+(2sinα-4)2+(2+2cosα)2+(2+2sinα)2
=80-4(2cosα+sinα)=80-4sin(α+φ).
∵α∈[0,2π],∴Smax=80+4,Smin=80-4.
講評:利用圓的幾何性質(zhì)和圓的參數(shù)方程來求有關(guān)最值較簡單.
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