2025高考数学一轮复习-8.4-直线与圆、圆与圆的位置关系【课件】
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1.直线与圆的位置关系
则两圆C1,C2有以下位置关系:
|r1-2|
解析 (1)“k=1”是“直线x-y+k=0与圆x2+y2=1相交”的充分不必要条件;(2)除外切外,还有可能内切;(3)两圆还可能内切或内含.
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)“k=1”是“直线x-y+k=0与圆x2+y2=1相交”的必要不充分条件.( )(2)如果两个圆的方程组成的方程组只有一组实数解,则两圆外切.( )(3)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和,则两圆相交.( )(4)过圆O:x2+y2=r2外一点P(x0,y0)作圆的两条切线,切点分别为A,B,则O,P,A,B四点共圆,且直线AB的方程是x0x+y0y=r2.( )
解析 联立直线与圆的方程得
2.(多选)直线x-y+m=0与圆x2+y2-2x-1=0有两个不同交点的一个充分不必要条件是( )A.0<m<1 B.-1<m<0C.m<1 D.-3<m<1
得2x2+(2m-2)x+m2-1=0,根据题意得Δ=(2m-2)2-8(m2-1)=-4(m+1)2+16>0,得-3<m<1.∵{m|0<m<1}{m|-3<m<1},{m|-1<m<0}{m|-3<m<1},∴0<m<1和-1<m<0都是直线与圆相交的充分不必要条件.
3.(多选)已知直线l:ax+by-r2=0与圆C:x2+y2=r2,点A(a,b),则下列说法正确的是( )A.若点A在圆C上,则直线l与圆C相切B.若点A在圆C内,则直线l与圆C相离C.若点A在圆C外,则直线l与圆C相离D.若点A在直线l上,则直线l与圆C相切
4.两圆x2+y2-2y=0与x2+y2-4=0的位置关系是________.
5.直线l:3x-y-6=0与圆x2+y2-2x-4y=0相交于A,B两点,则|AB|=______.
解析 如图,直线分别与两个半径相等的圆相切,由对称性可知,直线与x轴的交点为A(2,0).
6.已知直线y=kx+b(k>0)与圆x2+y2=1和圆(x-4)2+y2=1均相切,则k=__________,b=__________.
由AB=2,BM=1,∠AMB=90°,得∠MAB=30°,
KAODIANTUPOTIXINGPOUXI
解析 因为M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,所以a2+b2>1,而圆心O到直线ax+by=1的距离
1.已知点M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,则直线ax+by=1与圆O的位置关系是( )A.相切 B.相交C.相离 D.不确定
解析 将直线l的方程整理为x+y-4+m(2x+y-7)=0,
2.(多选)已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线l:(2m+1)x+(m+1)y-7m-4=0.则以下几个命题正确的有( )A.直线l恒过定点(3,1)B.直线l与圆C相切C.直线l与圆C恒相交D.直线l与圆C相离
则无论m为何值,直线l过定点(3,1),故直线l与圆C恒相交,故AC正确.
3.若圆x2+y2=r2(r>0)上恒有4个点到直线l:x-y-2=0的距离为1,则实数r的取值范围是( )
直线l:x-y-2=0与圆相交,l1,l2与l平行,且与直线l的距离为1,
解析 圆M的一般方程为x2+y2-8x+6y=0,则(x-4)2+(y+3)2=25.圆的圆心坐标为(4,-3),半径为5.过原点的最短弦长为6,选项C不正确.ABD均正确.
例1 (1)(多选)已知圆M的一般方程为x2+y2-8x+6y=0,则下列说法中正确的是( )A.圆M的圆心为(4,-3)B.圆M被x轴截得的弦长为8C.过原点的最短弦长为8D.圆M被y轴截得的弦长为6
取AB的中点M,连接OM(图略),则OM⊥AB.
解析 当直线的斜率不存在时,直线方程为x=2,此时,圆心到直线的距离等于半径,直线与圆相切,符合题意;当直线的斜率存在时,设直线方程为y-4=k(x-2),即kx-y+4-2k=0,∵直线与圆相切,∴圆心到直线的距离等于半径,
例2 (1)过点P(2,4)引圆C:(x-1)2+(y-1)2=1的切线,则切线方程为______________________.
x=2或4x-3y+4=0
即4x-3y+4=0.
综上,切线方程为x=2或4x-3y+4=0.
设切点为A,B,则OA⊥AP,OB⊥BP,OA=OB,AP=BP,AP⊥BP,
解析 圆C:(x-1)2+(y+1)2=1的圆心为C(1,-1),半径为1,故|CB|=|CA|=1,又△CAB为等边三角形,
训练1 (1)已知圆C:(x-1)2+(y+1)2=1与直线kx+y+1=0相交于A,B两点,若△CAB为等边三角形,则k的值为( )
(2)在圆x2+y2-2x-6y=0内,过点E(0,1)的最长弦和最短弦分别为AC和BD,则四边形ABCD的面积为______.
解析 点A(-2,-3)关于y轴的对称点为A′(2,-3),故可设反射光线所在直线的方程为y+3=k(x-2),化为kx-y-2k-3=0,∵反射光线与圆(x+3)2+(y-2)2=1相切,∴圆心(-3,2)到直线的距离
(3)若一条光线从点(-2,-3)射出,经y轴反射后与圆(x+3)2+(y-2)2=1相切,则反射光线所在直线的斜率为______________.
化为24k2+50k+24=0,
解 两圆的标准方程分别为(x-1)2+(y-3)2=11,(x-5)2+(y-6)2=61-m,圆心分别为M(1,3),N(5,6),
例3 已知两圆x2+y2-2x-6y-1=0和x2+y2-10x-12y+m=0.求:(1)m取何值时两圆外切?
两圆的公共弦所在直线的方程为(x2+y2-2x-6y-1)-(x2+y2-10x-12y+45)=0,即4x+3y-23=0.由圆的半径、弦长、弦心距间的关系,不难求得公共弦的长为
(2)求m=45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长.
(2)已知圆C1:x2+y2+2x+2y-8=0与圆C2:x2+y2-2x+10y-24=0相交于A,B两点.公共弦|AB|的长为________,经过A,B两点且面积最小的圆的方程为____________________.
解析 两圆的方程作差可得x-2y+4=0.∴圆C1与圆C2的公共弦AB所在的直线方程为x-2y+4=0,
(x+2)2+(y-1)2=5
不妨设A(-4,0),B(0,2),
以AB为直径的圆即为面积最小的圆.∴(x+2)2+(y-1)2=5.
到两定点距离之比等于已知数的动点轨迹为直线或圆.点A,B为两定点,动点P满足|PA|=λ|PB|.则λ=1时,动点P的轨迹为直线;当λ>0且λ≠1时,动点P的轨迹为圆,后世称之为阿波罗尼斯圆.
解 如图所示,设动点M(x,y),连接MO,MA,有|MA|=2|MO|,
化简得x2+y2+2x-3=0,即(x+1)2+y2=4①,则方程①即为所求点M的轨迹方程,它表示以C(-1,0)为圆心,2为半径的圆.
解 点C在直线l:y=2x-4上,故设C的坐标为(a,2a-4).因为半径r1=1,所以圆C的方程是(x-a)2+[y-(2a-4)]2=1.设点M(x,y),则由|MA|=2|MO|可得点M的轨迹正是阿波罗尼斯圆D,
(2)在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),直线l:y=2x-4.设圆C的半径为1,圆心在l上.若圆C上存在点M,使|MA|=2|MO|,求圆心C的横坐标a的取值范围.
化简整理得x2+(y+1)2=4.所以点M(x,y)在以D(0,-1)为圆心,r2=2为半径的圆上.
又点M(x,y)在圆C上,所以两圆有公共点的条件是|r1-r2|≤|DC|≤|r1+r2|,
FENCENGXUNLIAN GONGGUTISHENG
1.直线l:mx-y+1-m=0与圆C:x2+(y-1)2=5的位置关系是( )A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
解析 圆O1的圆心坐标为(1,0),半径长r1=1,圆O2的圆心坐标为(0,2),半径长r2=2,
2.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
而r2-r1=1,r1+r2=3,则有r2-r1<d<r1+r2,所以两圆相交.
解析 过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=r2的切线有且只有一条,∴点(3,1)在圆(x-1)2+y2=r2上,
3.过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=r2的切线有且只有一条,则该切线的方程为( )A.2x+y-5=0 B.2x+y-7=0C.x-2y-5=0 D.x-2y-7=0
∴切线的斜率为-2,则圆的切线方程为y-1=-2(x-3),即2x+y-7=0.
圆方程配方得(x-1)2+(y+2)2=5.
解析 若弦AB的中点为M(0,1),则点M(0,1)一定在圆内,且方程表示圆,
5.(多选)已知直线l与圆C:x2+y2+2x-4y+a=0相交于A,B两点,弦AB的中点为M(0,1),则下列结论正确的是( )A.实数a的取值范围为a<3B.实数a的取值范围为a<5C.直线l的方程为x+y-1=0D.直线l的方程为x-y+1=0
由圆的方程得,圆心坐标为C(-1,2),又M(0,1),则kCM=-1,则kAB=1,由点斜式得,直线l的方程为y-1=x,即x-y+1=0,故D正确.
解析 直线l:y-1=k(x-3)恒过D(3,1),A正确;
6.(多选)已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线l:y-1=k(x-3).则以下几个命题正确的有( )
对于C,因为(3-1)2+(1-2)2=5<25,则点D在圆C内部,直线l与圆C相交,故C不正确;
7.圆x2+y2-4=0与圆x2+y2-4x+4y-12=0的公共弦长为________.
又过点P作圆C的切线有两条,所以点P在圆的外部,故1+4+k+4+k2>0,解得k∈R,
8.已知点P(1,2)和圆C:x2+y2+kx+2y+k2=0,过点P作圆C的切线有两条,则实数k的取值范围是______________.
解析 因为C:x2+y2+kx+2y+k2=0为圆,
解析 圆C1:x2+y2=1的圆心为C1(0,0),半径r1=1,圆C2:(x-3)2+(y+4)2=4的圆心为C2(3,-4),半径r2=2,∴|C1C2|=5.又A为圆C1上的动点,B为圆C2上的动点,∴线段AB长度的最大值是|C1C2|+r1+r2=5+1+2=8.
9.若A为圆C1:x2+y2=1上的动点,B为圆C2:(x-3)2+(y+4)2=4上的动点,则线段AB长度的最大值是________.
解 设切线方程为x+y+b=0(b≠-4),
10.已知圆C:(x-1)2+(y+2)2=10,求满足下列条件的圆的切线方程;(1)与直线l1:x+y-4=0平行;
(2)与直线l2:x-2y+4=0垂直;
解 设切线方程为2x+y+m=0,
∴过切点A(4,-1)的切线斜率为-3,∴过切点A(4,-1)的切线方程为y+1=-3(x-4),即3x+y-11=0.
(3)过切点A(4,-1).
解 ∵直线4x+3y+1=0
(2)圆C与坐标轴相交于三点,求以这三个点为顶点的三角形的内切圆的半径.解 由(1)可得圆C的方程为(x+3)2+(y-2)2=13,令x=0,得y=0或4;令y=0,得x=0或-6,
∴圆C与坐标轴相交于三点M(0,4),O(0,0),N(-6,0),
12.(多选)已知点P在圆(x-5)2+(y-5)2=16上,点A(4,0),B(0,2),则( )
解析 圆C1关于直线x-y=0对称的圆C3的方程为(x-1)2+y2=r2(r>0),则圆C3与圆C2存在公共点,
13.在平面直角坐标系xOy中,若圆C1:x2+(y-1)2=r2(r>0)上存在点P,且点P关于直线x-y=0的对称点Q在圆C2:(x-2)2+(y-1)2=1上,则r的取值范围是______________.
则y1+y2=1,y1·y2=m,
(2)设直线l:y=x+m交抛物线P于两点A、B,线段AB的垂直平分线交抛物线P于两点C、D,求证A、B、C、D四点共圆.
因为直线CD为线段AB的垂直平分线,直线CD的方程为y=-x+1-m,
设C(x3,y3),D(x4,y4),则y3+y4=-1,y3·y4=m-1,
得y2+y+m-1=0,
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