9.2直线、圆的位置关系.pdf
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- 9.2 直线 位置 关系
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1、 年高考年模拟 版(教师用书)直线、圆的位置关系考点一 两直线的位置关系 两条直线的位置关系斜截式一般式:,:,:相交平行 且 ,或 ,重合 且 特别地,当直线 与 垂直时,距离公式()两点间的距离:平面上的两点(,)、(,)间的距离公式:()()特别地,原 点 (,)与 任 一 点 (,)的 距 离 ()点到直线的距离:点(,)到直线 的距离 ()两条平行线间的距离:两条平行线 与 ()间的距离 知识拓展 ()用点到直线的距离公式时,直线方程必须化为一般式,还要注意公式中的分子含有绝对值符号,分母含有根号()求两平行线间的距离时,可转化为其中一条直线上的点到另一条直线的距离,也可以代入公式求
2、解,但此时必须先将两直线方程转化为一般形式且、的系数分别对应相等()点到几种特殊直线的距离,可直接求出:()点(,)到 轴的距离 ;()点(,)到 轴的距离 ;()点(,)到与 轴平行的直线 的距离 ;()点(,)到与 轴平行的直线 的距离 考点二 直线与圆的位置关系 点与圆的位置关系()根据点到圆心的距离 与圆的半径 的大小判断:点在圆外;点在圆上;点在圆内()根据点(,)与圆的方程()()的关系判断:()()点在圆外;()()点在圆上;()()点在圆内直线与圆的位置关系的判定设直线:(),圆:()()(),为圆心(,)到直线 的距离,联立直线和圆的方程,消元后得到的一元二次方程的判别式为
3、位置关系图形判断方法代数法几何法公共点个数相交相切 相离 与圆的切线有关的结论()过圆 上一点(,)的切线方程为;()过圆()()上一点(,)的切线方程为()()()();()过圆 外一点(,)作圆的两条切线,切点为,则过、两点的直线方程为;()过圆 ()外一点(,)引圆的切线,切点为,则切线长 直线与圆相交直线与圆相交时,若 为弦长,为弦心距,为半径,则有 ,即 ,求弦长或已知弦长求其他量时,一般用此公式考点三 圆与圆的位置关系 圆与圆的位置关系设两圆的圆心距为,两圆的半径分别为,(),则位置关系外离外切相交内切内含图形位置关系外离外切相交内切内含公共点个数,的关系 公切线条数 知识拓展 圆
4、系方程()同心圆系方程:()()(),其中,是定值,是参数;()过直线 与圆 交点的圆系方程:()();专题九 圆锥曲线()过圆:和圆:交点的圆系方程:()()(该圆系不含圆,解题时,注意检验圆 是否满足题意,以防漏解)两圆相交时,公共弦所在直线的方程设圆:,圆:,若两圆相交,则有一条公共弦,两圆方程相减得()(),即圆 与 的公共弦所在直线的方程知识拓展 ()当两圆相交时,两圆方程相减,所得的直线方程即为两圆公共弦所在的直线方程,这一结论的前提是两圆相交,如果不确定两圆是否相交,两圆方程相减得到的方程不一定是两圆公共弦所在的直线方程()两圆公共弦的垂直平分线过两圆的圆心()求公共弦长时,几何
5、法比代数法简单且易求考点一 两直线的位置关系若直线:()与直线:互相平行,则 的值等于()或 或 或 或 或 答案(多选题)已知直线:,:(),则下列说法正确的是()若,则 或 若,则 若,则 若,则 答案 考点二 直线与圆的位置关系平行于直线 且与圆 相切的直线的方程是()或 或 或 或 答案 直线:与圆:恒有公共点,则 的取值范围是(),答案 已知点(,)和点(,),若圆 上恰有两个不同的点,使得 的面积为 ,则实数 的取值范围是 答案 ,()考点三 圆与圆的位置关系设圆:与圆:()(),则圆 与圆 的位置关系是()外离外切相交内含答案 圆:()()与圆:()()外切,则 的值为()或不确
6、定答案 圆心为(,)的圆 与圆 相外切,则圆 的方程为()答案 两圆:,:相交于,两点,则 答案 考点一 两直线的位置关系(广东珠海 月摸底测试,)已知点(,),(,),若直线:上存在点 使得,则实数 的取值范围是(),(,),(,)答案 直线 上存在点,使,以 为直径的圆与直线 有公共点,易知以 为直径的圆的圆心为(,),半径 ,则圆心(,)到直线 的距离 ,解得 ,故选 若直线:与直线:互相垂直,则实数 的值为 答案 或 解析 ,解得 或 考点二 直线与圆的位置关系(辽宁大连第一中学月考)已知圆:,直线:,在直线 上任取一点 向圆 作切线,切点为,连接,则直线 一定过定点(),()(,)年
7、高考年模拟 版(教师用书)(,),()答案 如图所示,设点(,),则 以 为直径的圆的方程为()(),又圆:,作差可得直线 的方程为 ,将 代入可得(),令 ,故直线 过定点 ,()思路分析 设点(,),根据圆系知识可求出直线 的方程,再根据点(,)在直线 上,可得,的关系,代入直线 的方程,消去,根据关于 的方程恒成立即可求出定点坐标方法总结 与圆的切线有关的结论()过圆 上一点(,)的切线方程为;()过圆()()上一点(,)的切线方程为()()()();()过圆 外一点(,)作圆的两条切线,切点为,则过、两点的直线方程为(山西太原五中 月模拟,)已知,点(,)是直线 与圆 的公共点,则 的
8、最大值为()答案 由题意得,圆心到直线 的距离 ,且,解得,因为 ()()(),所以当 时,取得最大值 故选(河北石家庄一模,)若,是正数,直线 被圆 截得的弦长为 ,则 取得最大值时 的值为()答案 由已知可得圆心到直线 的距离 ,则直线被圆截得的弦长为 ,化简得 ()()()(),当且仅当 ,时等号成立,即 取最大值,此时 (舍负)故选 方法点拨 在解直线与圆相交的弦长问题时,经常采用几何法当直线与圆相交时,半径长、半弦长、弦心距所构成的直角三角形在解题中起到关键作用,解题时要注意将它和点到直线的距离公式结合起来使用考点三 圆与圆的位置关系已知圆:()截直线 所得线段的长度是 ,则圆 与圆
9、:()()的位置关系是()内切相交外切外离答案 圆:()()的圆心为(,),半径 ,圆心 到直线 的距离 ,由题意知 ,所以 ,(,),又圆 的圆心为(,),半径 ,()(),两圆相交(江苏宜兴中学期中)圆心在直线 上,且经过两圆 和 的交点的圆的方程为 答案 解析 设经过两圆的交点的圆的方程为(),即 ,所以圆心坐标为 ,()又圆心在直线 上,所以 ,解得 ,故所求圆的方程为 (北京清华附中高二期中,)若圆:与圆:()()相交于,两点,且两圆在点 处的切线互相垂直,则线段 的长度是 答案 解析 由题意得圆 的圆心为(,),半径为 ,圆 的圆心为(,),半径为 ,根据两圆相交于,时,圆心距大于
10、半径之差而小于半径之和,可得 ,再根据题意可得,解得 思路分析 由题意结合圆的切线性质可得,由勾股定理可得 的值,再用三角形等面积法求得 的长度专题九 圆锥曲线 考法一 两直线的位置关系 例 已知直线:和:()()试判断 与 是否平行;()当 时,求 的值解析 解法一:()当 时,直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,不平行于;当 时,两条直线的方程可化为:,:(),由 ,(),解得 综上可知,当 时,否则 与 不平行()当 时,直线 与 不垂直;当 时,两条直线的方程可化为:,:(),由 得 ,解得 解法二:()由 ,得();由,得(),因此(),(),()故当 时,否则 与 不平行()由 ,
11、得(),故 方法总结 位置关系的判断方法选择若给的是斜截式方程,则选择运用斜率 和截距 来判断;若给的是一般式方程,则用一般式方程 中的系数,来判断例(广东江门 月模拟,)已知三条直线:,:,:,若 关于 对称的直线与 垂直,则实数 的值是()解析 易知直线:关于直线:对称的直线方程为 ,又:,故由题意得(),故选 答案 考法二 直线和圆的位置关系 例 已知点(,),(,),圆:()()()求过点 的圆 的切线方程;()求过点 的圆 的切线方程,并求出切线长解题导引 解析 由题意得圆心为(,),半径 ()()(),点 在圆 上又 ,切线的斜率 过点 的圆 的切线方程是()(),即 ()()()
12、,点 在圆 外部当过点 的直线的斜率不存在时,直线方程为 ,即 又点(,)到直线 的距离 ,直线 是圆的切线当切线的斜率存在时,设切线方程为 (),即 ,则圆心 到切线的距离 ,解得 切线方程为 (),即 综上可得,过点 的圆 的切线方程为 或 ()(),过点 的圆 的切线长为 方法总结 求过圆上一点(,)的切线方程的方法若切线斜率存在且不为零,则先求切点和圆心连线的斜率,由垂直关系知切线斜率为 ,由点斜式可求切线方程;若切线斜率不存在或为零,则可直接写出直线的方程为 或,检验该直线是不是切线求过圆外一点(,)的圆的切线方程的方法()几何法:当切线斜率存在时,设斜率为,则切线方程为(),即 ,
13、由圆心到切线的距离等于半径列出关于 的方程,解方程即可得到 的值,从而可得切线方程;当切线斜率不存在时,可直接写出切线的方程为()代数法:当切线斜率存在时,设斜率为,则切线方程为(),即,代入圆的方程,得到一个关于 的一元二次方程,由 求得 值,从而得到切线方程;当切线斜率不存在时,可直接写出切线的方程为 例 已知以点(,)为圆心的圆与直线:相切,过点(,)的动直线 与圆 相交于,两点,是 的中点()求圆 的方程;()当 时,求直线 的方程解题导引 ()由直线 与圆 相切求出圆 的半径,从而求出圆 的方程()当直线 的斜率不存在时,写出直线 的方程,检验是否满足条件;当直线 的斜率存在时,设出
14、直线 的方程,由 及点到直线的距离公式,可求出直线 的斜率,从而得出 的方程解析()设圆 的半径为,因为圆 与直线:年高考年模拟 版(教师用书)相切,所以 ,所以圆 的方程为()()()当直线 垂直于 轴时,直线 的方程为 ,将 代入圆 的方程,得()(),解得 ,此时 ,则 符合题意当直线 与 轴不垂直时,设直线 的斜率为,则直线 的方程为(),即 连接,因为 是 的中点,所以,所以 (),又 ,所以 即 ,()解得 所以直线 的方程为 (),即 综上,满足题意的直线 的方程为 或 方法总结 圆的弦长的求法:几何法:设圆的半径为,弦心距为,弦长为,则();代数法:设弦所在直线 与圆()()(
15、)相交于(,),(,)两点,可列方程组,()(),消去 后得到一个关于 的一元二次方程,从而求得 ,则弦长 ()例(河北衡水中学五调,)设直线 与圆()()相交于,两点,且弦长为 ,则 的值是 解析 由题可知圆心为(,),半径 ,圆心到直线 的距离 ,由垂径定理和勾股定理可得,弦长 ,即 (),(),即(),解得 答案 考法三 圆和圆的位置关系 例 已知圆:和圆:,则两圆的公共弦长为 解题导引 解析 易 知 两 圆 相 交 联 立 两 圆 的 方 程 得,两式相减整理得 ,即为两圆公共弦所在直线的方程解法一:设两圆相交于点,则,两点的坐标满足方程组,解得 ,或 ,所以 ()(),即公共弦长为
16、解法二:可化为()(),则圆心坐标为(,),半径 圆心到直线 的距离 ()(),设两圆的公共弦长为,由 (),得 ()(),即两圆的公共弦长为 答案 例(河南郑州外国语中学 月调研,)已知圆:()和圆:()只有一条公切线,若,且,则 的最小值为()解析 由题意可知,圆 的圆心为(,),半径为,圆 的圆心为(,),半径为,因为两圆只有一条公切线,所以两圆内切,所以()(),即 所以 (),当且仅当 ,且 ,即 ,时等号成立,所以 的最小值为 故选 答案 思路分析 由题意可得两圆内切,根据两圆的标准方程求出圆心和半径,利用两圆内切的性质可得 ,再利用“”的代换及基本不等式即可求得 的最小值专题九
17、圆锥曲线 考法一 两直线的位置关系(浙江高三部分校联考,)已知直线:(),:,则“”是“”的()充分不必要条件必要不充分条件充要条件既不充分也不必要条件答案(多选题)(江苏启东检测,)已知直线:(),其中,下列说法正确的是()当 时,直线 与直线 垂直若直线 与直线 平行,则 直线 过定点(,)当 时,直线 在两坐标轴上的截距相等答案(浙江杭州四中月考,)()求两条垂直的直线 和 的交点坐标;()求平行于直线 ,且与它的距离为 的直线方程考法二 直线和圆的位置关系(山东聊城第一中学月考,)已知圆 与直线 及 都相切,圆心在直线 上,则圆 的方程为()()()()()()()()()答案(多选题
18、)(山东德州期末,)已知点 是直线:上一定点,点、是圆 上的动点,若 的最大值为,则点 的坐标可以是()(,)(,)(,)(,)答案(山东枣庄、滕州期末,)已知直线:()与直线:相交于点,点 是圆()()上的动点,则 的最大值为()答案(河北衡水金卷,)过(,),(,)两点的光线经 轴反射后所在直线与圆 存在公共点,则实数 的取值范围为 答案 ,(江苏南通、如皋教学质量调研(二),)已知圆:(),过定点(,)作斜率为 的直线交圆 于、两点,为 的中点()求实数 的值;()从圆外一点 向圆 引一条切线,切点为,且有 ,求 的最小值考法三 圆和圆的位置关系(山东六地部分学校线上测试,)已知圆:,圆
19、:,则圆 与圆()相交外切内切外离答案(山东聊城高考模拟,)圆 与圆 的公共弦长为()答案(多选题)(山东枣庄期中,)已知圆:,圆:()()()交于不同的(,),(,)两点,下列结论正确的有()()()答案 考法一 两直线的位置关系(浙江 高中联盟期中,)“”是“直线()与直线 平行”的()充分不必要条件必要不充分条件充分必要条件既不充分也不必要条件答案 当 时,两直线不平行当 时,由两直线平行可得 ,且 ,解得 或 ,“”是“直线()与直线 平行”的充分不必要条件,故选(浙江高考模拟卷,)已知直线:,:(),若,则直线 过定点 ;若,则实数 答案(,);或解析 在直线 的方程中,令 ,得 ,
20、则直线 过定点(,)由两直线平行得 ,解得 或,经检验知此时两直线平行(天津和平四模,)经过圆 的圆心,且与直线 垂直的直线方程是 答案 解析 将圆的方程化为标准方程,即(),可得圆心坐标为(,)直线 的斜率为,与直线 垂直的直线的斜率为 则所求直线方程为 (),即 解题分析 本题考查两直线垂直与斜率的关系,是基础题考法二 直线和圆的位置关系(浙江新高考调研卷五(绍兴一中),)在平面直角坐标 年高考年模拟 版(教师用书)系 中,以(,)为圆心,且与直线 ()相切的所有圆中,面积最大的圆的标准方程是()()()()()答案 直线 过定点(,),故圆心到定点的距离为 ,以此为半径,圆的面积最大故选
21、(天津河西一模,)已知双曲线的中心在原点,焦点在 轴上,若其渐近线与圆 相切,则此双曲线的离心率等于()答案 取双曲线 (,)的一条渐近线 ,即 将圆 化为 (),则圆心坐标为(,),半径 渐近线与圆 相切,即 该双曲线的离心率 故选 解题分析 熟练掌握双曲线的渐近线方程、直线与圆相切的性质、点到直线的距离公式、离心率的计算公式是解题的关键(天津耀华中学二模,)已知圆的方程为 ,设该圆过点(,)的最长弦和最短弦分别为 和,则四边形 的面积为 答案 解析 圆的标准方程为()(),则 ,又点(,)到圆心的距离为,又易知,四边形 的面积为 考法三 圆和圆的位置关系(江苏镇江期末)已知圆 与圆 相切于
22、 原 点,且 过 点 (,),则 圆 的 标 准 方 程为 答案()()解析 将 化为标准方程为()(),则圆心坐标为(,),半径为 由题意可知圆心 在 的垂直平分线 上,因为圆心 在点(,)与原点的连线 上,所 以 点 的 坐 标 为(,),则 圆 的 半 径 ()()所以圆 的方程为()()(天津十二区县二模,)已知两圆 和()()相交于、两个不同的点,且直线 与直线 垂直,则实数 答案 解析 由题意,两圆相减可得:,直线 与直线 垂直,解题分析 本题考查圆与圆的位置关系,考查两条直线垂直位置关系的运用,属于中档题(江苏如东高级中学高三第二次学情检测,)在平面直角坐标系 中,圆:()与圆:
23、()()相交于,两点,若在直线 上存在一点,使 成立,则 的取值范围是 答案(,解析 圆 与圆 相交于,两点,又(,),(,),直线 上存在一点,使 成立,直线 与线段 相交,联立两圆的方程,()(),可得直线 的方程为 与 相交,则点(,)在直线 的右上方,因此,又,故 的取值范围为(,考点直线、圆的位置关系(课标文,分)点(,)到直线 ()距离的最大值为()答案(课标,文,理,分)若过点(,)的圆与两坐标轴都相切,则圆心到直线 的距离为()答案(北京,分)已知半径为 的圆经过点(,),则其圆心到原点的距离的最小值为()答案(课标文,分)已知圆 ,过点(,)的直线被该圆所截得的弦的长度的最小
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