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完整版直线与圆专题讲义教师版

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知识梳理

1点到直线距离公式: 教学内容

点P (x o ,y o )到直线1: ax by c 0的距离为:d ax o by o C

2.已知两条平行线直线l i 和12的一般式方程为 l i : Ax By C , 0 , l 2 : Ax By C 2

则l i 与丨2的距离为

d C l C

2 I 3?两条直线的位置关系: 直线方程 平行的充要条件 垂直的充要条件 备注 l i :y i 2:y k 1x b, k 2x b 2 k1 k2,b1 b2 k

i k 2 1 丨1,丨2有

斜率

4. 5. 已知 圆的方程:

l i :A i x+B

i y+C i =0, |2:A 2X +B 2y+C 2=0, l i 丄|2的充要条件是 A i A 2+B 1 B 2=O 。 ⑴标准方程:①(X a )2 (y b)2 r 2 ?,② ⑵一般方程:x 2 2

y Dx Ey 0 ( D 2

E 2 4

F 0)

注:Ax 2+Bxy+Cy 2+Dx+Ey+F=0 6?圆的方程的求法: ⑴待定系数法; 7?点、直线与圆的位置关系: ⑴点与

圆的位置关系: ①d R 表示圆 A=CM0 且 B=0 且 D 2+E 2 — 4AF>0 ;

⑵几何法。 (主要掌握几何法)

(d 表示点到圆心的距离) 点在圆上;②d R 点在圆内;③d R

(d 表示圆心到直线的距离) ③d R 相离。 ⑵直线与圆的位置关系: ①d R 相切;②d R 相交; ⑶圆与圆的位置关系:(d 表示圆心距,

R, r 表示两圆半径,且 点在圆外。 ①d R r 相离;②d R r

④d R r 内切;⑤0 d R

外切;③R r d 内含。

R r 相交; 8、直线与圆相交所得弦长|AB| 2J r 2 d 2 9. 过圆x 2+y 2=r 2

上的点M (X o ,y o )的切线方程为: 10. 以A (x i , y 2)、B (x 2,y 2)为直径的圆的方程

2

x o x+y o y=r 2

;

(x — x i )(x — X 2)+(y — y i )(y

— y 2)=0;

二、课堂训练

1.(最值问题)已知实数X 、y 满足方程X 2

y 2

4x 1 0,

(1) 求y 的最大值和最小值;

X

X y 的最大值和最小值;

:方程求最值首推几何法,几何法应用的前提是要熟练的掌握所求表达式的 几何含义。

2.(位置关系)设m,n R ,若直线(m 1)x (n 1)y 2 的取值范围是()

的距离。

. . 2 2

5. (定点问题) 圆 C: (X — 1) + (y — 2) = 25,直线 l : (2 耐 1)x + (耐 1)y = 7耐 4 ( mE R).

(1) 证明:不论m 取什么实数,直线l 与圆恒相交于两点; (2) 求O C 与直线l 相交弦长的最小值.

[解析](1)将方程(2 m^ 1)x + ( m^ 1)y = 7n u4,变形为(2x + y — 7) m^ (x + y — 4) = 0. 直线l 恒过两直线2x + y — 7 = 0和x + y — 4= 0的交点,

2x + y — 7= 0 由

得交点M 3,1).

又??? (3 — 1) + (1 — 2) = 5<25,.?.点 M 3,1)在圆C 内,.??直线I 与圆C 恒有两个交点. ⑵ 由圆的性质可知,当l 丄CM 时,弦长最短. 又 | CM (3 — 1)2

+ (1 — 2)2

= V 5,

???弦长为 I = 2p r 2

- I CM 2

= 2寸25- 5 = 4^5.

(2)求 (3)求 X 2

y 2的最大值和最小值。

【小结】 2 2

0与圆(x 1) (y 1)

1相切,则m n

【小结】:直线与圆锥曲线相切条件一般情况下需要联立方程令

血=0,而对于圆可特殊的表示为点到直线

3.(对称冋题) 圆 C i :(X 3)2 (y 1)2

4关于直线 0对称的圆C 2的方程为:()

A. (X

3)2

(y 1)2

B. (X 1)2

(y 3)2

C. (X 1)2

(y 3)2

D.

(X 3)2

(y 1)2

【思考】:

圆关于直线的对称问题实际上是求 圆心关于直线的对称点 ,那直线关于直线的对称问题?

4. (图像法)若曲线y 山 X 2

与直线y

X b 始终有两个交点,贝y b 的取值范围是

【小结】:求直线与圆锥曲线相交弦长一般情况下需要联立方程计算|Za — Xsl,而对于圆可特殊的利用

I = 2庐二乔进行计算。

6.已知过点M 3, 3的直线I与圆x2 y2 4y 21 0相交于A, B两

点,

(1)若弦AB的长为2J15,求直线I的方程;

(2)设弦AB的中点为P,求动点P的轨迹方程.

解:(1 )若直线I 的斜率不存在,则I 的方程为

2

x 3,此时有y 4y 12 0,弦

|AB| |y A y B l 2 8,所以不合题意.

故设直线I的方程为3,即kx y 3k 3

将圆的方程写成标准式得 2 225, 所以圆心0, 2,半径r 5 .

圆心0, 2到直线I的距离汨,因为弦心距、半径、弦长的一半构成直角三角形,所以

孕225,即k 3

k21 0,所以k 3.

所求直线I的方程为3x y 12

(2)设P x,y,圆心O1 0, 2 ,连接O i P , 则O i P AB .当x 0且x 3 时,?P k AB 1,

又k AB k MP

y ( 3)

x ( 3),

Y—- 1,化简得

x 3

(1)

3时, P点的坐标为0

,

2 ,

0,

3

,

2 ,

3

,

3都是方程(1)的解,所以弦AB

中点P的轨迹方程为x

【切点弦方程:过圆C:(x a)2(y 2 2

b) r外一点P(X0, Y c)作圆C的两条切线方程,切点分别为A,B,则切点弦AB所在直线方程为: (x。a)(x a) (y。b)(y b) r2】

7.过点C(6 , - 8)作圆X2+ y2= 25的切线于切点一

- - - 15

2 A B,那么C到两切点A、B连线的距离为( )

A. 15

B. 1

C.

D. 5

【切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线, 切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项,

m 的取值范围是 2710, 2J 5

2屁2尿

【小结】:求动点的轨迹方程是圆锥曲线部分的重要题型,解题思路为先假设动点坐标再找相关关系

式。

2 即 |PT | |PC PD

8.自动点P 引圆 2

y 10的两条切线

(1)若 k , k 2 1,求动点P 的轨迹方程;

(2)若点P 在直线x y m 上,且PA PB , 求实数 m 的取值范

围。

(1)由题意设P(x o , y o )在园外,切线I: y o k(x X o )

,

kx o y 。

(x 。2 10)k 2 2x o y o k y o 2 10 0

由k 1 k 2 k 1k 2

1得点P 的轨迹方程为X y 2丿5

(2)

P (

x o ,

y o )在直线 x y m 上,

x o y o m

又PA

PB ,

k

1k

2

1, y o 2 10

1

2 1

,即 X

o

2

y o

X o 10

2x o 2

2mx 0 m 2 20 0

又 0,

-2710 m 2710

又X o

2 2

y o

10恒成

立,

m 2或 m 2U 5

2

20,将x y m 代入化简得

三、综合强化

1.已知圆 (1)

(2)

x 2+y 2

+8x-4y=0与以原点为圆心的某圆关于直线 y=kx+b 对称,

求k 、b 的值; 若这时两圆的交点为 A 、B,求/ AOB 的度数. 2.若动圆 C 与圆(X-2) 2+y 2=1外切,且和直线 x+1=0相切.求动圆圆心C 的轨迹E 的方程. 3.已知圆 若存在,求出直线I 的方程;若不存在,说明理由. C: x 2+y 2- 2x +4y — 4=0,是否存在斜率为1的直线I ,使I 被圆C 截得的弦AB 为直径的圆过原点. 4.

设圆满足(1) y 轴截圆所得弦长为 2.(2)被X 轴分成两段弧,其弧长之比为 3: 1,在满足(1)、(2)的

所有

圆中,求圆心到直线I :X — 2y =0的距离最小的圆的方程.

学生姓名:

、填空题

(1)曲线y=|x-2|-3 与x 轴转成的面积是

(2)已知 M={(x,y)|x 2

+y 2

=1,0

€ R},并且 Min N M ,那么 b 的取值范围

(3) 圆(X — 3) +(y +1) =1关于直线x +2y — 3=0对称的圆的方程是

(4) 直线X — 2y — 2k =0与2x — 3y — k =0的交点在圆 x +y =25上,贝U k 的值是

y =| x |与x 2+y 2=4所围成的图形的最小面积是 ()

(5)

过点(2 , 1)并与两坐标轴都相切的圆的方程是 ()

A.( x — 1)2

+(y — 1)2

=1 B.(

x — 1)2+(y — 1)2=1 或(x — 5)2+(y — 5) 2=5

C.( x — 1)2

+(y — 1)2

=1 或(x — 5)2

+(y — 5) =25 D.( x — 5) 2

+(y — 5) 2

=5

二、选择题

(1)由曲线 A.—

4

B. n

C.3.

4

D .

3

2

(2)圆 x 2

1与直线xsin

y 1 0的位置关系为

A 、相交

B 、相切

C 、相离

相切或相交

(3)已知二元二次方程

Ax 2

+Cy+Dx+Ey+F=Q 贝

U

A C 0,

D 2

E 2 4

F 是方程表示圆的( )

A.充分非必要条件

B. 必要非充分条件

C.充要条件

D.

既非充分又非必要条件

2 2

(4)圆x +y — 2x +4y — 20=0截直线5x — 12y +c =0所得的弦长为 8, 则c 的值是()

A. 10

B. 10 或—68

C. 5 或一34

D.— 68

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