专题讲座数学思想方法在直线与圆中的运用

摇生最浬化鄴0||^聚焦直线方程与圆的方程中的数学思想■吴函直线与圆是高中数学的重要内容之一，在直线与圆的解题中蕴含着重要的数学思想，如函数与方程思想、分类讨论思想、化归与转化思想等。

下面例析直线与圆中的数学思想的具体应用。

―、函数与方程思怨例1过点P(2,l)作直线Z,分别交x 轴、，轴的正半轴于点A、£,当FA・PE取得最小值时，求直线I的方程。

解：显然直线的斜率存在且上V0,设直线Z 的方程为;y—l=k(.jc—2)OV0)。

令》=0,得A(2—*,0)。

令工=0,得B(O,1—24)。

所以PA■PB=J(*+l)(4+4/)=J16+4(&—*)2》4,当且仅当k=-l时取等号。

所以直线2的方程为工+『一3=0。

点评：先根据条件设出直线的方程，再扌艮据题目条件建立PA-PB的目标函数，最后利用二次函数求出该函数的最小值，从而解决问题。

二、分类讨论思想例2讨论直线Z：3工+4,+祝=0与圆C：工2+^2—2h=O的位置关系。

解：先求得圆C的圆心为C(1,O)和半径厂=1,再求得圆心C到直线Z的距离/=I3+mJ一~~，最后按d<r,d=r.d>r三种情况讨论直线与圆相交、相切、相离时祝的取值范围。

当d=山丁丨V］,即一8<m<2时，直O线与圆相交；当4=号刈=1,即m=-8或m=2时，直线与圆相切；当d=I3t—'>1,即m<-8或m>2时，直线与圆相离。

点评：对含有参数的数学问题进行求解时，要注意运用分类讨论的数学思想，分类要正确、严密，做到不重、不漏。

三、转化与化归思；®例3已知znWR,直线2：mjc— (2+ l)_y =4m和圆C zjc2y2—8rr十4，+16=0。

(1)求直线Z斜率的取值范围。

(2)直线/能否将圆C分割成弧长的比值为*的两段圆弧？为什么？解：(1)直线I的方程可化为y=•m~r1/71(工一4),斜率k=―2［，艮卩km2 —m~\~k=0om十］当上=0时,m=0；当时，由ANO,得1一4必二0,BP综上可得人的取值范围是［一寺，寺］。

直线和圆的方程中的数学思想 广东省陆丰市启恩中学(516500)林敏燕直线与圆的方程是高中数学解析几何的一个基础内容，在历年的高考中占有一席之地。

本文就直线和圆的方程中的数学思想在解题中的运用展开讨论，供同学们参考。

1．换元思想如果两个数或代数式的平方和为常数,我们就可以利用换元法把问题转化为更直观的问题来处理.例1 求函数13)2(1)(2++--=t t t f 的最值分析：此题从常规思维无从着手，但其结构特征与斜率公式类似，所以联想到用斜率公式。

解：令t x =，2)2(1--=t y ，则1)2(22=+-y x （y ≥0）函数13)(++=x y t f 可看作是半圆1)2(22=+-y x （y ≥0）上一点M 与定点)3,1(--A 连线的斜率.设过点A 的切线为 )1(3+=+x k y 由圆心到切线的距离等于圆的半径得11322=+-+k k k解得)179(81±=k 由图可知：)179(81)(max +==AM k t f 43)(min ==AB k t f . 点评：本题抓住两个代数式的平方和为1,转化为一个半圆与一个定点的斜率问题. 本题特别注意图像是一个半圆，而不是一个整圆。

2．对称思想直线是最基本的图形,我们在解题中常常要遇到求某点关于直线的对称点的问题.圆既是中心对称图形,又是轴对称图形,对称的数学思想在圆中有着淋漓尽致的体现.解对称问题要把握对称的实质,结合几何图形来解题.例2 直线0632=-+y x 交x 、y 轴于A 、P ，使PB PA-最大，并求出此时最大值.分析：由两个线段距离之差联想到三角形的性质：两边之差小于第三边。

故可以把问题的证明转化为三角形中的问题来证明。

解：令0=x 得2=y ；令0=y 得3=x .∴)0,3(A ，)2,0(B .点B 关于直线x y =的对称点)0,2('B .∴'PB PA PB PA -=-≤123'=-=AB ，当且仅当P 、'B 、A 共线（又在x y =上），即P 为直线A B '（即x 轴）与x y =交点)0,0(时，PB PA -最大且最大值为1.点评：本题涉及直线是特殊直线，所以转化为特殊情形下的对称问题（对称点直接求得）.此题也可求点A 关于直线x y =的对称点，一样可求得.3．数形结合思想 数形结合的思想，其实质是将抽象的数学语言与直观的图形结合起来，使抽象思维和形象思维结合，通过对图形的认识，数形结合的转化，可以培养思维的灵活性，形象性，使问题化难为易，化抽象为具体.例3已知}),{(b x y y x M +==，}9),{(2x y y x N -==，若M N 有两个元素，求b 的取值范围.分析：集合M 是一条直线的点的集合，集合N 是一个半圆上的点的集合，故可以从图像上考虑直线与圆的交点问题。

高考数学专题讲座 第11讲 直线与圆考纲要求：(1)理解直线斜率的概念,掌握两点的直线的斜率,掌握直线方程的点斜式\两点式\一般式,并能根据条件熟练地求出直线方程.(2)掌握两条直线平行于垂直的条件,两条直线所成的角和点到直线的距离公式.能够根据直线的方程判断两条直线的位置关系.(3)了解二元一次不等式表示平面区域. (4)了解线性规划的意义,并会简单应用. (5)了解解析几何的基本思想,了解坐标法.(6)掌握圆的标准方程和一般方程.理解圆的参数方程. 基础达标1．若直线l 的倾斜角为π＋arctan(－12)，且过点(1，0)，则直线l 的方程为________________．x ＋2y －1=02．已知定点A （0，1），点B 在直线x ＋y ＝0上运动，当线段AB 最短时，点B 的坐标是________________． （－12，12）3．已知两条直线l 1：y ＝x ，l 2：ax －y ＝0，其中a 为实数．当这两条直线的夹角在(0，π12)内变动时，a 的取值X 围是 ( C ) A ．(0，1)B ．(33，3)C ．(33，1)∪(1，3) D ．(1，3) 4．过点A （1，－1）、B （－1，1）且圆心在直线x ＋y －2＝0上的圆的方程是 ( C )A ．(x －3)2＋(y ＋1)2＝4B ．(x ＋3)2＋(y －1)2＝4C ．(x －1)2＋(y －1)2＝4D ．(x ＋1)2＋(y ＋1)2＝45．圆2x 2＋2y 2＝1与直线x sin θ＋y －1＝0(θ∈R ，θ≠π2＋k π，k ∈Z )的位置关系是 ( C )A ．相交B ．相切C ．相离D ．不确定6．已知圆C ：(x －a )2＋(y －2)2＝4（a ＞0）及直线l ：x －y ＋3＝0．当直线l 被C 截得的弦长为23时，则a ＝ （ C ） A ． 2 B ．2－2C ．2－1 D ．2＋1 例题选讲例1．（1）过点M (2,1)作直线l 与x 轴、y 轴的正半轴分别交于A 、B 两点．① 若△AOB 的面积取得最小值,求直线l 的方程，并求出面积的最小值；② 直线l 在两条坐标轴上截距之和的最小值；③若|MA |·|MB |为最小，求直线l 的方程．解：(1)①由于已知直线l 在坐标轴上的截距,故选用直线的截距方程:1=+bya x （i ） 由已知a ＞0,b ＞0.故S △AOB ＝21ab （ii ） 由已知,直线(i)经过点(2,1).故112=+b a ,就是a ＋2b ＝ab ,a ＝12-b b (∵b ≠1) (iii) ∵a ＞0, b ＞0, ∴a ＞1. 将(iii)代入(ii),得S ＝12-b b ＝1112-+-b b ＝b ＋1＋11-b ＝(b －1)＋11-b ＋2.当b ＞1时 S ≥211)1(-⋅-b b ＋2＝4. 等号当且仅当 b －1＝11-b 即b ＝2时成立.代入(iii)得a ＝4. ∴所求的直线方程为24yx +＝1,即x②解一：a ＋b ＝2b b －1＋b ＝2(b －1)＋2b －1＋b ＝ ＝ 2b －1＋b －1＋当b ＞1时 , a ＋b ≥2(2b －1)(b －1)等号当且仅当 b －1＝2b －1， 即解二：a ＋b ＝(a ＋b )×1＝(a ＋b )(2a ＋1b )＝3等号当且仅当2b a ＝a b ，即a 2＝2b 2③由于直线l 绕点M 运动,故可选∠OAB 2θsin M y ＝1sin θ, |MB |＝θcos M x ＝2cos θ,|MA |·|MB |＝1sin θ×2cos θ＝4s in2θ，∴当sin2θ＝1时，|MA |·|MB |有最小值4， 此时tan θ＝1，所求直线l 的方程为x ＋y －3＝0.（2）已知圆C ：(x ＋2)2＋y 2＝1，P （x ，y ）为圆上任意一点．①求y －22x －2的最大值、最小值；②求x －2y的最大值、最小值．解：（1）令k ＝y －2x －1，则k 表示经过P 点和A （1，2）两点的直线的斜率，故当k 取最大值或最小值时，直线P A ：kx －y ＋2－k ＝0和圆相切，此时d ＝|－2k ＋2－k |1＋k 2＝1，解得k ＝3±34，所以y －22x －2的最大值为3＋38，最小值为3－38；（2）方法一：令x －2y ＝t ，可视为一组平行线系，由题意，直线应与圆C 有公共点，且当t 取最大值或最小值时，直线x －2y －t ＝0和圆相切，则d ＝|－2－t |5＝1，解得t ＝－2±5，所以x －2y 的最大值为－2＋5，最小值为－2－5；方法二：因为P （x ，y ）为圆C ：(x ＋2)2＋y 2＝1上的点，令x ＝－2＋cos θ，y ＝sin θ，θ∈[0，2π)，所以x －2y ＝－2＋cos θ－2 sin θ＝－2＋5cos(θ＋φ)( φ＝arctan2)，当θ＋φ＝2π，即θ＝2π－arctan2时，cos(θ＋φ)＝1，x －2y 取到最大值为－2＋5，当θ＋φ＝π，即θ＝π－arctan2时，cos(θ＋φ)＝－1，x －2y 取到最大值为－2＋5；例2．已知圆满足：①截y 轴所得弦长为2；②被x 轴分成两段圆弧，其弧长的比为3：1；③圆心到直线l ：x －2y ＝0的距离为55．求该圆的方程． 解：设圆P 的圆心为P (a ，b )，半径为γ，则点P 到x 轴，y 轴的距离分别为|b |，|a |．由题设知圆P 截x 轴所得劣弧对的圆心角为90º，知圆P 截x 轴所得的弦长为r 2．故r 2=2b 2又圆P 被y 轴所截得的弦长为2，所以有 r 2＝a 2+1．从而得2b 2－a 2＝1．又因为P (a ，b )到直线x －2y =0的距离为55，所以5552b a d -=， 即有 a －2b ＝±1， 由此有⎩⎨⎧=-=-121222b a a b ⎩⎨⎧-=-=-121222b a a b 解方程组得⎩⎨⎧-=-=11b a ⎩⎨⎧==11b a 于是r 2=2b 2=2，所求圆的方程是(x +1)2+(y +1)2=2，或(x －1)2+(y －1)2=2．思考：求在满足条件①、②的所有圆中，圆心到直线l ：x －2y ＝0的距离最小的圆的方程．解法一:设圆的圆心为P (a ，b )，半径为r ，则点P 到x 轴，y 轴的距离分别为│b │， │a │． 由题设知圆P 截x 轴所得劣弧对的圆心角为90°，知圆P 截X 轴所得的弦长为r 2，故r 2=2b 2， 又圆P 截y 轴所得的弦长为2，所以有 r 2=a 2+1．从而得2b 2－a 2=1．又点P (a ，b )到直线x －2y =0的距离为52b a d -=，所以5d 2=│a －2b │2 =a 2+4b 2－4ab≥a 2+4b 2－2(a 2+b 2)=2b 2－a 2=1，当且仅当a =b 时上式等号成立，此时5d 2=1，从而d 取得最小值． 由此有⎩⎨⎧=-=12,22a b b a 解此方程组得⎩⎨⎧==;1,1b a 或⎩⎨⎧-=-=.1,1b a 由于r 2=2b 2知2=r ．于是，所求圆的方程是(x －1) 2+(y －1) 2=2，或(x +1) 2+(y +1) 2=2． 解法二:同解法一，得52b a d -=∴d b a 52±=-得2225544d bd b a +±= ①将a 2=2b 2－1代入①式，整理得01554222=++±d db b②把它看作b 的二次方程，由于方程有实根，故判别式非负，即△=8(5d 2－1)≥0，得 5d 2≥1．∴5d 2有最小值1，从而d 有最小值55． 将其代入②式得2b 2±4b +2=0．解得b =±1．将b =±1代入r 2=2b 2，得r 2=2．由r 2=a 2+1得a =±1． 综上a =±1，b =±1，r 2=2． 由b a 2-=1知a ，b 同号． 于是，所求圆的方程是(x －1) 2+(y －1) 2=2，或(x +1) 2+(y +1) 2=2．例3．在以O 为原点的直角坐标系中，点A （4，－3）为△OAB 的直角顶点.已知|AB |＝2|OA |，且点B 的纵坐标大于零．（1）求向量AB →的坐标；（2）求圆x 2－6x ＋y 2＋2y ＝0关于直线OB 对称的圆的方程；（3）是否存在实数a ，使抛物线y ＝ax 2－1上总有关于直线OB 对称的两个点？若不存在，说明理由：若存在，求a 的取值X 围．[解]（1）设⎩⎨⎧=-=+⎪⎩⎪⎨⎧=⋅==,034100,0||||||2||},,{22v u v u OA AB OA AB v u AB 即则由得 },3,4{.86,86-+=+=⎩⎨⎧-=-=⎩⎨⎧==v u AB OA OB v u v u 因为或 所以v －3>0,得v =8,故AB ={6，8}.（2）由OB ={10，5}，得B （10，5），于是直线OB 方程：.21x y =由条件可知圆的标准方程为：(x －3)2+y(y+1)2=10, 得圆心（3，－1），半径为10. 设圆心（3，－1）关于直线OB 的对称点为（x,y ）则,31,231021223⎩⎨⎧==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-+=-⋅-+y x x y y x 得故所求圆的方程为(x －1)2+(y －3)2=10. （3）设P (x 1,y 1), Q (x 2,y 2) 为抛物线上关于直线OB 对称两点，则.23,022544,02252,,2252,202222222212212121212121>>-⋅-=∆=-++⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=+⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=--=+-+a aa a a ax a x x x a a x x ax x x x yy y y x x 得于是由的两个相异实根为方程即得 故当23>a 时，抛物线y=ax 2－1上总有关于直线OB 对称的两点.4．已知⊙M ：x 2＋(y －2)2＝1，Q 是x 轴上的动点，QA ，QB 分别切⊙M 于A ，B 两点，（1）如果|AB |＝423，求直线MQ 的方程；（2）求动弦AB 的中点P 的轨迹方程． 解:（1）由324||=AB ，可得,31)322(1)2||(||||2222=-=-=AB MA MP 由射影定理，得 ,3|||,|||||2=⋅=MQ MQ MP MB 得 在Rt △MOQ 中，523||||||2222=-=-=MO MQ OQ ，故55-==a a 或， 所以直线AB 方程是;0525205252=+-=-+y x y x 或 （2）连接MB ，MQ ，设),0,(),,(a Q y x P 由点M ，P ，Q 在一直线上，得(*),22xy a -=-由射影定理得|,|||||2MQ MP MB ⋅= 即(**),14)2(222=+⋅-+a y x 把（*）及（**）消去a ，并注意到2<y ，可得).2(161)47(22≠=-+y y x说明：适时应用平面几何知识，这是快速解答本题的要害所在。

圆教学中的数学思想方法数学思想方法已成为中学数学教学内容的重要组成部分.教师在进行中学数学教学的过程中，必须做到让学生在知识学习的过程中，渗透和体验数学思想方法，并且要充分把握住讲课的过程中的概念的形成、结论的推导、方法的思考、规律的揭示以及问题的发现这些环节，对学生进行思维训练，培养学生的数学思想方法的形成.由于圆的教学的抽象性以及现实生活中的形象性的结合，再加之初中教材中对于圆这一章的处理不够精妙，使得学生感觉知识点繁杂，学习过程中往往感觉比较吃力.笔者就这一章节中所体现出的三种数学思想方法进行一一梳理，并希望学生对该章节的学习形成系统，真正掌握到数学的精髓之处.1.分类讨论的数学思想方法由于数学的抽象性以及概括性，通常其涉及的问题和对象都比较多元化，因此很难用一种大而化之的方法来解决，必须采取分情况一一进行讨论，而这种方法就是数学中常常用到的分类讨论思想.初三教材中的圆，基本上在每个小节都牵涉和体现到了分类讨论思想的运用.比如，在研究点与圆的位置关系时，要分圆外、圆上、圆内三种情况；研究直线与圆的位置关系时，要分相离、相切、相交三种情况；在解决圆与圆的相切问题时，要分清楚是外切还是内切；在计算弧对应的圆周角时，要弄明白这段弧是优弧还是劣弧.另外在研究圆周角定理时以及解决题目中常出现的动点以及动弦的问题时，也涉及了分类讨论思想的运用.而这种思想对于普遍的初中学生来说，掌握是比较困难的，通常他们在运用这种思想的时候，经常会讨论不周到、不全面.例1 半径为5 cm的圆O中，弦AB∥弦CD.又AB=6 cm，CD=8 cm，则AB和CD两弦的距离为.不少学生只填写７ cm，而漏掉另一答案１ cm.这是因为他们在考虑问题时，只想到了两弦分别在圆心的两侧，没考虑到另一种情形：两弦在圆心的同侧.因此，针对该种情况，教师要对学生加强这方面的强化训练，同时在日常的教学活动中，就应该要从各方面来渗透分类讨论的数学思想.2.数形结合的数学思想方法数学以现实世界的数学关系与空间形式作为其研究的对象，而形与数是互相联系的，也是可以相互转化的.把问题的数量关系转化成图形的性质问题，或者把图形的性质问题转化为数量的关系问题，是数学活动中的一种十分重要的思维策略，这种处理问题的思想，就是数形结合的基本思想方法.在初三的圆这一章的教学中，不管是教材的举例还是教材课后的习题中，都不乏这种思想方法.比如说教材在引进圆的概念的时候，就采取了数与形相结合的思想；在研究直线与圆的关系时，也把形转变成数来进行进一步的解决；另外在课后题目的设置中，中点弦定理的证明也正是进一步深化了该数学思想方法的运用.3.方程和函数的数学思想方法方程的思想和函数的思想是处理常量数学与变量数学的重要思想，在解决一般数学问题中具有重要的方法论意义.在中学数学中，方程与函数是极为重要的内容，对各类方程和基本初等函数都作了较为系统的研究.对于一个较为复杂的问题，常常只需要寻求等量关系，列出一个或几个方程或函数关系式，就能很好地得到解决.在初中的圆的教学过程中，圆所涉及的数量关系比较多，同时它们之间的转化关系也比较多，另外还可以与三角形的相关知识进行串联，因此在解决圆的问题时，方程和函数的数学思想方法的运用是最为广泛的.教师在培养学生的方程和函数的数学思想方法的形成过程中就应该给学生灌输“一方程（等式）对应一未知元”的终极数学思想，同时引导学生利用相关已知条件来建构相关方程或等式.图 1例2 （2011年无锡）如图1，已知O(0，0)，A(4，0)，B(4，3).动点P从O点出发，以每秒3个单位的速度，沿△OAB的边OA，AB，BO做匀速运动；动直线l从AB位置出发，以每秒1个单位的速度向x轴负方向做匀速平移运动.若它们同时出发，运动的时间为t秒，当点P运动到O时，它们都停止运动.(1)当P在线段OA上运动时，求直线l与以点P为圆心、1为半径的圆相交时t的取值范围.(2)当P在线段AB上运动时，设直线l分别与OA，OB交于C，D，试问：四边形CPBD是否可能为菱形？若能，求出此时t 的值；若不能，请说明理由，并说明如何改变直线l的出发时间，使得四边形CPBD会是菱形.解析（1）根据点P与直线l的距离d＜1分为点P在直线l的左边和右边，分别表示距离，列不等式组求范围.（2）四边形CPBD不可能为菱形.依题意可得AC=t，OC=4-t，PA=3t-4，PB=7-3t.由CD∥AB，利用相似比表示CD，由菱形的性质得CD=PB可求t的值.又当四边形CPBD为菱形时，PC=PB=7-3t，把t代入PA2+AC2，PC2中，看结果是否相等，如果结果不相等，就不能构成菱形.设直线l比P点迟a秒出发，则AC=t-a，OC=4-t+a，再利用平行线表示CD，根据CD=PB，PC∥OB，得相似比，分别表示t，列方程求a即可.本题考查直线与圆的位置关系，运用相似比、边相等等关系，用代数的方法，列方程求解.4.化归转换的数学思想方法化归，即转化与归结的意思.把有待解决或者未解决的问题，通过转化过程，归结为所熟悉的规范性问题或者已解决的问题中去，从而求得问题解决的思想.这种思想，是初中阶段接触的最为广泛的一种数学思想，在圆这一节的教学过程中，通常要求学生在解决相关问题时将未知转化为已知，将题目中不确定的关系转化为确定的关系，将一般情况转化为特殊情况来处理.因此，教师要对化归转换的思想加以重视.在圆的教学中，相似变换、射影变换以及等积变换都是常用的变换.另外，这一章节还要求学生能掌握将不规则图形变换成规则图形来求解相关问题的能力，比如把扇形转换成三角形与一弓形的组合图形，进而可以利用相关公式来求取弓形的面积或者其他相关因素.图 2例3 如图2，⊙A，⊙B，⊙C两两不相交，且半径都为0.5 cm，则图中阴影部分的面积之和为（）.解析图中阴影部分为三个扇形，所以只要求出扇形的面积即可.但求扇形的面积必须知道圆心角的度数，如何求出这三个扇形的圆心角的度数呢？显然是比较困难的，因为这是一个普通的三角形.我们观察到三个圆的半径相同，于是考虑将三个圆心角拼在一起，这样就可以利用三角形的内角和定理来解决了.三个扇形圆心角的度数之和为三角形的内角和，即180°，所以阴影部分的面积之和为nπr2360°=180°×π×0.52360°=π8.故选B.数学思想方法是数学的灵魂.因此，教师在日常的数学教学中要引导学生细心观察给出的图形,探寻进行转化的途径和方法是解决此类问题的关键.5.对称转换的数学思想方法对称，是一种生活中常见的现象，并且人类的审美观往往对于对称的图形产生一种平衡以及和谐的感觉.而对称转换，在圆这一章的教学中运用得淋漓尽致.教材在推导定理以及结论的时候，充分地体现到了这点.比如在推导垂径定理的时候，巧妙地利用了圆的对称性这一性质，推导出了垂径定理；利用圆的旋转不变性，很快便推导出弧、弦、圆心角之间的关系式.以垂径定理与圆心角与弧的关系定理为例，在这两个定理的叙述过程中，我们不禁质疑：把一张圆形的纸片沿着任意一条直径对折，直径两侧的两个半圆为什么能够互相重合?为什么在同圆中，点A与点A′重合，点B与点B′重合，弧AB就能与弧A′B′重合?不妨选择下面的定理进行讨论：定理在同圆中，相等的圆心角所对的弧相等.分析我们从课本86页倒数第二行开始：我们把∠AOB连同弧AB绕圆心O旋转，所以点A与点A′重合，点B与点B′重合，这样弧AB与弧A′B′必重合.假若不然，不妨设此时弧AB内存在一点M，它不能与弧A′B′内任意一点重合，即M不在弧A′B′上(显然M在∠AOB 或∠A′O′B′内).由于M在弧AB上，根据圆的集合定义第(1)条，M与圆心O的距离一定等于定长r(圆半径长r)，再根据圆的集合定义第(2)条(在∠A′O′B′内)与定点O的距离等于定长r的点一定在弧A′B′上.这就与假设点M不在弧A′B′上矛盾.由反证法，可知点M必在弧A′B′上，于是弧AB与弧A′B′必重合.从上述分析过程可以发现，对称问题的根源在于圆是到定点的距离等于定长的点的集合.总而言之，应深入挖掘教材中圆的数学思想，用数学思想指导课堂教学，让学生在知识学习的过程中，渗透和体验数学思想方法，通过小结复习讲座，提炼和概括数学思想方法，通过相关问题的解决，掌握和深化数学思想方法，进而引导学生在学数学、用数学的过程中理解和掌握数学思想方法，并促进其思维能力的发展.【。

直线与圆的方程的应用课题：4.2.3直线与圆的方程的应用.一、教材分析（一）教材的地位和作用“直线与圆问题研究”是解析几何研究的一个重要问题之一。

它是学生在学习了圆锥曲线之后的后续内容，又可贯穿于解析几何学习的始终。

所以，通过这部分内容的学习，可以帮助学生更好的理解解析几何的核心问题——圆锥曲线的概念，也能为学好圆锥曲线作好理论和方法上的准备，是解析几何中承上启下的关键内容。

（二）教学目标的确定及依据基于对课程标准、教材的学习与分析和学生学情的分析，制定如下的教学目标和重难点：知识与技能：（1）利用平面直角坐标系解决直线与圆的位置关系，解决一些实际问题；（2）会用“数形结合”的数学思想解决问题．能力目标：让学生通过观察图形，理解并掌握直线与圆的方程的应用，培养学生分析问题与解决问题的能力．情感目标：在利用直线与圆的位置关系探究解决一些实际问题线面垂直性质的研究中，培养自主探索、合作交流的精神和辩证唯物主义观念。

（三）教学重点、难点及关键教学重点：直线与圆的方程的应用，用坐标法解决平面几何．教学难点：用坐标法解决平面几何。

教学关键：类比、转化数学思想的应用。

二、学法指导在本节课的学习时，学生在前面已经学习了直线与方程、圆的方程的相关知识，并初步探索了运用解析法解决平面上一些与直线有关的实际问题。

学生具备了一定的运用解析法解决问题的能力。

观察、概括、总结、归纳、类比、联想是学法指导的重点。

让学生观察、思考后，总结、概括、归纳的知识更有利于学生掌握；为了加深知识理解、掌握和更灵活地运用，运用类比联想去主动的发现问题、解决问题，从而更系统地掌握所学知识，形成新的认知结构和知识网络，让学生真正地体会到在问题解决中学习，在交流中学习。

这样，可以增进热爱数学的情感，应用数学的自信心和形成新的学习动力。

三、教学方法与手段建构主义认为，知识是在原有知识的基础上，在人与环境的相互作用过程中，通过同化和顺应，使自身的认知结构得以转换和发展。

例谈（湖南省澧县二中 杨明 415500）数学思想是人们对数学内容的本质认识，是对数学知识和数学方法的进一步抽象和概括，是人类思想文化宝库中的瑰宝，是数学的精髓，它对数学学习具有决定性的指导意义。

在直线和圆的方程中，我们会用到数学中的几种常用思想方法，只有把这几种常用思想融会贯通，才能很好的学习直线及圆的方程。

下面，我们就几种常用的思想方法，一一利用例题进行探讨。

1.分类讨论思想方法当面临问题不宜用一种方法解决或同一种形式叙述时，就把问题按照一定的原则或标准分为若干类，然后逐类进行讨论， 再把这几类的结论汇总，得出问题的答案。

分类讨论的关键问题就是：对哪个变量分类，如何分类．分类的原则：由分类的定义，分类应满足下列要求： （1） 保证各类对象即不重复又不遗漏． （2） 每次分类必须保持同一分类标准． 应用分类讨论解决数学问题的一步骤：（1） 确定讨论对象和需要分类的全集．（2）确定分类标准（3）确定分类方法（4）逐项进行讨论（5）归纳小结 应该注意的是，在运用时，不要盲目或机械地进行分类讨论，有的题目虽然含有分类因素，但不要急于分类讨论，要首先对问题作深入的研究，充分挖掘题目的已知量与未知量之间的关系，寻求正确的解题策略，则可以简化分类讨论的步骤或避免不必要的分类讨论，使解题更简单。

在直线和圆的方程中，讨论主要是针对直线方程中的系数。

例如斜率的存在性问题，是否过定点的问题。

下面通过一个例题来看看分类讨论的一般过程。

例1：已知集合A={（x,y ）|1l ：312y a x -=+-}与B={（x,y ）|2l ：2(1)(1)15a x a y -+-=}满足A B=∅，求实数a 的值.解：1）a=1时，,b A B =∅=∅ ;2)a ≠1时，A={（x,y ）|(a+1)x-y+(1-2a)=0} B={(x,y)| 2(1)(1)150a x a y -+--=} A B =∅∴①12//l l ，则211121115a a a a +-=-≠---解得a=-1;②2l 过（2，3），而1l 一定不过（2，3）这一点，此时1l 与2l 相交为空，即A B=∅∴22(1)3(1)15a a -+-= 解得a=-4或a=5/2经检练，此时两直线不重合。

直线与的方程中的数学思想方法数学思想和方法是数学的灵魂，是知识转化能力的桥梁，信息社会越来越多的要求人们自觉地运用数学思想來提出问题和解决问题。

近几年的高考数学试题，越来越注重对数学思想和数学方法的考査，这已成为高考的风景线。

为此，特为同学们总结直线与圆的方程中几种常用的数学思想方法。

一、数形结合思想有利子生成解题思路数形结合的思想，其实质是将抽象的数学语言与直观的图形结合起来，也就是对题目屮的条件和结论既分析其代数含义又挖掘其几何背景，在代数与几何的结合上找出解题思想。

解析几何是代数方法来研究问题的一门学科。

因此，宥些问题利用直线的几何图形来处理会起到意想不到的效果。

（1）“曲线”与“方程”是同一对象（即点的轨迹）的两种表现形式，曲线是轨迹的几何形式，方程是轨迹的代数形式，它们在表现和研究轨迹的性质时，各有所长、几何形式具有直观形象的优点，代数形式具有便于运算的优点，因而具有操作程序化的长处，具体解题时最好将二者结合起来，这就是“数形结合”思想。

（2）运用数形结合的思想，解决直线与直线、直线与圆的交点问题，其实质是讨论方程的实数解的个数，或讨论曲线的位置关系，是高考中经常出现的问题，其处理方法有：一是转化为方程根的分布来讨论；二是转化为曲线与直线(曲线)的位置关系来讨论。

(3)在分析问题和解决问题时，要注意解析语言的意义及运用，要掌握图形语言、符号语言及文字语言的互化，g觉地由“形”到“数”与由“形”变“数”地运用数形结合的思维方法。

(4)求动点轨迹方程的基木思想方法的实质是形数对应、形数结合与转化的思想方法的一个具体的应用。

二、待定系数法是直线与圆的方程屮最常用的思想方法待定系数法，它适合用于根据题目条件可以直接判断轨迹是什么曲线，而且知道它的方程的形式的情形。

因此，应用待定系数法解题的必要前提是正确判断所求问题的形式结合、直线与圆的方程正好是结构固定，所以，在直线与圆的方程屮，待定系数法是应用最多的数学思想方法。