新课标高中数学必修二第四章圆与方程-经典例题-[含答案]

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习题精选精讲圆标准方程

已知圆心),(b a C 和半径r ,即得圆的标准方程222

)()(r b y a x =-+-;已知圆的标准方程222)()(r b y a x =-+-,即得圆

心),(b a C 和半径r ,进而可解得与圆有关的任何问题.

一、求圆的方程

例1 (06卷文) 以点)1,2(-为圆心且与直线0543=

+-y x 相切的圆的方程为( )

(A)3)1()2(22=++-y x (B)3)1()2(2

2=-++y x

(C)9)1()

2(22

=++-y x (D)9)1()2(22=-++y x

解 已知圆心为)1,2(-,且由题意知线心距等于圆半径,即2

243546+++=

d

r ==3,∴所求的圆方程为9)1()2(22=++-y x ,

故选(C).

点评:一般先求得圆心和半径,再代入圆的标准方程222

)()(r b y a x =-+-即得圆的方程.

二、位置关系问题 例2 (06卷文) 直线1=+y x 与圆0222=-+ay y x )0(>a 没有公共点,则a 的取值围是( )

(A))12,0(- (B))12,12(+- (C))12,12(+--

(D))12,0(+

解 化为标准方程222

)(a a y x =-+,即得圆心),0(a C 和半径a r =.

∵直线

1=+y x 与已知圆没有公共点,∴线心距a

r a d =>-=

2

1,平方去分母得

2

2212a a a >+-,解得

1212-<<--a ,注意到0>a ,∴120-<

点评:一般通过比较线心距d 与圆半径r 的大小来处理直线与圆的位置关系:⇔>r d 线圆相离;⇔=r d 线圆相切;⇔

圆相交.

三、切线问题

例3 (06卷理) 过坐标原点且与圆02

5

2422

=+

+-+y x y x 相切的直线方程为( ) (A)

x y 3-=或x y 31=

(B)x y 3=或x y 31-= (C)x y 3-=或x y 31-= (D)x y 3=或x y 3

1

=

解 化为标准方程2

5)1()2(2

2=++-y x ,即得圆心)1,2(-C 和半径25=r .

设过坐标原点的切线方程为kx y =,即0=-y kx ,∴线心距25

1

122=

=++=r k k d ,平方去分母得0)3)(13(=+-k k ,解得3-=k 或31,∴所求的切线方程为x y 3-=或x y 3

1

=,故选(A).

点评:一般通过线心距d 与圆半径r 相等和待定系数法,或切线垂直于经过切点的半径来处理切线问题.

四、弦长问题

例4 (06卷理) 设直线03=+-

y ax 与圆4)2()1(22=-+-y x 相交于B A 、两点,且弦AB 的长为32,则=a .

解 由已知圆4)2()1(2

2=-+-y x ,即得圆心)2,1(C 和半径2=r .

∵线心距11

2++=

a a d

,且22

2

)2(

r AB d

=+,∴22222)3()1

1(

=+++a a ,即1)1(22+=+a a ,解得0=a . 点评:一般在线心距d 、弦长AB 的一半和圆半径r 所组成的直角三角形中处理弦长问题:222

)2

(r AB d =+. 五、夹角问题

例5 (06全国卷一文) 从圆012222

=+-+-y y x x

外一点)2,3(P 向这个圆作两条切线,则两切线夹角的余弦值为( )

(A)21 (B)5

3

(C)23 (D) 0

解 已知圆化为1)1()1(2

2=-+-y x ,即得圆心)1,1(C 和半径1=r .

设由

)2,3(P 向这个圆作的两条切线的夹角为θ

,则在切线长、半径

r

PC

构成的直角三角形中,

5

22

cos

=

θ

,∴

5

3

12

cos 2cos 2

=

-=θ

θ,故选(B). 点评:处理两切线夹角θ问题的方法是:先在切线长、半径r 和PC

所构成的直角三角形中求得

2

θ

的三角函数值,再用二倍角公式解决夹角θ问题.

六、圆心角问题

例6 (06全国卷二) 过点)2,1(的直线l 将圆4)2(22=+-y x 分成两段弧,当劣弧所对的圆心角最小时,直线l 的斜率=k .

解 由已知圆4)2(2

2=+-y x ,即得圆心)0,2(C 和半径2=r .

设)2,

1(P ,则2-=PC k ;∵⊥PC 直线l 时弦最短,从而劣弧所对的圆心角最小,∴直线l 的斜率2

21=

-

=PC

k k .

点评:一般利用圆心角及其所对的弧或弦的关系处理圆心角问题:在同圆中,若圆心角最小则其所对的弧长与弦长也最短,若弧长与弦长最短则所对的圆心角也最小.

七、最值问题

例7 (06卷文) 圆0104422

=---+y x y x

上的点到直线14-+y x 0=的最大距离与最小距离的差是( )

(A) 30 (B) 18 (C)26

(D)25 解 已知圆化为18)2()2(2

2=-+-y x ,即得圆心)2,2(C 和半径23=r .

设线心距为d ,则圆上的点到直线014=-+y x 的最大距离为r d +,最小距离为r d -,∴262)()(==--+r r d r d ,故

选(C).

点评:圆上一点到某直线距离的最值问题一般转化为线心距d 与圆半径r 的关系解决:圆上的点到该直线的最大距离为r d +,最小距离

为r d

-.

八、综合问题 例8 (06卷理) 若圆0104422

=---+y x y x

上至少有三个不同的点到直线0:=+by ax l 的距离为22,则直线l 的倾斜角的

取值围是( )

(A)]4,12[

π

π (B)]125,12[ππ (C)]3,6[ππ (D)]2

,0[π

解 已知圆化为18)2()2(2

2=-+-y x ,即得圆心)2,2(C 和半径23=r .

∵圆上至少有三个不同的点到直线0:=+by ax l 的距离为22,∴222222

2=-≤++=

r b a b

a d ,即0422≤++

b ab a ,

由直线l 的斜率b a k -=代入得0142

≤+-k k ,解得3232+≤≤-k ,又3212tan -=π,32125tan +=π,∴直线l 的

倾斜角的取值围是]12

5,12[

π

π,故选(B). 点评:处理与圆有关的任何问题总是先通过圆的标准方程,进而以“圆心半径线心距”的七字歌得到正确而迅速地解决.

圆的方程

1. 确定圆方程需要有三个互相独立的条件.圆的方程有两种形式,要注意各种形式的圆方程的适用围.

(1) 圆的标准方程:(x -a)2+(y -b)2=r 2,其中(a ,b)是圆心坐标,r 是圆的半径;

(2)

圆的一般方程:x 2+y 2+Dx +Ey +F =0 (D 2+E 2-4F >0),圆心坐标为(2

,2E D --),半径为r =

2

422F

E D -+

2. 直线与圆的位置关系的判定方法.

(1) 法一:直线:Ax +By +C =0;圆:x 2+y 2+Dx +Ey +F =0.