【新课标】2018-2019学年最新苏教版高中数学必修二同步课堂精练-2.2.3圆与圆的位置关系
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(新课标)2018-2019学年苏教版高中数学必修二
圆与圆的位置关系
1.两圆x2+y2-2ax+4y+a2-5=0和x2+y2+2x-2ay+a2-3=0.
(1)当a=__________时,两圆外切;
(2)当a=__________时,两圆相内切.
2.(1)圆x2+y2-2x-5=0和圆x2+y2+2x-4y-4=0的交点为A,B,则线段AB的垂直平分线方程为__________.
(2)已知两圆x2+y2=10和(x-1)2+(y-3)2=20相交于A,B两点,则直线AB的方程是__________.
3. 已知点P在圆x2+y2-8x-4y+11=0上,点Q在圆x2+y2+4x+2y+1=0上,则PQ的最小值是__________.
4.若圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay-6=0(a>0)的公共弦的长为23,则a=__________.
5. 过原点的直线与圆x2+y2-2x-4y+4=0相交所得弦的长为2,则该直线的方程为__________. 6.圆x2+y2=1和圆(x-1)2+(y-1)2=1的公共弦所在直线被圆4x2+4y2=25所截,则截得的弦长为__________.
7.求以圆C1:x2+y2-12x-2y-13=0和圆C2:x2+y2+12x+16y-25=0的公共弦为直径的圆的方程.
8.已知圆x2+y2-4ax+2ay+20(a-1)=0.
(1)求证:对任意实数a,该圆恒过一定点;
(2)若该圆与圆x2+y2=4相切,求a的值.
9.已知圆C1:x2+y2+2x+2y-2=0,圆C2:x2+y2-2ax-2by+a2-1=0.当a,b变化时,圆C2始终平分圆C1的周长,求圆C2的面积最小时圆的方程. 参考答案
1.(1)-5或2 (2)-2或-1 ∵圆C1:(x-a)2+(y+2)2=9,圆心C1(a,-2),r1=3,圆C2:(x+1)2+(y-a)2=4,圆心C2(-1,a),半径r2=2.当221212125CCaarr+=时,两圆外切,此时可解得a=-5或2;当221212121CCaarr-=时,两圆内切,此时可解得a=-1或-2.
2.(1)x+y-1=0 (2)x+3y=0 (1)由题意知,两圆的连心线即为AB的垂直平分线.由已知得两圆圆心分别为(1,0),(-1,2),∴由两点式方程得012011yx,即x+y-1=0.
(2)两圆方程联立消去二次项得到的x、y的二元一次方程即为直线AB的方程.
设点P(x,y)为交点弦上任意一点,则2222101320xyxy相减得2x-1+6y-9=10-20,即x+3y=0.
3.355 由x2+y2-8x-4y+11=0得(x-4)2+(y-2)2=9.
∴圆心C1为(4,2),半径r1=3;由x2+y2+4x+2y+1=0得(x+2)2+(y+1)2=4,
∴圆心C2为(-2,-1),半径r2=2.
∴22min12124221323532355PQCCrr=--=--=--=- 4.1
依题意,画出两圆的位置如图,公共弦为AB,交y轴于点C,连结OA,则OA=2.
两圆方程相减,得2ay=2,解得1ya,∴1OCa.
又公共弦长为23,
∴3AC.
于是,由Rt△AOC可得OC2=AO2-AC2,即22212(3)a-,
整理得a2=1.
又a>0,∴a=1.
5.2x-y=0 圆的方程可化为(x-1)2+(y-2)2=1,可知圆心为(1,2),半径为1.
设直线方程为y=kx,则圆心到直线的距离为2|2|1kdk,故有:2|2|01kk,解得k=2.
故直线方程为y=2x,即2x-y=0.
6.23 由两圆方程可得其公共弦方程为x+y-1=0,
原点O到该直线的距离22d,而半径52r, 故弦长22251222342rd=.
7.解法一:联立两圆方程
22221221301216250.xyxyxyxy
相减得公共弦所在直线方程为4x+3y-2=0.
再由224320122130xyxyxy
联立得两交点坐标A(-1,2)、B(5,-6).
∵所求圆以AB为直径,
∴圆心是AB的中心点M(2,-2),圆的半径为152rAB=.于是圆的方程为(x-2)2+(y+2)2=25.
解法二:设所求圆的方程为x2+y2-12x-2y-13+λ(x2+y2+12x+16y-25)=0(λ为参数),得圆心C1212162,.2121.
∵圆心C应在公共弦AB所在直线上,
∴121216243202121.
解得12
∴所求圆的方程为x2+y2-4x+4y-17=0. 8.(1)证明:将圆的方程整理,得(x2+y2-20)+a(-4x+2y+20)=0,
此方程表示过圆x2+y2=20与直线-4x+2y+20=0的交点的圆系.
解方程组222042200xyxy得42.xy
所以该圆恒过定点(4,-2).
(2)解:圆的方程可化为(x-2a)2+(y+a)2=5a2-20a+20=5(a-2)2.
若两圆外切,则r1+r2=O1O2,
即222525aa+,整理,得252560aa->,
所以65a>,解得515a=+.
若两圆内切,则|r1-r2|=O1O2,
即225225aa,整理,得252650aa->,所以65a<.
解得515a=-或515a=+ (舍去).
综上所述,515a=.
9.
解:将两圆方程相减,得到两圆相交弦所在直线方程为2(1+a)x+2(1+b)y-a2-1=0.
由于圆C2始终平分圆C1的周长,因此C1(-1,-1)必在相交弦所在直线上, ∴2(1+a)×(-1)+2(1+b)×(-1)-a2-1=0,
即2252aab.
由圆C2方程,得21rb=,
∴S=πr2=π(1+b2)
2222254[(1)4]4aaa=+++.
∴当a=-1时,S取最小值5π,此时b=-2,∴圆C2的方程为x2+y2+2x+4y=0.