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2023-2024年新高考数学一轮复习培优教案8.3《圆的方程及综合问题》 (2份打包,原卷版+教师版)
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知识点一 圆的方程
1.圆的定义及方程
2.点与圆的位置关系
点M(x0,y0),圆的标准方程(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2.
[提醒] 不要把形如x2+y2+Dx+Ey+F=0的结构都认为是圆,一定要先判断D2+E2﹣4F的符号,只有大于0时才表示圆.
3.谨记常用结论
若x2+y2+Dx+Ey+F=0表示圆,则有:
(1)当F=0时,圆过原点.
(2)当D=0,E≠0时,圆心在y轴上;当D≠0,E=0时,圆心在x轴上.
(3)当D=F=0,E≠0时,圆与x轴相切于原点;E=F=0,D≠0时,圆与y轴相切于原点.
(4)当D2=E2=4F时,圆与两坐标轴相切.
[重温经典]
1.圆x2+y2﹣4x+6y=0的圆心坐标是( )
A.(2,3) B.(﹣2,3) C.(﹣2,﹣3) D.(2,﹣3)
2.圆心坐标为(1,1)且过原点的圆的方程是( )
A.(x﹣1)2+(y﹣1)2=1 B.(x+1)2+(y+1)2=1
C.(x+1)2+(y+1)2=2 D.(x﹣1)2+(y﹣1)2=2
3.方程x2 +y2+mx﹣2y+3=0表示圆,则m的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣eq \r(2))∪(eq \r(2),+∞) B.(﹣∞,﹣2eq \r(2))∪(2eq \r(2),+∞)
C.(﹣∞,﹣eq \r(3))∪(eq \r(3),+∞) D.(﹣∞,﹣2eq \r(3))∪(2eq \r(3),+∞)
4.若点(1,1)在圆(x﹣a)2+(y+a)2=4的内部,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣1,1) B.(0,1) C.(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞) D.a=±1
5.已知圆C经过A(5,2),B(﹣1,4)两点,圆心在x轴上,则圆C的方程为____________.
6.已知圆C经过点A(1,3),B(4,2),且与直线2x+y﹣10=0相切,则圆C的标准方程为________________.
知识点二 直线与圆的位置关系
1.直线与圆的位置关系(半径r,圆心到直线的距离为d)
2.圆的切线
(1)过圆上一点的圆的切线
①过圆x2+y2=r2上一点M(x0,y0)的切线方程是x0x+y0y=r2.
②过圆(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2上一点M(x0,y0)的切线方程是(x0﹣a)(x﹣a)+(y0﹣b)(y﹣b)=r2.
(2)过圆外一点的圆的切线
过圆外一点M(x0,y0)的圆的切线求法:可用点斜式设出方程,利用圆心到直线的距离等于半径求出斜率k,从而得切线方程;若求出的k值只有一个,则说明另一条直线的斜率不存在,其方程为x=x0.
(3)切线长
①从圆x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2﹣4F>0)外一点M(x0,y0)引圆的两条切线,切线长为 eq \r(x\\al(2,0)+y\\al(2,0)+Dx0+Ey0+F).
②两切点弦长:利用等面积法,切线长a与半径r的积的2倍等于点M与圆心的距离d与两切点弦长b的积,即b=eq \f(2ar,d).
[提醒] 过一点求圆的切线方程时,要先判断点与圆的位置关系,以便确定切线的条数.
3.圆的弦长
直线和圆相交,求被圆截得的弦长通常有两种方法:
(1)几何法:因为半弦长eq \f(L,2)、弦心距d、半径r构成直角三角形,所以由勾股定理得L =2eq \r(r2-d2).
(2)代数法:若直线y=kx+b与圆有两交点A(x1,y1),B(x2,y2),则有:
|AB|=eq \r(1+k2)|x1﹣x2|=eq \r(1+\f(1,k2))|y1﹣y2|.
4.谨记常用结论
过直线Ax+By+C=0和圆x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2﹣4F>0)交点的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0.
[重温经典]
1.直线l:x﹣y+1=0与圆C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0的位置关系是( )
A.相离 B.相切 C.相交且过圆心 D.相交但不过圆心
2.若直线x﹣y+1=0与圆(x﹣a)2+y2=2有公共点,则实数a的取值范围是( )
A.[﹣3,﹣1] B.[﹣1,3] C.[﹣3,1] D.(﹣∞,﹣3]∪[1,+∞)
3.圆C:x2+y2﹣2x=0被直线y=eq \r(3)x截得的线段长为( )
A.2 B.eq \r(3) C.1 D.eq \r(2)
4.圆x2+y2﹣4x=0在点P(1,eq \r(3))处的切线方程为( )
A.x+eq \r(3)y﹣2=0 B.x+eq \r(3)y﹣4=0
C.x﹣eq \r(2)y+4=0 D.x﹣eq \r(3)y+2=0
5.设直线x﹣y+a=0与圆x2+y2+2x﹣4y+2=0相交于A,B两点,若|AB|=2,则a=( )
A.﹣1或1 B.1或5 C.﹣1或3 D.3或5
6.已知直线l与圆x2+y2﹣4y=0相交于A,B两点,且线段AB的中点P坐标为(﹣1,1),则直线l的方程为__________.
知识点三 圆与圆的位置关系
1.圆与圆的位置关系(两圆半径为r1,r2,d=|O1O2|)
[提醒] 涉及两圆相切时,没特别说明,务必要分内切和外切两种情况进行讨论.
2.谨记常用结论
圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0与C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0相交时:
(1)将两圆方程直接作差,得到两圆公共弦所在直线方程;
(2)两圆圆心的连线垂直平分公共弦;
(3)x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0表示过两圆交点的圆系方程(不包括C2).
[重温经典]
1.圆O1:x2+y2﹣2x=0和圆O2:x2+y2﹣4y=0的位置关系是( )
A.相离 B.相交 C.外切 D.内切
2.圆C1:(x﹣m)2+(y+2)2=9与圆C2:(x+1)2+(y﹣m)2=4外切,则m的值为( )
A.2 B.﹣5 C.2或﹣5 D.不确定
3.圆x2+y2=8与圆x2+y2+4x﹣16=0的公共弦长为( )
A.8 B.4 C.2 D.1
4.圆C1:x2+y2+2x+2y﹣2=0与圆C2:x2+y2﹣4x﹣2y+4=0的公切线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
5.若圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay﹣6=0(a>0)的公共弦的长为2eq \r(3),则a=________.
6.若圆x2+y2=1与圆(x+4)2+(y﹣a)2=25相切,则常数a=________.
第2课时 精研题型明考向——圆的方程、直线与圆的位置关系
一、真题集中研究——明考情
1.已知圆x2+y2﹣6x=0,过点(1,2)的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.若直线l与曲线y=eq \r(x)和圆x2+y2=eq \f(1,5)都相切,则l的方程为( )
A.y=2x+1 B.y=2x+eq \f(1,2) C.y=eq \f(1,2)x+1 D.y=eq \f(1,2)x+eq \f(1,2)
3.已知⊙M:x2+y2﹣2x﹣2y﹣2=0,直线l:2x+y+2=0,P为l上的动点.过点P作⊙M的切线PA,PB,切点为A,B,当|PM|·|AB|最小时,直线AB的方程为( )
A.2x﹣y﹣1=0 B.2x+y﹣1=0
C.2x﹣y+1=0 D.2x+y+1=0
4.直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点,点P在圆(x﹣2)2+y2=2上,则△ABP面积的取值范围是( )
A.[2,6] B.[4,8] C.[eq \r(2),3eq \r(2)] D.[2eq \r(2),3eq \r(2)]
[把脉考情]
二、题型精细研究——提素养
题型一 求圆的方程
[典例] (1)已知圆M与直线3x﹣4y=0及3x﹣4y+10=0都相切,圆心在直线y=﹣x﹣4上,则圆M的方程为( )
A.(x+3)2+(y﹣1)2=1 B.(x﹣3)2+(y+1)2=1
C.(x+3)2+(y+1)2=1 D.(x﹣3)2+(y﹣1)2=1
(2)一个圆与y轴相切,圆心在直线x﹣3y=0上,且在直线y=x上截得的弦长为2eq \r(7),则该圆的方程为_______________________________________________________.
[方法技巧]
1.求圆的方程的2种方法
(1)几何法:根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程.
(2)待定系数法:①若已知条件与圆心(a,b)和半径r有关,则设圆的标准方程,依据已知条件列出关于a,b,r的方程组,从而求出a,b,r的值;
②若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择设圆的一般方程,依据已知条件列出关于D,E,F的方程组,进而求出D,E,F的值.
2.确定圆心位置的方法
(1)圆心在过切点且与切线垂直的直线上;
(2)圆心在圆的任意弦的垂直平分线上;
(3)两圆相切时,切点与两圆圆心共线.
[针对训练]
1.已知直线l:3x﹣4y﹣15=0与圆C:x2+y2﹣2x﹣4y+5﹣r2=0(r>0)相交于A,B两点,若eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(AB))=6,则圆C的标准方程为( )
A.(x﹣1)2+(y﹣2)2=25 B.(x﹣1)2+(y﹣2)2=36
C.(x﹣1)2+(y﹣2)2=16 D.(x﹣1)2+(y﹣2)2=49
2.已知圆C的圆心是直线x﹣y+1=0与x轴的交点,且圆C与圆(x﹣2)2+(y﹣3)2=8相外切,则圆C的方程为______________.
题型二 弦长问题
[典例] (1)若a,b,c是△ABC三个内角的对边,且csin C= 3asin A+3bsin B,则直线l:ax﹣by+c=0被圆O:x2+y2=12所截得的弦长为( )
A.4eq \r(6) B.2eq \r(6) C.6 D.5
(2)过点(1,1)的直线l与圆(x﹣2)2+(y﹣3)2=9相交于A,B两点,当|AB|=4时,直线l的方程为__________.
[方法技巧] 解决有关弦长问题的常用方法及结论
[针对训练]
1.已知圆C:(x﹣3)2+(y﹣1)2=3及直线l:ax+y﹣2a﹣2=0,当直线l被圆C截得的弦长最短时,直线l的方程为________.
2.函数f(x)=xln x+a的图象在x=1处的切线被圆C:x2+y2﹣2x+4y﹣4=0截得的弦长为2,则实数a的值为________.
题型三 切线问题
[典例] 已知点P(eq \r(2)+1,2﹣eq \r(2)),点M(3,1),圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=4.
(1)求过点P的圆C的切线方程;
(2)求过点M的圆C的切线方程,并求出切线长.
[方法技巧]
求过圆外一点(x0,y0)的圆的切线方程的方法
[提醒] 设切线方程时一定要注意斜率不存在的情况.
[针对训练]
1.平行于直线2x+y+1=0且与圆x2+y2=5相切的直线的方程是( )
A.2x+y+5=0或2x+y﹣5=0
B.2x+y+eq \r(5)=0或2x+y﹣eq \r(5)=0
C.2x﹣y+5=0或2x﹣y﹣5=0
D.2x﹣y+eq \r(5)=0或2x﹣y﹣eq \r(5)=0
2.直线l是圆x2+y2=4在(﹣1,eq \r(3))处的切线,点P是圆x2﹣4x+y2+3=0上的动点,则点P到直线l的距离的最小值等于( )
A.1 B.eq \r(2) C.eq \r(3) D.2
eq \a\vs4\al([课时跟踪检测])
一、综合练——练思维敏锐度
1.圆(x﹣2)2+y2=4关于直线y=eq \f(\r(3),3)x对称的圆的方程是( )
A.(x﹣eq \r(3))2+(y﹣1)2=4 B.(x﹣eq \r(2))2+(y﹣eq \r(2))2=4
C.x2+(y﹣2)2=4 D.(x﹣1)2+(y﹣eq \r(3))2=4
2.过点(2,1)的直线中被圆(x﹣1)2+(y+2)2=5截得的弦长最大的直线方程是( )
A.3x﹣y﹣5=0 B.3x+y﹣7=0
C.x+3y﹣5=0 D.x﹣3y+5=0
3.过点(﹣4,0)作直线l与圆x2+y2+2x﹣4y﹣20=0交于A,B两点,若|AB|=8,则直线l的方程为( )
A.5x+12y+20=0 B.5x+12y+20=0或x+4=0
C.5x﹣12y+20=0 D.5x﹣12y+20=0或x+4=0
4.已知直线y=ax与圆C:x2+y2﹣6y+6=0相交于A,B两点,C为圆心.若△ABC为等边三角形,则a的值为( )
A.1 B.±1 C.eq \r(3) D.±eq \r(3)
5.已知圆(x﹣2)2+y2=1上的点到直线y=eq \r(3)x+b的最短距离为eq \r(3),则b的值为( )
A.﹣2或2 B.2或4eq \r(3)+2 C.﹣2或4eq \r(3)+2 D.﹣4eq \r(3)﹣2或2
6.(多选)若直线l:y=kx+1与圆C:(x+2)2+(y﹣1)2=2相切,则直线l与圆D:(x﹣2)2+y2=3的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
7.已知直线l:x﹣eq \r(3)y﹣a=0与圆C:(x﹣3)2+(y+eq \r(3))2=4交于点M,N,点P在圆C上,且∠MPN=eq \f(π,3),则实数a的值等于( )
A.2或10 B.4或8 C.6±2eq \r(2) D.6±2eq \r(3)
8.已知圆C的圆心坐标是(0,m),半径长是r.若直线2x﹣y+3=0与圆C相切于点A(﹣2,﹣1),则m=________,r=________.
9.已知圆C:x2+y2=4,直线l:x﹣y+6=0,在直线l上任取一点P向圆C作切线,切点为A,B,连接AB,则直线AB一定过定点________.
10.已知圆C:x2+y2﹣2x﹣4y+1=0上存在两点关于直线l:x+my+1=0对称,经过点M(m,m)作圆C的切线,切点为P,则|MP|=________.
11.已知圆C经过点(0,1)且圆心为C(1,2).
(1)写出圆C的标准方程;
(2)过点P(2,﹣1)作圆C的切线,求该切线的方程及切线长.
12.已知抛物线C:y2=2x,过点(2,0)的直线l交C于A,B两点,圆M是以线段AB为直径的圆.
(1)证明:坐标原点O在圆M上;
(2)设圆M过点P(4,﹣2),求直线l与圆M的方程.
二、自选练——练高考区分度
1.(多选)已知圆O:x2+y2=4和圆M:x2+y2+4x﹣2y+4=0相交于A,B两点,下列说法正确的为( )
A.两圆有两条公切线
B.直线AB的方程为y=2x+2
C.线段AB的长为eq \f(6,5)
D.圆O上点E,圆M上点F,则|EF|的最大值为eq \r(5)+3
2.设过点Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2,0))的直线l与圆C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0的两个交点为A,B,若8eq \(PA,\s\up7(―→))=5eq \(AB,\s\up7(―→)),则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(AB))=( )
A.eq \f(8\r(5),5) B.eq \f(4\r(6),3) C.eq \f(6\r(6),5) D.eq \f(4\r(5),3)
3.如图,已知圆C与y轴相切于点T(0,2),与x轴的正半轴交于两点M,N(点M在点N的左侧),且|MN|=3.
(1)求圆C的方程;
(2)过点M任作一直线与圆O:x2+y2=4相交于A,B两点,连接AN,BN,求证:kAN+kBN为定值.
第3课时 难点专攻夺高分——与圆有关的综合问题
圆的方程是高中数学的一个重要知识点,随着高考改革的变化,圆锥曲线的考查难度逐渐降低,而圆作为圆锥曲线中的一种特殊形式,命题的热度越来越高,高考中,除了圆的方程的求法外,圆的方程与其他知识的综合问题也是高考考查的热点,常涉及轨迹问题和最值问题.解决此类问题的关键是数形结合思想的运用.
题型一 与圆有关的轨迹问题
[典例] 已知Rt△ABC的斜边为AB,且A(﹣1,0),B(3,0).求:
(1)直角顶点C的轨迹方程;
(2)直角边BC的中点M的轨迹方程.
[方法技巧] 求与圆有关的轨迹问题的方法
[针对训练]
阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数k(k>0,k≠1)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.若平面内两定点A,B间的距离为2,动点P满足eq \f(|PA|,|PB|)=eq \r(2), 求|PA|2+|PB|2的最小值.
题型二 与圆有关的范围或最值问题
考法(一) 几何法求最值
[例1] 已知实数x,y满足方程x2+y2﹣4x+1=0,则
(1)eq \f(y,x)的最大值为______;
(2)y﹣x的最大值和最小值分别为_____________;
(3)x2+y2的最大值和最小值分别为_________________________________________.
[方法技巧] 与圆有关最值问题的求解策略
处理与圆有关的最值问题时,应充分考虑圆的几何性质,并根据代数式的几何意义,借助数形结合思想求解.与圆有关的最值问题,常见类型及解题思路如下:
考法(二) 代数法求最值
[例2] 设点P(x,y)是圆:x2+(y﹣3)2=1上的动点,定点A(2,0),B(﹣2,0),则eq \(PA,\s\up7(―→))·eq \(PB,\s\up7(―→))的最大值为________.
[方法技巧]
本题考查综合运用知识解决问题的能力.用代数法求最值的关键是建立所求问题的函数关系式,利用函数求最值的方法求解,在具体求解过程中要注意函数定义域的具体范围.
[针对训练]
1.已知点O(0,0),A(0,2),点M是圆(x﹣3)2+(y+1)2=4上的动点,则△OAM面积的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.已知点A(﹣1,0),B(0,2),点P是圆C:(x﹣1)2+y2=1上任意一点,则△PAB面积的最大值与最小值分别是( )
A.2,2﹣eq \f(\r(5),2) B.2+eq \f(\r(5),2),2﹣eq \f(\r(5),2) C.eq \r(5),4﹣eq \r(5) D.eq \f(\r(5),2)+1,eq \f(\r(5),2)﹣1
3.设P为直线3x﹣4y+11=0上的动点,过点P作圆C:x2+y2﹣2x﹣2y+1=0的两条切线,切点分别为A,B,则四边形PACB的面积的最小值为________.
题型三 构造辅助圆
[典例] 已知圆C:(x﹣3)2+(y﹣4)2=1和两点A(﹣m,0),B(m,0)(m>0).若圆C上存在点P,使得∠APB=90°,则m的最大值为( )
A.7 B.6 C.5 D.4
[方法技巧]
对于符合圆的特征的条件,可以构造辅助圆帮助思考.如利用圆的定义、圆周上90度的角所对弦是直径、四点共圆的特征来构造圆,做到图中无圆,心中有圆.
[针对训练]
1.椭圆eq \f(x2,9)+eq \f(y2,4)=1的焦点为F1,F2,点P为其上的动点.当∠F1PF2为钝角时,点P横坐标的取值范围是________.
2.在直角坐标平面内,与点O(0,0)距离为1,且与点A(﹣3,4)距离为4的直线共有________条.
eq \a\vs4\al([课时跟踪检测])
一、综合练——练思维敏锐度
1.直线y=kx+3与圆(x﹣3)2+(y﹣2)2=4相交于M,N两点,若|MN|≥2eq \r(3),则k的取值范围是( )
A.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-∞,-\f(3,4))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,4),0)) C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),3),\f(\r(3),3))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(2,3),0))
2.已知圆C:x2+y2﹣8y+14=0,直线l:mx﹣y﹣3m+1=0与x轴、y轴分别交于A,B两点.设圆C上任意一点P到直线l的距离为d,当d取最大值时,△PAB的面积为( )
A.3eq \r(2) B.8 C.6 D.4eq \r(2)
3.在平面直角坐标系内,过点P(0,3)的直线与圆心为C的圆x2+y2﹣2x﹣3=0相交于A,B两点,则△ABC面积的最大值是( )
A.2 B.4 C.eq \r(3) D.2eq \r(3)
4.(多选)如图,已知A(2,0),B(1,1),C(﹣1,1),D(﹣2,0), SKIPIF 1 < 0 是以OD为直径的圆上的一段圆弧, SKIPIF 1 < 0 是以BC为直径的圆上的一段圆弧, SKIPIF 1 < 0 是以OA为直径的圆上的一段圆弧,三段弧构成曲线W,则下述正确的是( )
A.曲线W与x轴围成区域的面积等于2π
B.曲线W上有5个整点(横、纵坐标均为整数的点)
C. SKIPIF 1 < 0 所在圆的方程为x2+(y﹣1)2=1
D. SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的公切线方程为x+y=eq \r(2)+1
5.在平面直角坐标系xOy中,圆C经过点(0,1),(0,3),且与x轴的正半轴相切,若圆C上存在点M,使得直线OM与直线y=kx(k>0)关于y轴对称,则k的最小值为( )
A.eq \f(2\r(3),3) B.eq \r(3) C.2eq \r(3) D.4eq \r(3)
6.(多选)古希腊著名数学家阿波罗尼斯与欧几里得、阿基米德齐名,他发现:平面内到两个定点A,B的距离之比为定值λ(λ≠1)的点所形成的图形是圆.后来,人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知在平面直角坐标系xOy中, A(﹣2,0),B(4,0),点P满足eq \f(PA,PB)=eq \f(1,2),设点P所构成的曲线为C,下列结论正确的是( )
A.C的方程为(x+4)2+y2=16
B.在C上存在点D,使得D到点(1,1)的距离为3
C.在C上存在点M,使得|MO|=2|MA|
D.在C上存在点N,使得|NO|2+|NA|2=4
7.已知实数x,y满足(x﹣2)2+(y﹣1)2=1,则z=eq \f(y+1,x)的最大值与最小值分别为______和______.
8.已知点P是直线l:kx+y+4=0(k>0)上一动点,PA,PB是圆C:x2+y2﹣2y=0的两条切线,切点分别为A,B.若四边形PACB的最小面积为2,则k=________.
9.已知点P(2,2),圆C:x2+y2﹣8y=0,过点P的动直线l与圆C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点.
(1)求M的轨迹方程;
(2)当|OP|=|OM|时,求l的方程及△POM的面积.
10.已知圆C:x2+(y﹣a)2=4,点A(1,0).
(1)当过点A的圆C的切线存在时,求实数a的取值范围;
(2)设AM,AN为圆C的两条切线,M,N为切点,当|MN|=eq \f(4\r(5),5)时,求MN所在直线的方程.
二、自选练——练高考区分度
1.若圆x2+y2﹣4x﹣4y﹣10=0上至少有三个不同点到直线l:ax+by=0的距离为2eq \r(2),则直线l的斜率的取值范围是( )
A.[2﹣eq \r(3),1] B.[2﹣eq \r(3),2+eq \r(3)]
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),3),\r(3))) D.[0,+∞)
2.阿波罗尼斯是古希腊著名数学家,他对圆锥曲线有深刻系统的研究,主要研究成果集中在他的代表作《圆锥曲线论》一书,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指的是:已知动点M与两定点A,B的距离之比为λ(λ>0,λ≠1),那么点M的轨迹就是阿波罗尼斯圆.下面我们来研究与此相关的一个问题,已知圆O:x2+y2=1上的动点M和定点Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),0)),B(1,1),则2|MA|+|MB|的最小值为( )
A.eq \r(6) B.eq \r(7) C.eq \r(10) D.eq \r(11)
3.在平面直角坐标系xOy中,O为坐标原点,以O为圆心的圆与直线x﹣eq \r(3)y﹣4=0相切.
(1)求圆O的方程;
(2)若直线l:y=kx+3与圆O交于A,B两点,在圆O上是否存在一点Q,使得eq \(OQ,\s\up7(―→))=eq \(OA,\s\up7(―→))+eq \(OB,\s\up7(―→))?若存在,求出此时直线l的斜率;若不存在,请说明理由.
定义
平面内到定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆
标准方程
(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2(r>0)
圆心:(a,b)半径:r
一般方程
x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2﹣4F>0)
圆心:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(D,2),-\f(E,2)))
半径:r=eq \f(\r(D2+E2-4F),2)
理论依据
点到圆心的距离与半径的大小关系
三种情况
(x0﹣a)2+(y0﹣b)2eq \a\vs4\al(=)r2⇔点在圆上
(x0﹣a)2+(y0﹣b)2eq \a\vs4\al(>)r2⇔点在圆外
(x0﹣a)2+(y0﹣b)2eq \a\vs4\al(<)r2⇔点在圆内
相离
相切
相交
图形
量
化
方程
观点
Δeq \a\vs4\al(<)0
Δ=0
Δeq \a\vs4\al(>)0
几何
观点
d>r
deq \a\vs4\al(=)r
d
外切
相交
内切
内含
图形
量的关系
d>r1+r2
d=r1+r2
|r1﹣r2|<d<r1+r2
d=|r1﹣r2|
d<|r1﹣r2|
常规
角度
1.圆的方程.主要考查圆的方程的求法,圆的最值问题
2.直线与圆的位置关系.主要考查圆的切线方程、圆的弦长问题
创新
角度
与三角形(或四边形)结合求面积问题,与向量、三角函数交汇考查最值或范围问题
几何法
如图所示,设直线l被圆C截得的弦为AB,圆的半径为r,圆心到直线的距离为d,则有关系式:|AB|=2eq \r(r2-d2)
代数法
若斜率为k的直线与圆相交于A(xA,yA),B(xB,yB)两点,则|AB|=eq \r(1+k2)·eq \r(xA+xB2-4xAxB)= eq \r(1+\f(1,k2))·|yA﹣yB|(其中k≠0).特别地,当k=0时,|AB|=|xA﹣xB|;当斜率不存在时,|AB|=|yA﹣yB|,当直线与圆相交时,半径、半弦、弦心距构成直角三角形,在解题时,要注意把它和点到直线的距离公式结合起来使用
几何法
当斜率存在时,设为k,则切线方程为y﹣y0=k(x﹣x0),即kx﹣y+y0﹣kx0=0.由圆心到直线的距离等于半径,即可求出k的值,进而写出切线方程,当斜率不存在时,要进行验证
代数法
当斜率存在时,设为k,则切线方程为y﹣y0=k(x﹣x0),即y=kx﹣kx0+y0,代入圆的方程,得到一个关于x的一元二次方程,由Δ=0,求得k,切线方程即可求出,当斜率不存在时,要进行验证
直接法
直接根据题目提供的条件列出方程
定义法
根据圆、直线等定义列方程
几何法
利用圆的几何性质列方程
代入法
找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式
常见类型
解题思路
μ=eq \f(y-b,x-a)型
转化为动直线斜率的最值问题
t=ax+by型
转化为动直线截距的最值问题,或用三角代换求解
m=(x﹣a)2+
(y﹣b)2型
转化为动点与定点的距离的平方的最值问题
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