第10讲 直线与圆的位置关系(十三大题型)-暑假高一升高二数学衔接知识自学讲义(苏教版)
展开第10讲 直线与圆的位置关系
【题型归纳目录】
题型一:不含参数的直线与圆的位置关系
题型二:含参数的直线与圆的位置关系
题型三:由直线与圆的位置关系求参数
题型四:求直线与圆的交点坐标
题型五:求过圆上一点的切线方程
题型六:求过圆外一点的切线方程
题型七:求切线长
题型八:已知切线求参数
题型九:求弦长问题
题型十:已知弦长求参数
题型十一:切点弦问题
题型十二:最值问题
题型十三:三角形面积问题
【知识点梳理】
知识点一:直线与圆的位置关系
1、直线与圆的位置关系:
(1)直线与圆相交,有两个公共点;
(2)直线与圆相切,只有一个公共点;
(3)直线与圆相离,没有公共点.
2、直线与圆的位置关系的判定:
(1)代数法:
判断直线与圆C的方程组成的方程组是否有解.如果有解,直线与圆C有公共点.
有两组实数解时,直线与圆C相交;
有一组实数解时,直线与圆C相切;
无实数解时,直线与圆C相离.
(2)几何法:
由圆C的圆心到直线的距离与圆的半径的关系判断:
当时,直线与圆C相交;
当时,直线与圆C相切;
当时,直线与圆C相离.
知识点诠释:
(1)当直线和圆相切时,求切线方程,一般要用到圆心到直线的距离等于半径,记住常见切线方程,可提高解题速度;求切线长,一般要用到切线长、圆的半径、圆外点与圆心连线构成的直角三角形,由勾股定理解得.
(2)当直线和圆相交时,有关弦长的问题,要用到弦心距、半径和半弦构成的直角三角形,也是通过勾股定理解得,有时还用到垂径定理.
(3)当直线和圆相离时,常讨论圆上的点到直线的距离问题,通常画图,利用数形结合来解决.
知识点二:圆的切线方程的求法
1、点在圆上,如图.
法一:利用切线的斜率与圆心和该点连线的斜率
的乘积等于,即.
法二:圆心到直线的距离等于半径.
2、点在圆外,则设切线方程:,变成一般式:,因为与圆相切,利用圆心到直线的距离等于半径,解出.
知识点诠释:
因为此时点在圆外,所以切线一定有两条,即方程一般是两个根,若方程只有一个根,则还有一条切线的斜率不存在,务必要把这条切线补上.
常见圆的切线方程:
(1)过圆上一点的切线方程是;
(2)过圆上一点的切线方程是
.
知识点三:求直线被圆截得的弦长的方法
1、应用圆中直角三角形:半径,圆心到直线的距离,弦长具有的关系,这也是求弦长最常用的方法.
2、利用交点坐标:若直线与圆的交点坐标易求出,求出交点坐标后,直接用两点间的距离公式计算弦长.
【典例例题】
题型一:不含参数的直线与圆的位置关系
【例1】(2023·新疆喀什·高二校考期末)直线与圆的位置关系为( )
A.相切 B.相交但直线过圆心
C.相交但直线不过圆心 D.相离
【对点训练1】(2023·新疆克拉玛依·高二克拉玛依市高级中学校考期中)直线与圆的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.无法判断
题型二:含参数的直线与圆的位置关系
【例2】(2023·内蒙古巴彦淖尔·高二校考阶段练习)直线与圆的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.不能确定
【对点训练2】(2023·安徽亳州·高二统考开学考试)设,则直线:与圆的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交或相切 D.相交
【对点训练3】(2023·安徽·高二合肥市第八中学校联考开学考试)直线l:与圆C:的位置关系为( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.与a的值有关
题型三:由直线与圆的位置关系求参数
【例3】(2023·浙江嘉兴·高二统考期末)直线与曲线的交点个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【对点训练4】(2023·上海黄浦·高二上海市向明中学校考期中)圆上到直线距离为的点有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.无数个
【对点训练5】(2023·高二单元测试)直线与圆没有公共点,则的取值范围是( )
A.或 B.
C. D.或
题型四:求直线与圆的交点坐标
【例4】(2023·江苏宿迁·高二统考期中)直线与曲线的交点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【对点训练6】(2023·高二课时练习)给定四条曲线:①,②,③,④,其中与直线仅有一个交点的曲线是( )
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
题型五:求过圆上一点的切线方程
【例5】(2023·天津西青·高二天津市西青区杨柳青第一中学校考阶段练习)过点作圆的切线,则切线的方程为__________.
【对点训练7】(2023·云南昆明·高二统考期末)圆在点处的切线方程为____________.
【对点训练8】(2023·重庆九龙坡·高二重庆市渝高中学校校考期末)圆的过点的切线方程为___________.
题型六:求过圆外一点的切线方程
【例6】(2023·北京·高二北京一七一中校考阶段练习)过点的圆的切线方程为 _________________.
【对点训练9】(2023·高二单元测试)经过点作圆的切线,则切线的方程为_______.
【对点训练10】(2023·安徽芜湖·高二安徽省无为襄安中学校考阶段练习)过点做圆的切线l,则l的方程为________.
题型七:求切线长
【例7】(2023·江苏盐城·高二盐城市伍佑中学校考期末)由直线上的点向圆引切线,则切线长的最小值为______.
【对点训练11】(2023·上海杨浦·高二校考期中)由直线上一点向圆引切线,则切线长的最小值为______.
【对点训练12】(2023·河北邢台·高二统考期中)过点作圆的一条切线,切点为,则___________.
【对点训练13】(2023·四川绵阳·高二校考期中)已知P是直线上的动点,是圆的两条切线,A,B是切点,C是圆心,那么四边形面积的最小值为______________.
题型八:已知切线求参数
【例8】(2023·浙江杭州·高二浙江省杭州第七中学校考期中)若直线与曲线有且只有一个公共点,则实数m的取值范围是______.
【对点训练14】(2023·甘肃酒泉·高二敦煌中学校考期中)若A为射线上的动点,B为x轴正半轴上的动点.若直线AB与圆相切,则的最小值为________.
【对点训练15】(2023·高二单元测试)已知圆与直线相切,则___________.
【对点训练16】(2023·福建漳州·高二校联考期中)已知过点的直线与圆C:相切,且与直线垂直,则实数a的值为___________.
题型九:求弦长问题
【例9】(2023·江苏扬州·高二统考开学考试)若直线与圆相交于两点,则弦的长为______.
【对点训练17】(2023·山东菏泽·高二统考期末)以点为圆心,3为半径的圆与直线相交于A,B两点,则的取值范围为________.
【对点训练18】(2023·高二课时练习)直线:被圆截得的弦长是______.
【对点训练19】(2023·湖南永州·高二统考期末)已知直线与圆交于,两点,则__________.
【对点训练20】(2023·上海浦东新·高二上海师大附中校考阶段练习)已知过点的直线l被圆所截得的弦长为8,则直线l的方程为______.
题型十:已知弦长求参数
【例10】(2023·上海静安·高二上海市回民中学校考期中)设直线与圆相交所得弦长为,则_____
【对点训练21】(2023·高二单元测试)过圆内一点的最短的弦所在的直线方程是________.
【对点训练22】(2023·高二课时练习)直线截圆所得弦长为2,则的最小值为______.
题型十一:切点弦问题
【例11】(2023·全国·高二专题练习)过点作圆的两条切线,切点分别为 、,则直线的方程为_______.
【对点训练23】(2023·江苏扬州·高二校考开学考试)已知圆,点P是直线上的动点,过P作圆的两条切线,切点分别为A,B,则的最小值为______.
【对点训练24】(2023·江苏·高二专题练习)过直线l:上任一点P向圆C:作两条切线,切点分别为A、B两点,线段AB的中点为Q,则点Q的轨迹方程为________________
【对点训练25】(2023·高二单元测试)过圆外一点引圆的两条切线,则经过两切点的直线方程是________.
【对点训练26】(2023·高二校考单元测试)已知点P是直线上一点,过点P作圆的两条切线,切点分别为A和B.若圆心O到直线的距离的最大值为,则实数m=________.
题型十二:最值问题
【例12】(2023·山东聊城·高二校考期末)已知圆经过点,且圆心在直线上,
(1)求圆的方程.
(2)点在圆上,求的最大值.
(3)直线当为何值时,圆上恰有3个点到直线的距离都等于3.
【对点训练27】(2023·浙江杭州·高二期末)已知圆C的方程为.
(1)直线l过点,且与圆C交于A、B两点,若,求直线l的方程;
(2)点为圆上任意一点,求的最大值和最小值.
【对点训练28】(2023·黑龙江佳木斯·高二富锦市第一中学校考阶段练习)已知圆C经过点和且圆心在直线上.
(1)求圆C的方程;
(2)若点P为圆C上的任意一点,求点P到直线距离的最大值和最小值.
【对点训练29】(2023·高二课时练习)若点在圆上运动,求:
(1)的最大值;
(2)的最值.
【对点训练30】(2023·江苏镇江·高二江苏省扬中高级中学校考期末)已知圆,点.
(1)求过点的圆的切线方程;
(2)求的最小值.
题型十三:三角形面积问题
【例13】(2023·浙江·高二校联考阶段练习)已知圆经过,,三点,且交直线于,两点.
(1)求圆的标准方程;
(2)求的面积.
【对点训练31】(2023·湖南岳阳·高二校联考期中)已知直线交圆于两点.
(1)当时,求直线的斜率;
(2)当的面积最大时,求直线的斜率.
【对点训练32】(2023·浙江杭州·高二统考期中)已知圆C的半径为3,圆心C在射线上,直线被圆C截得的弦长为
(1)求圆C方程;
(2)过点的直线l与圆C交于M、N两点,且的面积是为坐标原点,求直线l的方程.
【对点训练33】(2023·辽宁·高二校联考期中)已知圆,直线过点.
(1)若直线与圆相切,求直线的方程;
(2)若直线与圆相交于、两点,求面积的最大值,并求此时直线的斜率.
【对点训练34】(2023·安徽亳州·高二校联考期末)已知圆,直线l过原点.
(1)若直线l与圆M相切,求直线l的方程;
(2)若直线l与圆M交于P,Q两点,当的面积最大时,求直线l的方程.
【过关测试】
一、单选题
1.(2023·重庆·高二统考学业考试)直线被圆截的的弦长为( )
A. B. C.
2.(2023·河北石家庄·高二石家庄一中校考阶段练习)如图,从外一点引圆的切线和割线,已知,,的半径为4,则圆心到的距离为( )
A. B. C. D.
3.(2023·高二课时练习)过三点的圆交于轴于两点,则=( )
A. B.8 C. D.10
4.(2023·高二课时练习)若直线与圆相交,则( )
A. B. C. D.
5.(2023·高二校考课时练习)若点在圆的内部,则a的取值范围是( ).
A. B. C. D.
6.(2023·上海黄浦·高二上海市向明中学校考期中)圆上到直线距离为的点有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.无数个
7.(2023·高二单元测试)直线与圆的位置关系为( )
A.相交 B.相切 C.相交或相切 D.不确定
8.(2023·上海宝山·高二统考期末)若直线与曲线恰有两个公共点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.(2023·湖北·高二校联考期中)在平面直角坐标系中,已知定点,,动点满足,记动点的轨迹为曲线,直线,则下列结论中正确的是( )
A.曲线的方程为 B.直线与曲线的位置关系无法确定
C.若直线与曲线相交,其弦长为4,则 D.的最大值为3
10.(2023·贵州·高二校联考阶段练习)已知圆的方程为,则关于圆的说法正确的是( )
A.圆心的坐标为
B.点在圆内
C.直线被圆截得的弦长为
D.圆在点处的切线方程为
11.(2023·山东日照·高二校考阶段练习)实数x,y满足,则的值可能为( )
A. B.
C. D.
12.(2023·云南临沧·高二云南省凤庆县第一中学校考期中)已知圆,直线为直线上的动点,过点作圆的切线,切点为,则下列各选项正确的是( )
A.四边形面积的最小值为4
B.四边形面积的最大值为8
C.当最大时,
D.当最大时,直线的方程为
三、填空题
13.(2023·上海静安·高二统考期末)过点的直线与圆相切,则直线的斜率为______.
14.(2023·高二课时练习)已知圆关于直线成轴对称,则的取值范围是____.
15.(2023·陕西西安·高二长安一中校考期末)已知直线与圆,则圆上的点到直线的距离的最小值为__________.
16.(2023·辽宁朝阳·高二校联考阶段练习)以原点O为圆心作单位圆O,直线l与直线平行,且过点,P为直线l上一动点,过点P作直线与圆O相切于点B,则面积的最小值为____________.
四、解答题
17.(2023·浙江·高二校联考阶段练习)圆经过点,和直线相切,且圆心在直线上.
(1)求圆的方程;
(2)求圆在轴截得的弦长.
18.(2023·安徽·高二池州市第一中学校联考阶段练习)已知圆过三个点,过点引圆的切线,求:
(1)圆的一般方程;
(2)圆过点的切线方程.
19.(2023·高二单元测试)已知点在圆上.
(1)求该圆的圆心坐标及半径长;
(2)过点,斜率为的直线与圆相交于两点,求弦的长.
20.(2023·河南平顶山·高二统考期末)已知的顶点坐标分别是,,.
(1)求外接圆的方程;
(2)若直线l:与的外接圆相交于M,N两点,求.
21.(2023·福建宁德·高二统考期中)已知直线:与圆O:相交于不重合的A,B两点,O是坐标原点,且A,B,O三点构成三角形.
(1)求的取值范围;
(2)的面积为,求的最大值,并求取得最大值时的值.
22.(2023·江苏扬州·高二统考开学考试)在平面直角坐标系中,圆C的方程为,.
(1)当时,过原点O作直线l与圆C相切,求直线l的方程;
(2)对于,若圆C上存在点M,使,求实数的取值范围.
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