专题05 直线与圆的位置关系(解析版).docx
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- 专题05 直线与圆的位置关系解析版 专题 05 直线 位置 关系 解析
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1、专题05 直线与圆的位置关系知识梳理:1、直线与圆的位置关系 (1)相交:直线和圆有两个公共点时,叫做直线和圆相交,这时直线叫做圆的割线,公共点叫做交点;(2)相切:直线和圆有唯一公共点时,叫做直线和圆相切,这时直线叫做圆的切线,(3)相离:直线和圆没有公共点时,叫做直线和圆相离。如果O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,那么: 直线l与O相交 = dr;2、切线的判定和性质 (1)、切线的判定定理:经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线。(2)、切线的性质定理:圆的切线垂直于经过切点的半径。3、切线长定理 (1)、切线长:在经过圆外一点的圆的切线上,这点和切点之间的线段的长叫做这
2、点 到圆的切线长。(2)、切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,圆心和这一点的连线平分两条切线的夹角。(4)、三角形的内切圆:与三角形的各边都相切的圆叫做三角形的内切圆。三角形的内切圆的圆心是三角形的三条内角平分线的交点,它叫做三角形的内心。题型一:直线与圆位置关系的判定【例1】已知O的半径为10cm,如果一条直线和圆心O的距离为10cm,那么这条直线和这个圆的位置关系为( )A. 相离B. 相切C. 相交D. 相交或相离【答案】B【解析】由d与r的大小关系得到结果,d=r,直线与圆相切【例2】直线l与半径为r的O相交,且点O到直线l的距离为6,则r的取值范围是()A r6B
3、 r=6 C r6D r6【答案】C【解析】 直线l与半径为r的O相交,且点O到直线l的距离d=6,r6 【例3】已知AOB=30,P是OA上的一点,OP=24cm,以r为半径作P(1)若r=12cm,试判断P与OB位置关系;(2)若P与OB相离,试求出r需满足的条件【答案】 (1)相切;(2)0cmr12cm【解析】 过点P作PCOB,垂足为C,则OCP=90AOB=30,OP=24cm,PC=OP=12cm(1)当r=12cm时,r=PC,P与OB相切,即P与OB位置关系是相切(2)当P与OB相离时,rPC,r需满足的条件是:0cmr12cm【例4】如图,在RtABC中,以C为圆心,r为半
4、径的圆与AB有何位置关系?为什么?【答案】 当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相离;当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相切;当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相交【解析】 作CDAB于D,在直角三角形ABC中,根据勾股定理得AB=10,则;当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相离;当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相切;当时,以C为圆心,r为半径的圆与AB相交【例5】圆的直径是8 cm,若圆心与直线的距离是4 cm,则该直线和圆的位置关系是()A.相离B.相切C.相交D.相交或相切【答案】 B【解析】圆的直径为8 cm,圆的半径是4 cm.又圆心与直线的距离是4 cm,直线与圆的位置关
5、系是相切.故选B.【例6】已知O的半径是一元二次方程x2+6x-16=0的解,且点O到直线AB的距离是2,则直线AB与O的位置关系是.【答案】相交【解析】 x2+6x-16=0,x1=-8,x2=2.O的半径r是一元二次方程x2+6x-16=0的解,r=2.点O到直线AB的距离d是2,dr,直线AB与O相交.【例7】在平面直角坐标系xOy中,以点(3,4)为圆心,4为半径的圆与y轴所在直线的位置关系是()A相离B相切C相交D无法确定【答案】C【解析】解:依题意得:圆心到y轴的距离为:3半径4,所以圆与y轴相交,故选:C【例8】如图,已知O与BC相切,点C不是切点,AOOC,OACABO,且AC
6、BO,判断直线AB与O的位置关系,并说明理由【答案】见解析【解析】解:延长BA至D,使得BDOA,连接OD,在OAC与DBO中,OACDBO(SAS),OCOD,ODBAOC,AOOC,ODB90,O与BC相切,点C不是切点,OC半径,OD半径,直线AB与O的位置关系是相离【例9】如图,在平面直角坐标系中,O的半径为1,则直线与O的位置关系是( )A、相离 B、相切 C、相交 D、以上三种情况都有可能【答案】B【解析】解析:令,则;令,则,A(0,),B(,0),OA=OB=,AOB是等腰直角三角形,AB=2,过点O作ODAB,则OD=BD=AB,直线与O相切题型二:直线与圆位置关系的性质【例
7、1】如图,直线AB、CD相交于点O,AOD30,半径为1cm的P的圆心在直线AB上,且位于点O左侧的距离6cm处如果P以1cm/s的速度沿由A向B的方向移动,那么()秒钟后P与直线CD相切A4B8C4或6D4或8【答案】D【解析】由题意CD与圆P1相切于点E,点P在射线OA上,点P只能在直线CD的左侧P1ECD又AOD30,r1cm在OEP1中OP12cm又OP6cm P1P4cm圆P到达圆P1需要时间为:414(秒)P与直线CD相切时,时间为4秒,当点P在点O的右侧时,同法可得t8秒故选:D【例2】在RtABC中,C90,AC3,BC4若以C点为圆心,r为半径所作的圆与斜边AB只有一个公共点
8、,则r的取值范围是 【答案】3r4或r2.4【解析】解:如图,BCAC,以C为圆心,r为半径所作的圆与斜边AB只有一个公共点根据勾股定理求得AB5分两种情况:(1)圆与AB相切时,即rCD3452.4;(2)点A在圆内部,点B在圆上或圆外时,此时ACrBC,即3r43r4或r2.4【例3】在RtABC中,斜边AB=10,直角边AC=8,以C为圆心,r为半径作C若C与斜边AB有一个公共点,则r的取值范围是_【答案】6r8【解析】解析:如图,斜边AB=10,直角边AC=8,BC=当圆和斜边相切时,则半径即是斜边上的高,;当圆和斜边相交,且只有一个交点在斜边上时,可以让圆的半径大于短直角边而小于长直
9、角边,则6r8【例4】如图,O的半径OC=5cm,直线lOC,垂足为H,且l交O于A、B两点,AB=8cm,则l沿OC所在直线平移后与O相切,则平移的距离是_【答案】_2cm或8cm_【解析】解析:连接OA,OHAB,AH=BH,BH=AB=,在RtBOH中,OA=OC=5,又将直线l通过平移使直线l与O相切,直线l垂直过点C的直径,垂足为直径的两端点,当向下平移时,直线l平移的距离=53=2cm;当向上平移时,直线l平移的距离=53=8cm【例5】如图,直线AB、CD相交于点O,AOC=30,半径为1cm的P的圆心在直线AB上,开始时,PO=6cm,如果P以1 cm/s的速度沿A向B的方向移
10、动,那么当P的运动时间t(s)满足_时,P与直线CD相交【答案】4t8【解析】解析:当点P在射线OA时P与CD相切,如图,过P作PECD于E,PE=1cm,AOC=30,OP=2PE=2cm,P的圆心在直线AB上向右移动了(62)cm后与CD相切,P移动所用的时间秒;当点P在射线OB时P与CD相切,如图,过P作PECD于F,PF=1cm,AOC=DOB=30,OP=2PF=2cm,P的圆心在直线AB上向右移动了(62)cm后与CD相切,P移动所用的时间秒当P的运动时间满足条件4t8时,P与直线CD相交【例6】如图所示,两个同心圆,大圆半径为5 cm,小圆的半径为 3 cm,若大圆的弦AB与小圆
11、相交,求弦AB的取值范围.【答案】见解析【解析】解:如图所示,当AB经过圆心时最长,此时A1B1=25=10(cm).当AB与小圆相切于点D时,则ODA2B2,A2O=5 cm,OD=3 cm,在RtOA2D中,由勾股定理,得A2D=A2O2-OD2=4 cm,A2B2=2A2D=8 cm.故弦AB的取值范围是 8 cm0)个单位,若平移后得到的直线与半径为6的O相交(点O为坐标原点),求m的取值范围.【答案】0m0)个单位后得到直线l:y=-512x+m(m0).如图所示,设直线l与x轴、y轴分别交于点A,B,当x=0时,y=m;当y=0时,x=125m,点A的坐标为(125m,0),点B的
12、坐标为(0,m),OA=125m,OB=m.在RtOAB中,AB=OA2+OB2=14425m2+m2=135m.过点O作OCAB于点C,则SABO=12OCAB=12OAOB.当O与直线AB相切时,OC=6,则126135m=12125m2,解得m=132,O与直线AB相交时,m的取值范围是0m132.题型三:切线的判定(有交点,连半径,证垂直; 无交点,做垂直,证半径)【例1】如图,AB为O的直径,BC切O于B,AC交O于P,CE=BE,E在BC上. 求证:PE是O的切线OABPEC【答案】见解析【解析】证明:如图,连结OP、BP. AB是O的直径,APB=90.又CE=BE,EP=EB.
13、 3=1. OP=OB,4=2.BC切O于点B,1+2=90. 3+4=90. 又OP为O的半径, PE是O的切线.OABCPE1234【例2】如图,AB是的直径,AM,BN分别切O于点A,,C交AM,BN于点D,C,平分AC.(1)求证:C是O的切线;()若AD=4,C=9,求O的半径R【答案】见解析【解析】解:()过O作OECD于点E.AM切O于点A,O,又DO平分DC,EOA,CD是O的切线 (2)过D点作BC于点F,易证四边形BFD是矩形,D=BF,ABF,又A4,B9,FC=9-4=5.又M,BN,CD分别切O于点A,B,,ADE,CBE,DC=A+B913.在tDC中,CDFFC2
14、,DF12,AB=12,O的半径R是6【例3】已知如图,以RtABC的AC边为直径作O交斜边AB于点E,连接EO并延长交BC的延长线于点D,点F为BC的中点,连接EF(1)求证:EF是O的切线;(2)若O的半径为3,EAC=60,求AD的长【答案】 (1)见解析【解析】 (1)如图1,连接FO,F为BC的中点,AO=CO,OFAB,AC是O的直径,CEAE,OFAB,OFCE,OF所在直线垂直平分CE,FC=FE,OE=OC,FEC=FCE,0EC=0CE,ACB=90,即:0CE+FCE=90,0EC+FEC=90,即:FEO=90,FE为O的切线;【例4】如图,在ABC中,ACB90,以B
15、C为直径的O交AB于点D,E是AC中点,连接DE判断DE与O的位置关系并说明理由;【答案】见解析【解析】解:(1)DE与O相切理由如下:连接CD、OD,如图,BC为直径,BDC90,E为RtADC的斜边AC的中点,EAED,1A,OBOD,B2,而B+A901+290,EDO90,ODDE,DE为O的切线;【例5】如图,ABC为等腰三角形,O是底边BC的中点,腰AB与O相切于点D求证:AC是O的切线【答案】见解析【解析】证明:过点O作OEAC于点E,连接OD,OA,AB与O相切于点D,ABOD,ABC为等腰三角形,O是底边BC的中点,AO是BAC的平分线,OEOD,即OE是O的半径,AC经过O
16、的半径OE的外端点且垂直于OE,AC是O的切线【例6】如图,在RtABC中,ACB90,以AC为直径的O与AB边交于点D,EBEC求证:DE是O的切线;【答案】见解析【解析】证明:连接CD,ODAC是直径,ADC90,CDB90,又EBECDE为直角DCB斜边的中线,DECEDCECDE,OCOD,OCDODC,ODC+CDEOCD+DCEACB90,ODE90DE是O的切线【例7】如图,在ABC中,C90,ABC的平分线交AC于点E,过点E作BE的垂线交AB于点F,O是BEF的外接圆(1)求证:AC是O的切线;(2)过点E作EHAB,垂足为H,求证:CDHF;【答案】见解析【解析】解析:(1
17、)如图,连接OEBE平分ABC,CBE=OBE,OB=OE,OBE=OEB,OEB=CBE,OEBC,AEO=C=90,AC是O的切线;(2)如图,连结DECBE=OBE,ECBC于C,EHAB于H,EC=EHCDE+BDE=180,HFE+BDE=180,CDE=HFE在CDE与HFE中,CDEHFE(AAS),CD=HF题型四:切线的性质【例1】如图,AB是O的弦,AC是O切线,A为切点,BC经过圆心若B=20,则C的大小等于()A 20B 25C 40D 50【答案】D【解析】 如图,连接OA,AC是O的切线,OAC=90,OA=OB,B=OAB=20,AOC=40,C=50【例2】如图
18、,AB是O的直径,DB、DE分别切O于点B、C,若ACE25,则D的度数是()A50B55C60D65【答案】A【解析】解:连接BC,DB、DE分别切O于点B、C,BDDC,ACE25,ABC25,AB是O的直径,ACB90,DBCDCB902565,D50故选:A【例3】如图,I是OABC的内切圆,与AB、BC、CA分别相切于点D、E、F,DEF50求A的大小【答案】80【解析】解:连接ID、IF,如图,DEF50,DIF2DEF100,I是ABC的内切圆,与AB、CA分别相切于点D、F,IDAB,IFAC,ADIAFI90,A+DIF180,A18010080答:A的大小为80【例4】已知
19、AB是O的直径,C,D是O上AB同侧的两点,BAC25()如图,若ODAB,求ABC和ODC的大小;()如图,过点C作O的切线,交AB延长线于点E,若ODEC,求ACD的大小【答案】(1) 65 70 (2)20【解析】解:()连接OC,AB是O的直径,ACB90,BAC25,ABC65,ODAB,AOD90,ACDAOD45,OAOC,OACOCA25,OCDOCA+ACD70,ODOC,ODCOCD70;()连接OC,EC是O的切线,OCEC,OCE90,BAC25,COE2BAC50,OEC40,ODCE,AODCOE40,ACDAOD20【例5】如图是某商品标牌的示意图,O与等边ABC
20、的边BC相切于点C,且O的直径与ABC的高相等,已知等边ABC边长为4,设O与AC相交于点E,则AE的长为_【答案】_1cm【解析】解析:连接OC,过点O作OFCE于F,ABC为等边三角形,边长为4,ABC的高为,即OC=,O与BC相切于点C,OCBC,又ACB=60在RtOFC中,OF过圆心,且OFCE,CE=2FC=3cm,AE=43=1cm【例6】如图,O的半径为3,点O到直线的距离为4,点P是直线上的一个动点,PQ切O于点Q,则PQ的最小值为_【答案】【解析】PQ切O于点Q,OQP=90,PQ2=OP2OQ2,而OQ=3,PQ2=OP232,即,当OP最小时,PQ最小,点O到直线l的距
21、离为4,OP的最小值为4,PQ的最小值为题型五:切线长定理【例1】如图,AB、AC切O于B、C,AO交O于D,过D作O切线分别交AB、AC于E、F,若,则AEF的周长是( )COFAEDBA 10 B 12 C 14 D 16【答案】D【解析】 该题考查的是切线的性质,勾股定理,切线长定理利用切线长定理得到,利用勾股定理求得AB的长后即可求得AEF的周长,,AB、AC切O于B、C,AO交O于D,过D作O切线分别交AB、AC于E、F,故选D【例2】如图,PA,PB切O于A、B两点,CD切O于点E,交PA,PB于C,D若PCD的周长等于3,则PA的值是()ABCD【答案】A【解析】解:PA,PB切
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