“隐形圆”的探析(教师版)

第6节 隐形圆知识与方法在解析几何问题中，若题干中某个动点的轨迹是圆，这类问题我们称之为隐形圆问题，解题的关键是发现隐形圆，运用圆的性质来求解答案.本专题后续内容将详细归纳隐形圆常见的几类题型.典型例题【例1】若圆()()2214x a y a -+-+=上存在点P ，使得P 点到原点的距离为3，则实数a 的取值范围为________.【解析】问题等价于圆22:9O x y +=与圆()()22:14C x a y a -+-+=有交点，所以2121r r OC r r -≤≤+，易求得()221OC a a =+-()22115a a ≤+-≤，解得：30a -≤≤或14a ≤≤. 【答案】[3,01,4-【例2】已知圆()22:44C x y +-=和两点(),0A m -、(),0B m ，若圆上存在点P ，使得0PA PB ⋅=，则正实数m 的取值范围为______.【解析】0PA PB ⋅=⇒点P 的轨迹方程是圆222:O x y m +=，问题等价于圆O 与圆C 有交点，所以2121r r OC r r -≤≤+，从而242m m -≤≤+，结合0m >可解得：26m ≤≤.【答案】[]2,6【反思】设A 、B 为两个定点，则由PA PB ⊥或0PA PB ⋅=所确定的点P 的轨迹是圆.【例3】在平面直角坐标系xOy 中，已知点()0,2M 和()0,1N ，若直线20x y a -+=上存在点P 使2PM PN =，则实数a 的取值范围为______.【解析】设(),P x y ，则由|2PM PN =()()2222221x y x y +-+-222439x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭，所以问题等价于直线20x y a -+=与圆222439x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭有交点，故222335a d -⨯+≤，425425a -+≤≤. 【答案】425425⎡-+⎢⎣⎦ 【反思】若动点P 满足PAPBλ=()01λλ>≠且，其中A 、B 是两个定点，则点P 的轨迹是圆. 变式 在ABC 中，内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ，若2b =，2a c =，则ABC 的面积的最大值为______.【解析】以AC 中点O 为原点建立如图所示的平面直角坐标系，则()1,0A -，()1,0C ，设(),B x y , 因为2a c =，所以2BC AB =()()2222121x y x y -+=++化简得：()22516039x y y ⎛⎫++=≠ ⎪⎝⎭，所以点B 的轨迹是以5,03⎛⎫- ⎪⎝⎭为圆心，43为半径的圆（不含x 轴上的两个点），如图，由图可知，()max 1442233ABC S =⨯⨯=.【答案】43【例4】已知点()2,2A ，()4,2B m ，点P 在直线20x y -+=上，若满足2PA PB ⋅=的点P 有两个，则实数m 的取值范围为______.【解析】设(),P x y ，则()2,2PA x y =--，()4,2PB x m y =--， ()()()()224222PA PB x x y m y ⋅=⇒--+--=，整理得点P 的轨迹方程为圆()()222:3124C x y m m m -+--=-+， 所以问题等价于直线20x y -+=与圆C ()2312242m m m -++<-+，解得：223m <--232m >. 【答案】()(),223232,-∞---+∞【反思】由PA PB λ⋅=可确定隐形圆，其中A 、B 是两定点.【例5】设点()0,2A ，圆()()22:24C x m y m -++-=，若圆C 上存在点M ，使得2220MA MO +=，其中O 为原点，则实数m 的取值范围为______.【解析】设(),M x y ，则由2220MA MO +=可得()2222220x y x y +-++=，化简得：()2219x y +-=，所以问题等价于圆C 与圆()2219x y +-=有公共点， 故()()221215m m ≤-+-，解得：21m -≤≤或25m ≤≤. 【答案】[][]2,12,5-【反思】22PA PB +是定值可确定隐形圆，其中A 、B 是两定点.【例6】在平面直角坐标系xOy 中，已知B 、C 为圆229x y +=上两点，点()2,2A ，且AB AC ⊥，则线段BC 的长的取值范围为______.【解析】如图1，设BC 中点为(),M x y ，则2BC AM =，OM BC ⊥，所以222OM MB OB +=，又MB AM =，所以222OM AM OB +=，故()()2222229x y x y ++-+-=，整理得：()()225112x y -+-=，从而点M 的轨迹是圆，圆心为()1,1T ，且点A 在该圆内，2AT =101022AM ≤≤因为2BC AM =，1021022BC -≤解法2：如图2，作矩形ABQC ，设(),Q x y ，由矩形性质知，2222OA OQ OB OC +=+，所以22899x y ++=+，化简得：2210x y +=，从而点Q 102OA =10221022AQ ≤+，又BC AQ =，1021022BC -≤【答案】10221022⎡⎣，【反思】矩形性质：设P 是矩形ABCD 所在平面内任意一点，则2222PA PC PB PD +=+.【例7】设a ∈R ，直线1:10l x ay -+=与直线2:20l ax y a +-+=交于点()00,P x y ，则2200021x y y +--的取值范围为______.【解析】如图，1l 过定点()1,0A -，2l 过定点()1,2B -且12l l ⊥，故点P 在以AB 为直径的圆()2212x y ++=上，设()22001d x y +-()222220000021122x y y x y d +--=+--=-，记()0,1T ，则d PT =，易求得圆上动点P 到定点T 的距离满足2222PT -≤+2222d ≤+，所以2642642d -≤+，故24422442d --≤+，即220021x y y +--的取值范围为44242⎡-+⎣,.【答案】44242⎡-+⎣,强化训练1.（★★★）若圆()()2214x y m -+-=上存在点P ，使得点P 到点()2,0Q 的距离为1，则实数m 的取值范围为______.【解析】问题等价于已知的圆与圆()22:21Q x y -+=有交点，所以2113m ≤+，解得：2222m -≤≤【答案】22,22⎡⎤-⎣⎦2.（★★★）已知圆()222:4C x y r +-=()0r >，点()2,0A -、()2,0B ，若圆C 上有且仅有一个点P ，使得0PA PB ⋅=，则r 的值为______.【解析】设(),P x y ，则P ()2,PA x y =---，()2,PB x y =--，因为0PA PB ⋅=，所以()()()2220x x y ---+-=，整理得点P 的轨迹方程为224x y +=，故问题等价于圆C 和圆22:4O x y +=相切，从而24r -=或24r +=，结合0r >可解得：6r =或2.【答案】6或23.（★★★）在平面直角坐标系xOy 中，已知()2,0A -，()1,1B ，若直线30x y a -+=上存在点P 使2PA PB =，则实数a 的取值范围为______.【解析】设(),P x y ，则由2PA PB =可得()()()22222211x y x y ++=-+-，化简得：()22440239x y ⎛⎫-+-=⎪⎝⎭，故问题等价于直线30x y a -+=与圆()22440239x y ⎛⎫-+-= ⎪⎝⎭有交点， 423210310a-⋅+，解得：142633a -≤≤. 【答案】1426,33⎡⎤-⎢⎥⎣⎦4.（★★★★）在ABC 中，若2AB =，2AC BC ，则ABC S 的最大值为______. 【解析】以AB 中点O 为原点建立如图所示的平面直角坐标系， 则()1,0A -，()1,0B ，设(),C x y ， 由2AC BC ()()2222121x y x y ++=-+整理得：()22:38M x y -+=()0y ≠ 所以点C 的轨迹是以()3,0M 为圆心，2x 轴的交点），如图，由图可知，()max 1222222ABC S=⨯⨯= .【答案】25.（★★★）设点()2,0Q ，圆()()22:21C x y a -+-=，若圆C 上存在点P ，使得2210PQ PO +=，其中O 为原点，则实数a 的取值范围为______. 【解析】设(),P x y ，则由2210PQ PO +=可得()2222210x y x y -+++=， 化简得：()2214x y -+=由题意，圆()22:14M x y -+=与圆C 有交点，所以13MC ≤≤ 而()()2221201MC a a -+-+2113a ≤+≤，解得：2222a -≤≤【答案】2222⎡⎤-⎣⎦,6.（★★★）已知AB 是圆()()22:224C x y -+-=的弦，且3AB =，若存在线段AB 的中点P ，使得P 关于x 轴的对称点Q 在直线30kx y ++=上，则实数k 的取值范围为______. 【解析】31AB PC ==⇒点P 的轨迹是圆()()22221x y -+-=， 因为P 、Q 关于x 轴对称，所以点Q 的轨迹方程为()()22221x y -++=， 从而问题等价于此圆与直线30kx y ++=有交点，222311k k -+≤+，解得：403k -≤≤【答案】4,03⎡⎤-⎢⎥⎣⎦7.（★★★）已知直线1:0l kx y +=()k ∈R 与直线2:220l x ky k -+-=相交于点A ，点B 是圆()()22:232N x y +++=上的动点，则AB 的最大值为（ ）A.32B.52C.522+D.322+【解析】由题意，直线过1l 原点，直线2l 过定点()2,2P ，且12l l ⊥，所以点A 的轨迹是以OP 为直径的圆，即圆()()22:112M x y -+-=如图，由图可知，max 22522AB MN =+【答案】C8.（★★★★）已知圆22:16Q x y +=，点()1,2P ，M 、N 为圆O 上两个不同的点，且0PM PN ⋅=若PQ PM PN =+，则PQ 的最小值为______.【解析】如图，因为0PM PN ⋅=，所以PM PN ⊥，故四边形PMQN 为矩形， 设MN 的中点为S ，连接OS ，则OS MN ⊥，所以222216OS OM MS MS =-=-， 又PMN 为直角三角形，所以MS PS =，故2216OS PS =-①，设(),S x y ，则由①可得()()22221612x y x y ⎡⎤+=--+-⎣⎦，整理得：()22127124x y ⎛⎫-+-= ⎪⎝⎭，从而点S 的轨迹为以1,12T ⎛⎫⎪⎝⎭33为半径的圆，显然点P 在该圆内部，所以min 33335PS PT =， 因为2PQ PS =，所以min335PQ=解法2：如图，因为0PM PN ⋅=所以PM PN ⊥，故四边形PMON 为矩形，由矩形性质，2222OM ON OP OQ +=+， 所以216165OQ +=+，从而33OQ = 故Q 点的轨迹是以O 为圆心，33 显然点P 在该圆内，所以min33335PQOP ==【答案】3359.（★★★★）在平面直角坐标系xOy 中，已知两个圆224x y +=和229x y +=，定点()1,0P ，动点A 、B 分别在两个圆上，满足90APB ∠=︒，则AB 的取值范围为______. 【解析】（用矩形性质）：如图，以P A 、PB 为邻边作矩形PAQB ， 由矩形性质，有2222OA OB OP OQ +=+即2491OQ +=+，所以3OQ =故点Q 的轨迹是以原点为圆心，3为半径的圆，显然点P 在圆内，易知AB PQ =， 所以min min 23231AB PQ OP ===，max max 23231AB PQ OP ==+=.【答案】231,231⎡⎤⎣⎦。

2020年第9期中学数学研究•51•例析四类“隐形圆”问题福建省福安市第一中学(355000)叶珊近年来，随着对圆的方程加大的考查力度，许多“隐形圆”的问题不断呈现.所谓的“隐形圆”，就是在条件中没有直接给出有关圆的信息，而是隐藏在题目的信息中，要通过分析和转化，才能发现圆(或圆的方程)，从而可以利用圆的知识来解决问题.下面举例介绍四类常见类型，供参考.一、隐含着圆的定义或圆的方程例1若圆C：(x-2a)2+(y-a-3)2=4上，总存在两个点到原点的距离为1,则实数a的取值范围是________•解析:设P(%,y。

)为圆上一点，且PO=1,则有%o+To=1,即点P在以原点为圆心，1为半径的圆上，而点P又在圆C：(x-2a)2+(y-a-3)2=4上，依题意，这样的P点有两个，即两圆相交，所以2 -1W y(2a)2+(a+3)2W2+1,解得-务W aW0,即实数a的取值范围是[-务,0].评注:从题设中找到了动点到定点的距离为定长，这就是圆的定义，抓住它建立圆的方程，从而再利用两圆相交的性质列出不等式求出参数范围就变得很容易了.例2已知A,B,C,D四点共面,BC=2,AB2+ AC2=20,CD=3C4,4t I BD\的最大值.解析：以DC所在的直线为％轴，以线段BC的中点为坐标原点，建立直角坐标系，又BC=2,可设B(-1,O),C(1,O).设A(衍，yj,由4於 +AC2=20得[+I)2+j)]+[(«：!-I)2+ji]=20,化简得+y2=9戾).设D(x,y),^CD=3莎得(％-1,y)=3(冋-1,刃)，所以％i=*(%+2)且九=将它们代入X)式得仏+2)2+y2=81,即D点在以(-2,0)为圆心,9为半径的圆上，而I BD\就是圆上的动点D到点B(-1,O)的距离，根据圆的性质可知丨丽I的最大值就是圆心(-2,0)到点-1,0)加上半径，即1+9=10,所以⑷—=10.评注:依据题设中的平方和的条件得到了点A 在一个已知圆上运动，再由给出的向量的线性关系，使问题转化D点在另一个已知圆上运动，如果点B 固定，则就变成一个非常熟悉的问题了.二、含有线段长的比式例3已知圆C：(%-2)2+y2=2,直线l.y= k(x+2)与％轴交于点A,过Z上一点P作圆C的切线，切点为T,若PA=#PT,则实数％的取值范围是解析：由于直线l-.y=k(x+2)与％轴交于点A(_2,0),则刃=g设P(%,y),由PA=匹PT得/(X+2)2+y2=#V(x-2)2+y2-2,化简得仏-6)2+y2=36,即点P在以(6,0)为圆心,6为半径的圆上，又点P在直线Z上，所以直线Z 与圆相交或相切，则d W r,即I§律+「丄w6,化简得7號W9,解得-導導，所以实数％的取值范围是[-昭，昭].点评：这是一个“阿波罗斯尼圆”的问题，解题中抓住了给出的线段长等式，通过设动点，建立方程，然后再化简方程找到了一个隐含圆，这就将问题转化为直线与圆有交点问题了.例4已知点P到两定点M(_1,O)JV(.距离的比为点N到直线PM的距离为1,求直线PN的方程.解析:设P的坐标为仏,y),由题意有■^十=Q,即a/(%+1)2+j2=-J1•a/(%-1)2+j2,整理得/+y2_6%+1=0,因为点N到PM的距离为1,I MN\=2,所以厶PMN=30。

微专题22“隐形圆”问题1．能用探究轨迹的思想挖掘题目中的隐形圆问题．2．能通过圆的几何意义等思想方法解决与圆有关的范围(最值)问题．3．深刻体会“等价转化”、“数形结合”等数学思想方法，能用代数方法处理几何问题．考题导航题组一利用圆的定义(到定点的距离等于定长的点的轨迹)确定隐形圆1．如果圆(x－2a)．2．已知圆O：x2＋y2＝1，圆M：(x－a)2＋(y－a＋4)2＝1，若圆M上存在点P，过点P作圆O的两条切线，切点为A，B，使得∠APB＝60°，则a的取值范围为__________．→＋OB→的1．在平面直角坐标系xOy中，圆C：x2＋y2－6x＋5＝0，点A，B在圆C上，且AB＝23，则||OA 最大值是________．1．已知圆C：(x－3)，则正数m的取值范围是________．2．已知点A (2，3)，B (6，－3)，点P 在直线3x －4y ＋3＝0上，若满足等式AP →·BP →＋2λ＝0的点P 有两个，则实数λ的取值范围是________．1．在平面直角坐标系xOy 中，已知点P (－1，0)，Q (2，1)，直线l ：ax ＋by ＋c ＝0，其中实数a ，b ，c 成等差数列，若点P 在直线l 上的射影为H ，则线段QH 的取值范围是________．1．在平面直角坐标系xOy 中，已知圆C ：(x －a )MA 2＋MO 2＝10，则实数a 的取值范围是________．1．如图，在平面直角坐标系xOy 中，圆C ：x 2＋y 2－4x ＝0及点A (－1，0)，B (1，2)． (1)若直线l 平行于AB ，与圆C 相交于M ，N 两点，MN ＝AB ，求直线l 的方程；(2)在圆C 上是否存在点P ，使得P A 2＋PB 2＝12？若存在，求点P 的个数；若不存在，说明理由．1．已知点M (x ，y )与两个定点O (0，0)，A (3，0)的距离之比为12，那么点M 的坐标满足的关系为_____．2．已知点A (0，1)，B (1，0)，C (t ，0)，D 是直线AC 上的动点，若AD ≤2BD 恒成立，则最小正整数t 的值为________．1．如图，已知圆C ：x 2＋y 2＝9，点A (－5，0)，在直线OA 上(O 为坐标原点)，存在定点B (不同于点A )，满足：对于圆C 上任一点P ，都有PBP A为一常数，则满足条件的点B 的坐标为________．冲刺强化训练(22)1．已知点A (－1，0)，B (1，0)，动点M (x ，y )满足MA ＝2MB ，则动点M 的轨迹方程是_________． 2．若圆O 1与圆O 2的半径都是1，O 1O 2＝4，以O 1O 2的中点O 为原点，O 1O 2所在直线为x 轴，建立平面直角坐标系，过动点P 分别作圆O 1与圆O 2的切线PM ，PN (M ，N 分别为切点)，使得PM ＝2PN ，则动点P 的轨迹方程是______________．3．已知A ，B 是圆C 1：x 2＋y 2＝1上的动点，AB ＝3，P 是圆C 2：(x －3)2＋(y －4)2＝1上的动点，则|P A →＋PB →|的取值范围为____________．4．在平面直角坐标系xOy 中，已知点A (－1，0)，B (1，0)均在圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝r 2外，且圆C 上存在唯一一点P 满足AP ⊥BP ，则半径r 的值为________．5．在平面直角坐标系xOy 中，直线l 1：kx －y ＋2＝0与直线l 2：x ＋ky －2＝0相交于点P ，则当实数k 变化时，点P 到直线x －y －4＝0的距离的最大值为________．6．已知线段AB 的长为2，动点C 满足CA →·CB →＝λ(λ<0)，若点C 总不在以点B 为圆心，12为半径的圆内，则负数λ的最大值是________．7．已知点A (－1，0)，B (1，0)，过定点M (0，2)的直线l 上存在点P ，使得P A →·PB →<0，则直线l 的倾斜角α的取值范围是________．8．在平面直角坐标系xOy 中，已知圆C ：(x －a )2＋(y －a ＋2)2＝1，点A (0，2)，若圆C 上的点M 均满足MA 2＋MO 2>10，则实数a 的取值范围是________．9．在平面直角坐标系xOy 中，已知A ，B 为圆C ：(x ＋4)2＋(y －a )2＝16上的两个动点，且AB ＝211．若直线l ：y ＝2x 上存在唯一的一个点P ，使得P A →＋PB →＝OC →，则实数a 的值为 ________．10．在平面直角坐标系xOy 中，已知B ，C 为圆x 2＋y 2＝4上两点，点A (1，1)，且AB ⊥AC ，则线段BC的长的取值范围是________．11．已知定点O (0，0)，M 是圆(x ＋1)2＋y 2＝4上的任意一点，问：是否存在不同于点O 的定点A ，使得MOMA为常数？若存在，试求出所有满足条件的点A 的坐标；若不存在，请说明理由．12．如图所示，A ，B 是两个垃圾中转站，B 在A 的正东方向16千米处，AB 的南面为居民生活区． 为了妥善处理生活垃圾，政府决定在AB 的北面建一个垃圾发电厂P ． 垃圾发电厂P 的选址拟满足以下两个要求(A ，B ，P 可看成三个点)：①垃圾发电厂到两个垃圾中转站的距离与它们每天集中的生活垃圾量成反比，比例系数相同；②垃圾发电厂应尽量远离居民区(这里参考的指标是点P 到直线AB 的距离要尽可能大)． 现估测得A ，B 两个中转站每天集中的生活垃圾量分别约为30吨和50吨，问垃圾发电厂该如何选址才能同时满足上述要求？。

“圆”形毕露（二）考纲要求：江苏省高考考试说明中圆的方程是C 级考点,近几年在各地模考和高考中出现频率较高,在题设中没有明确给出圆的相关信息,而是隐含在题目中的,要通过分析、转化,发现圆(或圆的方程),从而最终利用圆的知识来求解,我们称这类问题为“隐形圆”问题． 考点解读：在平面上给定相异两点B A ,,设点P 在同一平面上且满足λ=⋅(或22PB PA +是定值),则点P 的轨迹是个圆.小题热身(1)平面内到原点距离为1的点的轨迹方程为 .(2)从圆1:22=+y x O 外一点P 向圆引两条切线,切点分别是A 、B ,使得∠APB ＝60°,则点P 的轨迹方程为 .(3)已知两点)0,2(),0,2(B A ,若存在点P ,使得∠APB =90°,则点P 的轨迹方程为 .(4)已知两点),0,2(),0,2(B A -若存在点P ,使得 20AP BP λ+=,则点P 的轨迹方程为 .(5)已知两点),0,2(),0,2(B A -若存在点P ,使得1022=+PB PA ,则点P 的轨迹方程为 .题型一 利用圆的定义(到定点的距离等于定长的点的轨迹)确定隐形圆例 1(1)如果圆(x －2a )2＋(y －a －3)2＝4上总存在两个点到原点的距离为1,则实数a 的取值范围是 ．056<<a（2）(2016南京二模)已知圆1:22=+y x O ,圆()()14:22=+-+-a y a x M ．若圆M 上存在点P ,过点P 作圆O 的两条切线,切点为A ,B ,使得∠APB ＝60°,则a 的取值范围为 ．题型二 动点P 对两定点B A ,张角是90°(1PA PB k k =-,或 0PA PB =)确定隐形圆 例 2 已知圆()()143:22=-+-y x C 和两点()0),0,(),0,(>-m m B m A ,若圆上存在点P ,使得∠APB =90°,则m 的取值范围是 ．题型三 两定点B A ,,动点P 满足λ=⋅确定隐形圆例 3 (2017南通密卷3)已知点)3,2(A ,点)3,6(B 点P 在直线 3430x y -+=上,若满足等式 20AP BP λ+=的点P 有两个,则实数λ的取值范围是 ．题型四 两定点B A ,,动点P 满足22PB PA +是定值确定隐形圆例 4 (1)在平面直角坐标系xOy 中,已知圆C ：(x －a )2＋(y －a ＋2)2＝1,点)2,0(A ,若圆C 上存在点P ,满足1022=+PO PA ,则实数a 的取值范围是 ．(2)(2017.12南京十校联考12)已知,A B 为直线l ：y x =-上两动点,且4AB =，圆C ：226620x y x y +--+=,圆C 上存在点P ,使2210PA PB +=,则线段AB 中点M 的横坐标取]214,214-提升练习(1)(2017苏北四市一模)已知B A ,是圆1:221=+y x C 上的动点, AB P 是圆()()143:222=-+-y x C 上的动点,则 PA PB +的取值范围是 ．(2)(2017南通市一模)在平面直角坐标系 xOy 中,已知C B ,为圆22 4x y +=上两点,点 A(1,1) ,且AC AB ⊥,则线BC 段的长的取值范围为 ．一．阿波罗尼斯圆1. 在直角坐标系中，()30，A ，直线42;-=x y l ，圆C 的半径为1，圆心C 在l 上 圆心C 也在直线1-=x y 上，过A 点作作圆C 的切线，求切线的方程（1）圆心C 也在直线1-=x y 上，过A 点作圆C 的切线，求切线的方程。

专题58 隐形圆问题专题知识梳理隐形圆也就是题目中给出的条件不是给出一个圆，而是要通过设点、列式、化简得到动点的轨迹是一个圆.本专题分四个方面讲了隐形圆问题.1． 利用圆的定义：在平面内到定点的距离等于常数，则这个点的轨迹是一个圆.解决这类问题只要抓住两个关键词：定点，定长.然后再化归为圆中的有关问题去解.2． 是利用几何特征，直径所对的圆周角是直角，得到了隐形圆，有时两个定点所张的角也不一定是90o，可以是其他的定角，则动点的轨迹是两段圆弧.3． 动点到两个定点的距离的平方和是定值，则这个点的轨迹也是一个圆，当然这个定值会有一定的范围，否则轨迹不存在，如果在某一距离前加其他系数也可以.4． 是著名的阿波罗尼斯圆：到两个定点的距离之比是一个不为1的定值，这类题可能给出的背景也不在解析几何中，是要自己建系后，才能看出点的轨迹.所以在解题时要当心给出的条件.5． 化归思想在本专题的作用很重要，因为给出的条件不是圆，是需要大家在解题分析得出的，另外得到圆以后，要合理用好点与圆、直线与圆、圆与圆的位置关系.考点探究【例1】(1)已知圆O ：x 2＋y 2＝1，圆M ：(x －a )2＋(y －a ＋4)2＝1.若圆M 上存在点P ，过点P 作圆O 的两条切线，切点为A ，B ，使得∠APB ＝60°，则a 的取值范围为____．(2)如果圆(x －2a )2＋(y －a －3)2＝4上总存在两个点到原点的距离为1，则实数a 的取值范围是____．【解析】（1）连OP ，则30OPA ∠=o，∵1OA =，∴2OP =，即P 点的轨迹方程为224x y +=，又点P在圆M 22()(4)1x a y a -+-+=上，∴两圆有交点，即221(4)9a a ≤+-≤，解得：2222a -≤≤+．（2）到原点的距离为1的点的轨迹方程为221x y +=，如果圆(x －2a )2＋(y －a －3)2＝4上总存在两个点到原点的距离为1等价于两圆相交，即2214(3)9a a ≤++≤，解得605a -≤≤． 【例2】(1)已知圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝1和两点A (－m ，0)，B (m ，0) 0m >，若圆上存在点P ，使得∠APB ＝90°，则m 的取值范围是____．(2)（2019·南通一模）在平面直角坐标系xOy 中，已知B ，C 为圆x 2＋y 2＝4上两点，点A (1，1)，且AB ⊥AC ，则线段BC 的长的取值范围为_ ___．【解析】（1）∵∠APB ＝90°，∴点P 在以AB 为直径的圆上，其方程为222x y m +=，又点P 在圆C ：(x－3)2＋(y －4)2＝1上，且有两个，∴两圆相交，即11m m -≤+，解得46m ≤≤.（2）∵AB ⊥AC ，设D 为AB 的中点，D 点坐标为(,)x y ，BC 的长为2m ，∴DA m =，在三角形OCD 中，有224m OD +=，即2222(1)(1)4x y x y -+-++=，化简得22113()()222x y -+-=，∴DA 的取值范围为,22．∴BC 的取值范围为． 【例3】在平面直角坐标系xOy 中，已知点(2,0)A ，直线:4l y x =-，圆C 的半径为1，圆心在l 上．若圆C 上存在点M ,使2210MA MO +=,求圆心C 的横坐标a 的取值范围．【解析】设(,)M x y ，∵2210MA MO +=，∴2222(2)10x y x y -+++=，即2223x y x +-=，又圆C 的半径为1，圆心在l 上，∴圆C 的方程为22()(4)1x a y a -+-+=．∵点M也在圆C 上，∴两圆有交点，即221(1)(4)9a a ≤-+-≤，∴2540a a -+≥或250a a -≤，解得4a ≥或1a ≤或05a ≤≤，综上横坐标a 的取值范围为45a ≤≤或01a ≤≤．【例4】已知点A(-2,0)，B(4,0),圆C: 16)4(22=++y x ,P 为圆C 上任意一点，问是否存在常数λ，使λ=PBPA，若存在，求出常数λ的值，若不存在，请说明理由．【解析】假设存在，设P 的坐标为(,)x y ，∵λ=PB PAλ=， ∴22222(2)[(4)]x y x y λ++=-+，即222222(1)(1)(48)4160x y x λλλλ-+-+++-=，又∵P 为圆C 上任意一点，∴16)4(22=++y x ，即228x y x +=-，∴22(164)4160x λλ-+-=对于圆上的任意一点均成立，∴21640λ-=，即12λ=．题组训练1.(2018·扬州一模)已知ABC ∆是边长为3的等边三角形，点P 到点A 的距离为1，点Q 满足2133AQ AP AC =+u u u r u u u r u u u r，则BQ uuu r 的最小值为 ．【解析】以BC 所在的直线为x 轴，BC 的垂直平分线为y 轴，建立直角坐标系，则33(,0),(,0),22B C A -，∵点P 到点A 的距离为1，∴2200(1x y +=，设00(,),(,)Q x y P x y ，∵2133AQ AP AC =+u u u r u u u r u u u r ，∴00213(,)(,(,232322x y x y -=-+-，则00333,242x x y y =-=，∴2214()(29x y -+=，令212cos ,sin 323x y αα=+=∴33(,(,(,)2222BQ BA AQ x y x y =+=+-=+u u u r u u u r u u u r ，∴BQ ==u u u r23≥=. 2.已知直线l ：x －2y ＋m ＝0上存在点M 满足与两点A (－2，0)，B (2，0)连线的斜率之积为－1，则实数m 的取值范围是____．【解析】[]－25，25设点(,)M x y ，∵点M 满足与两点A (－2，0)，B (2，0)连线的斜率之积为－1，∵122y yx x ⋅=-+-，∵224x y +=（2x ≠±），又点M 在直线l ：x －2y ＋m ＝0上，∵2≤，即m -≤≤3.已知点(2,2),(0,2)A B -，若直线3x ＋4y －m ＝0上一动点P 满足224PA PB +=，则实数m 的取值范围是________．【解析】设点(,)P x y ，由题意知2222(2)(2)(2)4x y x y ++-++-=，化简得222440x y x y ++-+=，又点P 在直线3x ＋4y －m ＝0上，即直线与圆有公共点，∴3815m-+-≤，解得010m ≤≤．4.（2008·江苏卷）在△ABC 中，2AB =，AC =，则△ABC 面积的最大值是 .【解析】以AB 所在的直线为x 轴，AB 的垂直平分线为y 轴，建立平面直角坐标系，则(1,0),(1,0)A B -，设(,)C x y，∵AC ==即2222(1)2(1)2x y x y ++=-+，22(3)8x y -+=，∴点C 到x轴距离的最大值为3+，则△ABC面积的最大值是12332⨯⨯+=+5.在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的方程为x 2＋y 2－8x ＋15＝0，若直线y ＝kx －2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，则k 的最大值是____．【解析】∵圆C 方程为22(4)1x y -+=，∴圆心为(4,0)，半径为1，若直线y ＝kx －2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，即两圆有公共点，2≤，化简得2340k k -≤，解得403k ≤≤，∴k 的最大值为43403k ≤≤6.在平面直角坐标系xOy 中，已知点(0,2)A -，(1,1)B -，P 为圆222x y +=上一动点，则PBPA的最大值为 ．【解析】设(,)P x y ，PBt PA =t =， 化简得222222(1)(24)2(24)240t x t y x t y t -+-++-+-=， ∵222x y +=，∴22(12)230x t y t --+-=， ∴圆心(0,0)O到直线的距离d =≤，∵0t >，∴02t <≤，即PBPA的最大值为2．7.已知圆C ：(x －2)2＋y 2＝4，线段EF 在直线l ：y ＝x ＋1上运动，点P 为线段EF 上任意一点，若圆C 上存在两点A 、B ，使得PA →·PB →≤0，则线段EF 长度的最大值是___． 【解析】设点P 的坐标为(x ，y )，则x 2+y 2=50，∴=(－12－x ，－y )，=(－x ，6－y )，∴=x 2+12x +y 2－6y =12x －6y +50≤20，即2x －y ≤－5，直线2x －y =－5与圆x 2+y 2=50的交点坐标为M (－5，－5)，N (1，7)，圆x 2+y 2=50与x 轴负半轴的交点坐标为(，0)，∴点P 的横坐标的取值范围是≤x ≤1，故答案为.8.设P 在圆O ：224x y +=上运动，点(4,0)A ，直线:1l y kx =+上总存在点Q ，使Q 恒为AP 的中点，求实数k 的取值范围.【解析】设P (,)x y ，11(,)Q x y ，则114,2,2x x y y +⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩∵点Q 在直线:1l y kx =+上，∴4122y x k +=+，即(4)2y k x =++，代入224x y +=中得：22(42)4x kx k +++=，即222(1)2(42)16160k x k k x k k +++++=，∴22224(42)4(1)(1616)0k k k k k ∆=+-++≥，即2340k k +≤，403k -≤≤. ∴实数k 的取值范围为：403k -≤≤. 9.在平面直角坐标系xoy 中，直线02:1=+-y kx l 与直线02:2=-+ky x l 相交于点P ，则当实数k 变化时，点P 到直线04=--y x 距离的最大值为___________.【解析】设P (,)x y ，∵直线1:20l kx y -+=与直线02:2=-+ky x l 垂直，且直线02:1=+-y kx l 过定点(0,2)，直线2:20l x ky +-=过定点(2,0)，∴P 点轨迹方程为22(1)(1)2x y -+-=， ∴点P 到直线04=--y x=10. (2018·苏北四市期末)已知A ，B 是圆C 1：x 2＋y 2＝1上的动点，AB，P 是圆C 2：(x －3)2＋(y －4)2＝1上的动点，则PA PB +u u u r u u u r的取值范围为________．【解析】因为A ，B 是圆C 1：x 2＋y 2＝1上的动点，AB ＝3，所以线段AB 的中点H 满足221122AB OH ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,∴H 在圆O ：x 2＋y 2＝41上，且2PA PB PH +=u u u r u u u r u u u r 因为点P 是圆C 2：(x －3)2＋(y－4)2＝1上的动点，所以335522PH -≤≤+u u u r ，即71322PH ≤≤u u ur ，所以7213PH ≤≤u u u r ，从而PA PB +u u u r u u u r 的取值范围是[7,13]．。