圆与圆的位置关系
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第50讲:圆与圆的位置关系一、课程标准1、能根据给定圆的方程,判断圆与圆的位置关系2、能用圆与圆的关系方解决一些简单的数学问题与实际问题. 二、基础知识回顾 圆与圆的位置关系设圆O 1:(x -a 1)2+(y -b 1)2=r 21(r 1>0), 圆O 2:(x -a 2)2+(y -b 2)2=r 22(r 2>0).三、自主热身、归纳总结1、圆C 1:x 2+y 2+2x =0,圆C 2:x 2+y 2+4y =0,则两圆的位置关系是( )A . 内含B . 相交C . 外切D . 外离 【答案】B【解析】圆C 1:(x +1)2+y 2=1,圆C 2:x 2+(y +2)2=22,∴C 1C 2=5,且2-1<5<2+1,∴两圆相交.故选B .2、圆x 2+y 2-4=0与圆x 2+y 2-4x +4y -12=0的公共弦长为( )A . 2B . 2 2C . 3D . 23 【答案】B【解析】由⎩⎨⎧x 2+y 2-4=0,x 2+y 2-4x +4y -12=0,得x -y +2=0.又圆x 2+y 2=4的圆心到直线x -y +2=0的距离为22=2.由勾股定理得弦长的一半为4-2=2,∴所求弦长为2 2.故选B .3、已知圆M :x 2+y 2-2ay =0(a >0)截直线x +y =0所得线段的长度是22,则圆M 与圆N :(x -1)2+(y -1)2=1的位置关系是( )A . 内含B . 相交C . 外切D . 外离 【答案】B 【解析】圆M :x 2+(y -a)2=a 2(a>0),∴⎝ ⎛⎭⎪⎫||a 22+(2)2=a 2,解得a =2,由||2-1<()0-12+()2-12<2+1得两圆相交.故选B .4、知圆C 与圆x 2+y 2+10x +10y =0相切于原点,且过点A(0,-6),则圆C 的标准方程为____. 【答案】(x +3)2+(y +3)2=18【解析】 设圆C 方程为(x -a)2+(y -b)2=r 2(r>0),则由题意得⎩⎨⎧a 2+b 2=r 2,()a +52+()b +52=()r±522,a 2+()b +62=r2解之得圆C 方程为(x +3)2+(y +3)2=18.5、半径为6的圆与x 轴相切,且与圆x 2+(y -3)2=1内切,则此圆的方程为_ _ 【答案】(x±4)2+(y -6)2=36.【解析】 由题意知,圆心可设为(a ,6),半径r =6,∴()a -02+()6-32=6-1,∴a =±4,∴所求圆的方程为(x±4)2+(y -6)2=36.6、(河北省石家庄二中2019届期末)已知圆C 1:x 2+y 2-2mx +4y +m 2-5=0与圆C 2:x 2+y 2+2x -2my +m 2-3=0,若圆C 1与圆C 2相外切,则实数m =________. 【答案】2或-5【解析】圆C 1:(x -m )2+(y +2)2=9,圆C 2:(x +1)2+(y -m )2=4,则C 1(m ,-2),r 1=3,C 2(-1,m ),r 2=2.当圆C 1与圆C 2相外切时,显然有|C 1C 2|=r 1+r 2,即m +12+m +22=5,整理得m 2+3m -10=0,解得m =-5或m =2.四、例题选讲考点一、圆与圆的位置关系例1、已知两圆x 2+y 2-2x -6y -1=0和x 2+y 2-10x -12y +m =0.(1)m 取何值时两圆外切? (2)m 取何值时两圆内切?(3)求m =45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长.【解析】 两圆的标准方程为(x -1)2+(y -3)2=11,(x -5)2+(y -6)2=61-m ,圆心分别为M (1,3),N (5,6),半径分别为11和61-m .(1)=11+61-m ,解得m =25+1011.(2)当两圆内切时,因定圆的半径11小于两圆圆心距5,故只有61-m -11=5,解得m =25-1011. (3)当m =45时,4-11<|MN |=5<11+4,两圆相交,其两圆的公共弦所在直线方程为(x 2+y 2-2x -6y -1)-(x 2+y 2-10x -12y +45)=0,即4x +3y -23=0.所以公共弦长为=. 变式1、分别求当实数k 为何值时,两圆C 1:x 2+y 2+4x -6y +12=0,C 2:x 2+y 2-2x -14y +k =0相交和相切.【解析】 将两圆的一般方程化为标准方程,得C 1:(x +2)2+(y -3)2=1,C 2:(x -1)2+(y -7)2=50-k ,则圆C 1的圆心为C 1(-2,3),半径r 1=1;圆C 2的圆心为C 2(1,7),半径r 2=50-k ,k<50.从而|C 1C 2|=(-2-1)2+(3-7)2=5. 当|50-k -1|<5<50-k +1,即4<50-k<6, 即14<k<34时,两圆相交.当1+50-k =5,即k =34时,两圆外切; 当|50-k -1|=5,即k =14时,两圆内切. ∴当k =14或k =34时,两圆相切.方法总结:(1)判断两圆的位置关系多用几何法,即用两圆圆心距与半径和或差的关系判断,一般不采用代数法.(2)求两圆公共弦长的方法是在其中一圆中,由弦心距d ,半弦长l2,半径r 所在线段构成直角三角形,利用勾股定理求解.若两圆相交,则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差得到.考点二 圆与圆的综合问题例2、已知圆C 1:(x -a)2+(y +2)2=4与圆C 2:(x +b)2+(y +2)2=1相外切,则ab 的最大值为________.【答案】 94【解析】 由圆C 1与圆C 2相外切,可得(a +b )2+(-2+2)2=2+1=3,即(a +b)2=9,根据基本不等式可知ab≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22=94,当且仅当a =b 时等号成立.故ab 的最大值为94.变式1、已知圆C 1:(x -a)2+(y +2)2=4与圆C 2:(x +b)2+(y +2)2=1相内切, 则 a 2+b 2的最小值为__________.【答案】 12【解析】 由圆C 1与圆C 2内切,得(a +b )2+(-2+2)2=1,即(a +b)2=1.又由基本不等式a 2+b 22≥⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22,可知a 2+b 2≥(a +b )22=12,当且仅当a =b 时等号成立,故a 2+b 2的最小值为12.变式2、已知圆C 1:(x -a)2+(y +2)2=4与圆C 2:(x +b)2+(y +2)2=1相交”,则公共弦所在的直线方程为______________________. 【答案】 (2a +2b)x +3+b 2-a 2=0【解析】 由题意将圆C 1,圆C 2的方程都化为一般方程,得圆C 1:x 2+y 2-2ax +4y +a 2=0①,圆C 2:x 2+y 2+2bx +4y +b 2+3=0②, 由②-①得(2a +2b)x +3+b 2-a 2=0,即所求公共弦所在直线方程为(2a +2b)x +3+b 2-a 2=0.变式3、已知圆C 1:x 2+y 2+4ax +4a 2-4=0和圆C 2:x 2+y 2-2by +b 2-1=0只有一条公切线,若a ,b ∈R 且ab ≠0,则1a 2+1b2的最小值为( )A. 3B. 8C. 4D. 9 【答案】D【解析】 由题设中可知两圆相内切,其中C 1(-2a ,0),r 1=2;C 2(0,b ),r 2=1,故|C 1C 2|=a 2+4b 2,由题设可知a 2+4b 2=2-1,即a 2+4b 2=1,则1a 2+1b 2=⎝⎛⎭⎫1a 2+1b 2(a 2+4b 2)=5+4b 2a 2+a 2b2≥5+4=9.当且仅当a 2=2b 2时等号成立.故选D.变式4、 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|PA →+PB →|的取值范围为____. 【答案】[]7,13【解析】 设AB 的中点为E ,则其轨迹为x 2+y 2=14,|PA →+PB →|=2||PE →,由||PE →∈⎣⎡⎦⎤72,132,∴|PA →+PB →|∈[]7,13.变式5、 求圆心在直线x +y =0上,且过两圆x 2+y 2-2x +10y -24=0,x 2+y 2+2x +2y -8=0交点的圆的方程.【解析】 (方法1)(利用圆心到两交点的距离相等求圆心)将两圆的方程联立得方程组⎩⎨⎧x 2+y 2-2x +10y -24=0,x 2+y 2+2x +2y -8=0,解这个方程组求得两圆的交点坐标A(-4,0),B(0,2). 因所求圆心在直线x +y =0上,故设所求圆心坐标为(x ,-x),则它到上面的两上交点(-4,0)和(0,2)的距离相等,故有()-4-x 2+()0+x 2=x 2+()2+x 2,即4x =-12,∴x =-3,y =-x =3,从而圆心坐标是(-3,3).又r =()-4+32+32=10,故所求圆的方程为(x +3)2+(y -3)2=10.(方法2)(利用弦的垂直平分线过圆心求圆的方程)同方法1求得两交点坐标A(-4,0),B(0,2),弦AB 的垂直平分线方程为2x +y +3=0,它与直线x +y =0交点(-3,3)就是圆心,又半径r =10,故所求圆的方程为(x +3)2+(y -3)2=10.(方法3)(用待定系数法求圆的方程)同方法1求得两交点坐标为A(-4,0),B(0,2).设所求圆的方程为(x -a)2+(y -b)2=r 2,∵两点在此圆上,且圆心在x +y =0上,∴得方程组⎩⎨⎧()-4-a 2+b 2=r 2,a 2+()3-b 2=r 2,a +b =0,解之得⎩⎨⎧a =-3,b =3,r =10,故所求圆的方程为(x +3)2+(y -3)2=10.(方法4)设所求圆的方程为x 2+y 2-2x +10y -24+λ(x 2+y 2+2x +2y -8)=0(λ≠-1), 即x 2+y 2-2()1-λ1+λx +2()5+λ1+λy -8()3+λ1+λ=0.可知圆心坐标为(1-λ1+λ,-5+λ1+λ).∵圆心在直线x +y =0上,∴1-λ1+λ-5+λ1+λ=0,解得λ=-2.将λ=-2代入所设方程并化简,求圆的方程为x 2+y 2+6x -6y +8=0.方法总结:圆与圆的综合题目涉及到参数的问题,解题思路就是通过圆与圆的位置关系,寻求参数之间的关系,然后转化为函数的思想进行解决。
匚J Sf" 源于名校,成就所托、知识梳理:1圆与圆的五种位置关系:(1)外离:两个圆没有公共点,并且每个圆上的点都在另一个圆的外部,叫做这两个圆外离。
(2)外切:两个圆有唯一公共点,并且除了这个公共点外,每个圆上的点都在另一个圆的外部,叫做这两个圆外切。
(3)相交:两个圆有两个公共点,叫做这两个圆相交。
(4)内切:两个圆有唯一公共点,并且除了这个公共点外,一个圆上的点都在另一个圆的内部,叫做这两个圆内切。
(5)内含:两个圆没有公共点,并且一个圆上的点都在另一个圆的内部,叫做这两个圆内含。
2、圆与圆位置关系的数量描述:如果两圆的半径为r1?r2,圆心距为d,那么(1)两圆外离:二d ■ r1 r2;(2)两圆外切二d = 口• $ ;(3)两圆相交 u * - r2c d c * + r2;(4)两圆内切二d = A -r2;(5)两圆内含二;(当d=0时,两圆同心)3、相交两圆连心线的性质:相交两圆的连心线垂直平分两圆的公共弦。
4、相切两圆连心线的性质:相切两圆的连心线经过切点。
二、例题精讲:例1、( 1 )已知两圆的半径分别为5和2,且圆心距为3,那么这两个圆的位置关系是_____________(2)___________________________________________________________________ 已知两圆的半径是8和4,圆心距为3,这两个圆的位置关系是________________________________________________(3)_______________________________________________________________________________________________ 如果两个圆的圆心距为7,且这两个圆的直径分别为6和8,那么这两个圆的位置关系是__________________________ (4)_____________________________________________________________ 直径为10和8,且圆心距为10的两个圆的位置关系是_______________________________________________________(5)已知一个圆的半径为4,另一个圆的直径为6,而圆心距为5,这两个圆的位置关系是—(6)___________________________________________________________ 直径为8与6的两个圆相切,这两个圆的圆心距等于_______________________________________________________例2、解下列各题:(1)已知两圆内切,圆心距为2,一个圆的半径为3,那么另一个圆的半径是多少?(2)已知两个圆的圆心距为10, —个圆的半径为8,要使这两个圆外离,那么另一个圆的半径r的取值范围是怎样?(3)已知两圆外切,一个圆的半径为5,而圆心距为乙那么另一个圆的半径是多少?轡立方教冃、古宀丄亠源于名校,成就所托(4) 已知相切两圆的圆心距为 7,一个圆的半径为 6,试求另一个圆的半径。
圆与圆位置关系知识点
在几何学中,圆与圆之间的位置关系涉及到它们的相对位置和相交情况。
以下
是一些关于圆与圆位置关系的重要知识点。
1. 内切:当一个圆完全位于另一个圆内部,并且两个圆的边界相切于一个点时,我们称这两个圆为内切圆。
内切圆的半径小于外切圆的半径。
2. 外切:当一个圆完全位于另一个圆外部,并且两个圆的边界相切于一个点时,我们称这两个圆为外切圆。
外切圆的半径大于内切圆的半径。
3. 相离:当两个圆没有任何交点且没有相切点时,我们称这两个圆为相离圆。
4. 相交:当两个圆有交点时,我们称这两个圆为相交圆。
a. 两个圆相交于两个不同的点时,我们称这种相交为普通相交。
b. 当两个圆的圆心重合且半径相等时,这两个圆相交于一条直径线,我们称
这种相交为重合相交。
5. 同心圆:当两个圆的圆心重合但半径不相等时,我们称这两个圆为同心圆。
这些是圆与圆位置关系的基本知识点,它们帮助我们理解圆的排列方式并解决
与圆相关的几何问题。
了解这些知识点可以为我们进一步学习和应用几何学提供基础。
平面几何的圆与圆的位置关系在平面几何中,圆与圆之间的位置关系是一个重要的研究课题。
通过对圆的直接观察和分析,我们可以得出各种不同的圆与圆之间的位置关系,并应用于实际生活中的问题。
本文将介绍几种常见的圆与圆的位置关系,并探讨它们的性质和应用。
一、相离关系相离是最简单的圆与圆的位置关系,它表示两个圆之间没有交集,彼此之间没有任何联系。
在平面上任意取两个半径不相等的圆,它们之间总是相离的。
这种位置关系在实际中有很多应用,比如电视塔的防碰撞设施设计,道路交通规划等。
二、外切关系外切是指两个圆相切于它们的外公切线。
在平面上取两个半径相等的圆,它们之间的位置关系就是外切。
外切关系有很多有趣的性质,比如外切圆的半径相等、切线垂直于半径以及外切圆与两个圆的中心连线共线等等。
这些性质在工程中的应用十分广泛,比如汽车轮胎与地面的接触、齿轮的传动等。
三、相切关系相切是指两个圆相切于它们的内公切线。
在平面上取两个半径不相等的圆,它们之间的位置关系就是相切。
相切关系也有其独特的性质,比如相切圆的切点与两个圆的圆心连线共线、相切圆的切线平行等等。
这些性质在物体之间的接触、接口设计等领域具有重要意义。
四、内含关系内含是指一个圆完全位于另一个圆内部。
在平面上取两个半径不相等的圆,大圆完全包围住小圆,它们之间的位置关系就是内含。
内含关系也有其自身的性质,比如内含圆的半径比大圆小、内含圆的圆心位于大圆的圆心等。
这些性质在实际中的应用非常广泛,比如密封件的设计、装配配件的设计等。
五、相交关系相交是指两个圆在平面上有公共的交点。
在平面上取两个半径不相等的圆,它们之间的位置关系就是相交。
相交关系有多种情况,比如两个圆有两个交点、一个交点以及无交点等等。
这些性质在几何问题的求解中起到重要作用,比如圆的相交面积计算、几何运动的轨迹分析等。
通过对平面几何中圆与圆的位置关系的研究,我们可以了解到它们的性质与应用。
这些位置关系在实际中有着广泛的应用,比如建筑设计、机械制造、电子工程等等。
图1扇形、圆与圆的位置关系一、圆和圆的位置关系.1、外离、外切、相交、内切、内含(包括同心圆)这五种位置关系的定义.(1)外离: 两个圆没有公共点,并且每个圆上的点都在另一个圆的外部时,叫做这两个圆外离.(2)外切: 两个圆有惟一的公共点,并且除了这个公共点以外,每个圆上的点都在另一个圆的外部时, 叫做这两个圆外切.这个惟一的公共点叫做切点.(3)相交: 两个圆有两个公共点,此时叫做这个两个圆相交.(4)内切: 两个圆有惟一的公共点,并且除了这个公共点以外,一个圆上的都在另一个圆的内部时,叫做这两个圆内切.这个惟一的公共点叫做切点.(5)内含: 两个圆没有公共点, 并且一个圆上的点都在另一个圆的内部时,叫做这两个圆内含.两圆同心是两圆内的一个特例. 2、相切两圆的性质:如果两个圆相切,那么切点一定在连心线上. 3、 相交两圆的性质:相交两圆的连心线垂直平分公共弦. 二、弧长及扇形的面积1、圆周长公式: 圆周长C=2πR (R 表示圆的半径)2. 弧长公式: 弧长180R n l π= (R 表示圆的半径, n 表示弧所对的圆心角的度数)3、扇形定义:一条弧和经过这条弧的端点的两条半径所组成的图形叫做扇形.4、弓形定义:由弦及其所对的弧组成的图形叫做弓形. 弓形弧的中点到弦的距离叫做弓形高. 5、圆的面积公式.2R S π= (R 表示圆的半径) 6、扇形的面积公式:扇形的面积3602R n S π=扇形 (R 表示圆的半径, n 表示弧所对的圆心角的度数)※弓形的面积公式:(如图5) (1)当弓形所含的弧是劣弧时, 三角形扇形弓形S S S -= (2)当弓形所含的弧是优弧时, 三角形扇形弓形S S S += (3)当弓形所含的弧是半圆时, 扇形弓形S R S ==221π提高试题1、如图,两正方形彼此相邻且内接于半圆,若小正方形的面积为16cm 2,则该半圆的半径为( )A. (4+cm B. 9 cmC. D.cm第1题 第2题2、如图,MN 是半径为1的⊙O 的直径,点A 在⊙O 上,∠AMN =30°,B 为AN 弧的中点,点P 是直径MN 上一个动点,则PA+PB 的最小值为( )A .22B .2C .1D .23、已知两圆的半径为R,r 分别是方程X 2-5X+6=0两根,两圆的圆心距为1,两圆的位置关系是( ) A.外离 B.外切 C.内切 D.相交4、已知圆锥的母线长为4,底面半径为2,则圆锥的侧面积等于 ( )A .8πB .9πC .10πD .11π 5、一个圆锥的侧面展开图是半径为1的半圆,则该圆锥的底面半径是 ( ).A .1B .34C .12D .136、 现有一个圆心角为,半径为的扇形纸片,用它恰好围成一个圆锥的侧面(接缝忽略不计).该圆锥底面圆的半径为( )A .B .C .D .7、如图,正方形ABCD 内接于⊙O ,点P 在劣弧AB 上,连接DP ,DP 交AC 于点Q .若QO=PQ ,则QA QC的值为( ) (A )132-(B )32(C )23+(D )23+8、已知锐角△ABC 的顶点A 到垂心H 的距离等于它的外接圆的半径,则∠A 的度数是( ) (A )30° (B )45° (C )60° (D )75°9、如图,已知平行四边形ABCD ,过A 、B 、C 三点的圆交AD 于E ,且与CD 相切。
圆与圆的位置关系圆与圆之间的位置关系在几何学中占据着重要的地位。
研究圆与圆的位置关系,可以帮助我们解决许多实际问题,比如在建筑设计中确定柱子的位置,或者在交通规划中确定车辆行驶的路线等等。
下面我将介绍几种常见的圆与圆的位置关系。
1. 相离当两个圆没有任何部分重叠时,它们被称为相离。
这意味着两个圆之间没有共同的点。
在平面几何中,我们可以用一个圆心到另一个圆心的距离来判断两个圆是否相离。
如果这个距离大于两个圆的半径之和,那么它们是相离的。
2. 外切如果两个圆之间有且仅有一个公共切点,并且两个圆的切点直接与它们的圆心连线垂直,那么它们被称为外切。
在外切的情况下,两个圆的半径之和等于它们的切点到圆心的距离。
3. 相交当两个圆有部分重叠时,它们被称为相交。
在相交的情况下,两个圆有两个公共切点。
这样的位置关系在很多实际问题中都有应用,比如在某个半径固定的圆内部找到与之相切的另一个半径未知的圆。
在判断两个圆是否相交时,我们需要比较它们的圆心到圆心的距离与两个圆的半径之和。
4. 内切当两个圆的半径不同,但是其中一个圆完全位于另一个圆的内部,并且切点处的切线与两个圆的半径垂直时,它们被称为内切。
在内切的情况下,两个圆的半径之差等于它们的切点到圆心的距离。
5. 同心圆如果两个圆的圆心重合,那么它们被称为同心圆。
同心圆的半径可以不同,但是它们不会相交或相切。
在实际问题中,我们可以利用这些位置关系来解决一些几何难题。
通过观察两个圆的位置关系,我们可以计算圆心的坐标、切点的位置以及两个圆的半径之比等等。
这些计算有助于我们更好地理解圆与圆之间的关系,为我们解决其他几何问题提供了一种思路。
总结起来,圆与圆之间有五种常见的位置关系:相离、外切、相交、内切和同心圆。
通过对这些位置关系的研究,我们可以解决许多实际问题,同时也能够加深对几何学的理解。
无论是在建筑设计中确定位置,还是在日常生活中解决其他难题,几何学的知识都能够帮助我们找到最佳的解决方案。
圆与圆的位置关系圆与圆的位置关系是数学中的一个重要概念。
在几何学中,圆通常由中心和半径来定义。
当两个或多个圆相互交叠、相切或不相交时,它们之间的位置关系将会有所不同。
首先,让我们考虑两个圆的相对位置。
当两个圆有一个公共点时,它们被称为相切。
相切的两个圆可以有外切和内切两种情况。
外切是指两个圆的内部不相交,但圆的外侧相接或外切。
内切是指两个圆的内部不相交,但其中一个圆可完全包含在另一个圆的内部。
在相切的情况下,两个圆的位置关系可以用中心之间的距离来描述。
当两个圆外切时,它们的中心之间的距离等于两个圆的半径之和。
当两个圆内切时,它们的中心之间的距离等于两个圆的半径之差。
如果两个圆的中心之间的距离大于两个圆的半径之和,那么这两个圆是相离的。
相离的圆没有公共点,它们之间没有交叠。
除了相切和相离的情况,两个圆还可以相交。
圆的相交分为内部交和外部交两种情况。
内部交是指两个圆的某些部分重叠在一起,而外部交是指两个圆互不包含,但它们之间有交集。
当两个圆相交时,我们可以通过观察它们的半径以及它们的中心之间的距离来判断它们的位置关系。
如果两个圆的中心之间的距离小于两个圆的半径之和但大于两个圆的半径之差,那么它们的位置关系是内部交。
如果两个圆的中心之间的距离大于两个圆的半径之和,那么它们的位置关系是外部交。
除了两个圆的位置关系,我们还可以考虑三个或更多圆的位置关系。
当有三个圆相互相交,它们的位置关系可以是外切、内切、相交或不相交。
如果三个圆的相交点都在一个平面上,则它们相互相交。
如果三个圆有一个公共外切点,则它们相互外切。
如果其中一个圆完全包含在另外两个圆内部,则它们相互内切。
总之,圆与圆的位置关系在数学中起着重要的作用。
通过观察圆之间的位置关系,我们可以推导出诸如圆的长度、面积等属性,从而加深对几何学的理解。
理解圆与圆的位置关系还有助于解决实际生活中的问题,例如在建筑、工程设计中准确测量和定位点的位置。
通过研究和探索圆与圆的位置关系,我们可以解决很多实际问题,并深入理解几何学的原理和概念。