直线与圆、圆与圆的位置关系

来源 :数学金刊·高考版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yweifeng
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  直线与圆的位置关系是高考重点考查的内容,涉及直线与圆的位置关系的判断,弦长问题及切线问题,此部分知识的考查往往有一定难度.
  (1)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,与圆有关的最值;根据条件求圆的方程.
  (1)会用代数法或几何法判定直线与圆的位置关系.
  (2)掌握圆的几何性质,通过数形结合法解决圆的切线、直线被圆截得的弦长等直线与圆的综合问题,体会用代数法处理几何问题的思想.
  例1 已知点P(x0,y0),圆O:x2 y2=r2(r>0),直线l:x0x y0y=r2,有以下几个结论:①若点P在圆O上,则直线l与圆O相切;②若点P在圆O外,则直线l与圆O相离;③若点P在圆O内,则直线l与圆O相交;④无论点P在何处,直线l与圆O恒相切. 其中正确的结论是________.
  破解思路 判定直线与圆位置关系的两种方法:①代数法(判断直线与圆方程联立所得方程组的解的情况):Δ>0?圳相交;Δ<0?圳相离;Δ=0?圳相切. ②几何法(比较圆心到直线的距离与圆半径的大小):设圆心到直线的距离为d,则dr?圳相离;d=r?圳相切(主要掌握几何法).
  答案详解 根据点到直线的距离公式有d= ,若点P在圆O上,则x20 y20=r2,d=r,相切;若点P在圆O外,则x20 y20>r2,dr,相离,故只有结论①正确.
  例2 已知圆C1:(x-2)2 (y-3)2=1,圆C2:(x-3)2 (y-4)2=9,M,N分别是圆C1,C2上的动点,P为x轴上的动点,则PM PN的最小值为( )
  A. 5 -4 B. -1
  C. 6-2 D.
  破解思路 四种与圆有关的最值问题的求法如下:①圆O外一点A到圆上一点的距离的最小值为AO-r,最大值为AO r;②求ax by(其中(x,y)为圆上的点)的取值范围转化为直线与圆的位置关系;③求 (其中(x,y)为圆上的点)的最值可转化为求直线的斜率;④形如(x-a)2 (y-b)2的最值问题,可转化为动点到定点的距离的最值问题.
  答案详解 两圆的圆心均在第一象限,先求PC1 PC2的最小值.作点C1关于x轴的对称点C′1(2,-3),则(PC1 PC2)min=C′1C2=5 ,所以(PM PN)min=5 -(1 3)=5 -4. 故选A.
  例3 已知点E(-2,0),F(2,0),曲线C上的动点M满足 · =-3,定点A(2,1),由曲线C外一点P(a,b)向曲线C引切线PQ,切点为Q,且满足PQ=PA.
  (1)求线段PA长的最小值;
  (2)若以P为圆心所作的圆P与曲线C有公共点,试求半径取最小值时圆P的标准方程.
  破解思路 本题的第一问实际是研究切线长的问题,勾股定理是解决此问题的常用方法. 第二问需考查圆与圆的位置关系,此类问题通常利用圆心距与两圆半径的关系求解.
  答案详解 (1)设M(x,y),则 =(x 2,y), =(x-2,y),所以 · =(x 2,y)·(x-2,y)=x2-4 y2=-3,即点M的轨迹(曲线C)方程为x2 y2=1,即曲线C是圆O.
  如图2,连结OP,因为Q为切点,所以PQ⊥OQ,由勾股定理有PQ2=OP2-OQ2. 又由已知,PQ=PA,故PQ2=PA2. 即(a2 b2)-12=(a-2)2 (b-1)2,化简得实数a,b满足的等量关系为2a b-3=0,即b=-2a 3.
  图2
  从而可得PQ= = = = ,故当a= 时,PQmin= . 即线段PQ的长的最小值为 .
  (2)设圆P的半径为R,因为圆P与圆O有公共点,圆O的半径为1,所以R-1≤OP≤R 1,即R≥OP-1且R≤OP 1;而OP= = = ,故当a= 时,PQmin= ,此时b= -2a 3= ,Rmin= -1. 所以当半径取最小值时,圆P的标准方程为x- 2 y- 2= -12.
  1. 若直线y=x b与曲线y=3- 有公共点,则b的取值范围是( )
  A. [1-2 ,1 2 ]
  B. [1- ,3]
  C. [-1,1 2 ]
  D. [1-2 ,3]
  2. 已知两圆相交于(1,3)和(m,-1)两点,两圆圆心都在直线x-y c=0上,且m,c均为实数,则m c=________.
  3. 在平面直角坐标系xOy中,曲线y=x2-6x 1与坐标轴的交点都在圆C上.
  (1)求圆C的方程;
  (2)若圆C与直线x-y a=0交于A,B两点,且OA⊥OB,求a的值.
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