直线与圆、圆与圆的位置关系教案(绝对经典)
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第4节 直线与圆、圆与圆的位置关系
【最新考纲】 1.能根据给定直线、圆的方程判断直线与圆的位置关系;能根据给定两个圆的方程判断两圆的位置关系;2.能用直线和圆的方程解决一些简单的问题;3.初步了解用代数方法处理几何问题的思想.
【高考会这样考】 1.考查直线与圆的相交、相切问题,判断直线与圆、圆与圆的位置关系;2.计算弦长、面积,考查与圆有关的最值;根据条件求圆的方程.
要 点 梳 理
1.直线与圆的位置关系
设圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2,直线l :Ax +By +C =0,圆心C (a ,b )到直线l 的距离为d ,
由⎩⎨⎧(x -a )2+(y -b )2=r 2,Ax +By +C =0
消去y (或x ),得到关于x (或y )的一元二次方程,其判别式为Δ.
2.圆与圆的位置关系
设两个圆的半径分别为R ,r ,R >r ,圆心距为d ,则两圆的位置关系可用下表来表示:
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1.圆的切线方程常用结论
(1)过圆x 2+y 2=r 2上一点P (x 0,y 0)的圆的切线方程为x 0x +y 0y =r 2.
(2)过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-
b)=r2.
(3)过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x0x+y0y =r2.
2.过圆上一点作圆的切线有且只有一条;过圆外一点作圆的切线有且只有两条,若仅求得一条,除了考虑运算过程是否正确外,还要考虑斜率不存在的情况,以防漏解.
基础自测
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)“k=1”是“直线x-y+k=0与圆x2+y2=1相交”的必要不充分条件.()
(2)如果两个圆的方程组成的方程组只有一组实数解,则两圆外切.()
(3)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和,则两圆相交.()
(4)过圆O:x2+y2=r2外一点P(x0,y0)作圆的两条切线,切点分别为A,B,则O,P,A,B四点共圆且直线AB的方程是x0x+y0y=r2.()
解析(1)“k=1”是“直线x-y+k=0与圆x2+y2=1相交”的充分不必要条件;(2)除外切外,还有可能内切;(3)两圆还可能内切或内含.
答案(1)×(2)×(3)×(4)√
2.圆(x+2)2+y2=4与圆(x-2)2+(y-1)2=9的位置关系为()
A.内切
B.相交
C.外切
D.相离
解析两圆圆心分别为(-2,0),(2,1),半径分别为2和3,圆心距d=42+12=17.∵3-2 答案 B 3.已知直线y=mx与圆x2+y2-4x+2=0相切,则m值为() A.±3 B.± 3 3 C.± 3 2 D.±1 解析将y=mx代入x2+y2-4x+2=0,得(1+m2)x2-4x+2=0,因为直线与圆相切,所以Δ=(-4)2-4(1+m2)×2=8(1-m2)=0,解得m=±1. 答案 D 4.已知圆的方程为x2+y2=1,则在y轴上截距为2的切线方程为________. 解析在y轴上截距为2且斜率不存在的直线显然不是切线,故设切线方程为y=kx+ 2,则 |2| k 2+1 =1,所以k =±1,故所求切线方程为y =x +2或y =-x + 2. 答案 x -y +2=0或x +y -2=0 5.圆x 2+y 2-4=0与圆x 2+y 2-4x +4y -12=0的公共弦长为________. 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2 2 = 2.由勾股定理得弦长的一半为4-2=2,所以,所求弦长为2 2. 答案 22 题型分类 深度解析考点一 直线与圆的位置关系 考点一 直线与圆的位置关系 【例1】 (1)已知点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,则直线ax +by =1与圆O 的位置关系是( ) A.相切 B.相交 C.相离 D.不确定 (2)(一题多解)圆x 2+y 2=1与直线y =kx +2没有公共点的充要条件是________. 解析 (1)因为M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,所以a 2+b 2>1,而圆心O 到直线ax +by =1的距离d =|a ·0+b ·0-1|a 2+b 2=1 a 2+ b 2 <1,故直线与圆O 相交. (2)法一 将直线方程代入圆方程,得(k 2+1)x 2+4kx +3=0,直线与圆没有公共点的充要条件是Δ=16k 2-12(k 2+1)<0,解得-3<k < 3. 法二 圆心(0,0)到直线y =kx +2的距离d =2 k 2+1 ,直线与圆没有公共点的充要条件是d >1, 即 2 k 2 +1 >1,解得-3<k < 3. 答案 (1)B (2)-3<k < 3 规律方法 判断直线与圆的位置关系的常见方法 (1)几何法:利用d 与r 的关系. (2)代数法:联立方程之后利用Δ判断. (3)点与圆的位置关系法:若直线恒过定点且定点在圆内,可判断直线与圆相交. 上述方法中最常用的是几何法,点与圆的位置关系法适用于动直线问题. 【变式练习1】 (1)圆(x -1)2+(y +2)2=6与直线2x +y -5=0的位置关系是( )