高中数学苏教版 (2019)选择性必修第一册2.2 直线与圆的位置关系精品一课一练
展开第二章 圆与方程
第07讲 直线与圆的位置关系
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课程标准
重难点
1.能根据给定圆的方程,判断直线与圆的位置关系.
2.能用直线和圆的方程解决一些简单的问题,体会用代数方法处理几何问题的思想.
1.圆的的弦长,切线
2.公切弦方程
3.数形结合思想 韦达定理的应用
知识精讲
知识点01 直线与圆的位置关系
1.直线与圆的位置关系
①相切 ②相交 ③相离
位置关系
相离
相切
相交
二元二次方程组解的情况
无解
仅有一组解
有两组不同的解
消元后得到的一元二次方程根的情况
无实数根
有两个相同的实数根
有两个不同的实数根
圆心到直线的距离为与圆心的情况
圆形
2.直线与圆的位置关系的判断
(1)几何法(利用,的大小关系进行判断),设圆心到直线的距离为, 圆的半径为,
已知直线 和圆 ,圆心到直线的距离 .
则:
①直线和圆相离直线和圆没有公共点;
②直线和圆相切直线和圆有一个公共点;
③直线和圆相交直线和圆有两个公共点.
(2)代数法(利用判断).联立直线方程和圆的方程,消元后,得关于或的一元二次方程,求出 ,
直线和圆的位置关系,可由 推出关于的一元二次方程,利用判别式进行判断
①直线和圆相离直线和圆没有公共点;
②直线和圆相切直线和圆有一个公共点;
③直线和圆相交直线和圆有两个公共点.
【即学即练1】圆x2+y2-2x+4y=0与直线2x+y+1=0的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.以上都有可能
【即学即练2】圆与直线的位置关系为( )
A.相切 B.相离 C.相交 D.无法确定
【即学即练3】直线与圆的位置关系为( )
A.相切 B.相交
C.相离 D.由的取值确定
【即学即练4】直线与圆的位置关系是( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.不确定
(3)定点法:当直线上存在一个位于圆内的点时,该直线与圆相交.往往和直线恒过定点问题结合起来考察.
【即学即练5】圆与直线的位置关系为( )
A.相切 B.相离 C.相交 D.无法确定
【即学即练6】直线与圆的位置关系是( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.相交或相切
【即学即练7】不论k为何值,直线都与圆相交,则该圆的方程可以是( )
A. B.
C. D.
知识点02 圆的弦长 切线长与切线长方程
1.圆的弦长
圆的弦长与弦心距的关系: ; 常需结合点到直线的距离公式.
【即学即练8】已知直线与圆相交于A,B两点,则k=( )
A. B. C. D.
【即学即练9】若直线与圆所截得的弦长为,则实数为( ).
A.或 B.1或3 C.3或6 D.0或4
【即学即练10】已知圆O:,已知直线l:与圆O的交点分别M,N,当直线l被圆O截得的弦长最小时,( )
A. B. C. D.
【即学即练11】直线被圆所截得的最短弦长等于( )
A. B. C. D.
2.切线长
圆外一点到圆的切线长:
【即学即练12】过点作圆的切线,切点为B,则( )
A.2 B. C.3 D.
【即学即练13】经过直线上的点作圆的切线,则切线长的最小值为( )
A.2 B. C.1 D.
3.圆的切线与切点弦方程
(1)过圆上一点的切线方程为:.
因此,过圆上一点的切线方程为.
【当点在圆外时,方程或表示过点做圆的两条切线,切点为,,过,的直线方程(切点弦),如图】
【即学即练14】已知圆О的方程为,过圆О外一点作圆O的两条切线PA,PB,切点分别为A,B,则直线AB的方程为( )
A. B.
C. D.
【即学即练15】过点作圆C:的两条切线,切点分别为A,B,则直线AB的方程为( )
A. B. C. D.
【即学即练16】如图是直线在第一象限内的动点,过作圆的两条切线,切点为,直线交坐标轴正方向于两点,则面积的最小值是( )
A. B.1 C. D.2
【即学即练17】 过点P(1,-2)作圆C:x2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,则AB所在直线的方程为( )
A. B.y=-
C.y=- D.
【即学即练18】过点作直线与圆相切于、两点,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
知识点03 与圆结合的数形结合求范围与最值
1.与圆的代数结构有关的最值
(1) 形如形式的最值问题,可转化为动直线斜率的最值问题;
(2) 形如形式的最值问题,可转化为动直线截距的最值问题;
(3) 形如形式的最值问题,可转化为动点到定点的距离的平方的最值问题.
(4)形如形式的最值问题,可转化为直线到圆的距离问题;
【即学即练19】已知点在圆上.
(1) 求的最大值与最小值;
(2) 求的最大值与最小值;
(3) 求的最大值与最小值.
(4) 求的最小值
2.与圆的几何性质有关的最值问题
(1) 记为圆心,为圆的半径, 则圆外一点到圆上距离的最小值为,最大值为;
(2) 过圆内一点的最长弦为圆的直径, 最短弦是以该点为中点的弦;
(3) 记圆的半径为,圆心到直线的距离为,直线与圆相离, 则圆上的点到直线的最大距离为,最小距离为;
(4) 过两定点的所有圆中, 面积最小的圆是以这两个定点为直径端点的圆.
【即学即练20】设点是函数图象上的任意一点,点的坐标为, 则|PQ|的最小值为____________.
【即学即练21】已知直线:恒过点,过点作直线与圆C:相交于A,B两点,则的最小值为( )
A. B.2 C.4 D.
【即学即练22】已知方程有两个不同的解,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【即学即练23】已知点P是圆上任意一点,则的取值范围为________.
能力拓展
◆考点01 求圆上一点到点的距离的最值(加半径,减半径)
【典例1】圆C:上的动点P到直线l:的距离的最大值是( )
A. B. C. D.
【典例2】圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差是( )
A.36 B.18 C. D.
【典例3】已知圆.动直线于圆C交于A,B两点,线段的中点为P,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例4】直线分别与x轴、y轴相交于A、B两点,点P在圆上运动,则面积的最小值为___________.
◆考点02 弦长的最值与范围
【典例5】(多选)已知动直线与圆,则下列说法正确的是( )
A.直线过定点
B.圆的圆心坐标为
C.直线与圆的相交弦的最小值为
D.直线与圆的相交弦的最大值为4
【典例6】(多选)直线与圆相交于A,B两点,则线段的长度可能为( )
A. B. C.12 D.14
【典例7】已知圆,过点的直线被圆截得的弦长的最小值为_________
【典例8】直线与直线相交于点A,则点A坐标为_______,过A的直线与曲线交于M,N,则的取值范围是________.
◆考点03 切点弦方程
【典例9】过圆外一点引圆的两条切线,则经过两切点的直线方程是________.
【典例10】已知圆:,则过点做的圆的切线,切点分别为A、B,则直线AB方程为___________
【典例11】已知点Q是直线:上的动点,过点Q作圆:的切线,切点分别为A,B,则切点弦AB所在直线恒过定点___________.
【典例12】过原点O作圆的两条切线,切点分别为,求线段所在直线的方程.
◆考点04 直线与隐圆的交点
【典例13】若曲线y=与直线y=k(x-2)+4有两个交点,则实数k的取值范围是( )
A. B.
C.(1,+∞) D.(1,3]
【典例14】当曲线与直线有两个相异的交点时,实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例15】若直线与曲线有公共点,则b的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例16】已知曲线与直线总有公共点,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例17】当曲线与直线有两个不同的交点时,实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
◆考点05 韦达定理---设而不求思想
【典例18】已知动点到的距离是到的距离的2倍,记动点的轨迹为,直线:与交于,两点,若(点为坐标原点,表示面积),则___________.
【典例19】已知曲线C的方程是.
(1)证明曲线C是一个圆;
(2)直线l经过坐标原点且不与y轴重合,l与圆C相交于、两点,求证:为定值;
【典例20】已知圆C经过点,圆C的圆心在圆的内部,且直线被圆C所截得的弦长为.点P为圆C上异于A,B的任意一点,直线PA与x轴交于点M,直线PB与y轴交于点N.
(1)求圆C的方程;
(2)若直线与圆C交于A1,A2两点,求.
【典例21】已知点关于直线的对称点为Q,以Q为圆心的圆与直线相交于A,B两点,且.
(1)求圆Q的方程;
(2)过坐标原点O任作一直线交圆Q于C,D两点,求证:为定值.
【典例22】已知圆心在直线上的圆C与直线l:相切于点.
(1)求和圆C的标准方程;
(2)若经过点的直线m与圆C交于,两点,且,求证:为定值.
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1.已知直线与圆相交,则实数k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.已知直线与圆有两个不同的交点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.过点(7,-2)且与直线相切的半径最小的圆方程是( )
A. B.
C. D.
4.直线被圆所截得的弦长为( )
A. B.4 C. D.
5.已知直线过点且斜率为1,若圆上恰有3个点到的距离为1,则的值为( )
A. B. C. D.
6.已知直线是圆的一条对称轴,过点向圆作切线,切点为,则( )
A. B. C. D.
7.已知是圆内一点,则过点最短的弦长为( )
A. B. C. D.
8.已知直线与圆相交于A,B两点,P为圆C上的动点,则面积的最大值为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.已知圆与直线,则( )
A.直线与圆必相交 B.直线与圆不一定相交
C.直线与圆相交所截的最短弦长为 D.直线与圆可以相切
10.已知直线l:与圆C:交于A,B两点,则弦长|AB|的可能取值是( )
A.6 B.7 C.8 D.5
三、填空题
11.已知直线被圆截得的弦长为2,则的值为___________.
12.若直线l经过点,且与圆相切,则直线l的方程是___________.
13.已知,则的取值范围是_____.
14.已知曲线与直线有两个不同的交点,则实数b的取值范围是___________.
四、解答题
15.已知点,圆.
(1)若直线过点,且圆上任意一点关于直线的对称点也在圆上,求直线的方程;
(2)若直线过点,且直线与圆交于两点,若,求直线的方程.
16.在平面直角坐标系中,△ABC的三个顶点坐标分别为,,.
(1)求BC边上的中线AD的所在直线方程;
(2)求△ABC的外接圆O被直线l:截得的弦长.
17.已知圆C的圆心为原点,且与直线相切,直线过点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)若直线与圆C相切,求直线的方程.
(3)若直线被圆C所截得的弦长为,求直线的方程.
18.已知圆,直线是圆E与圆C的公共弦AB所在直线方程,且圆E的圆心在直线上.
(1)求公共弦AB的长度;
(2)求圆E的方程.
题组B 能力提升练
一、单选题
1.“”是“直线与圆相切”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.直线与圆相交于A,B两点,若,则实数m的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.直线分别与x轴,y轴交于两点,点在圆,则面积的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.已知实数x,y满足方程,则的最大值和最小值的和是( )
A.1 B.0 C. D.
5.已知过点的直线与圆相切,且与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
6.已知是圆上一个动点,且直线与直线相交于点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
7.若圆与圆的公共弦的长为1,则下列结论正确的有( )
A.
B.
C.中点的轨迹方程为
D.中点的轨迹方程为
8.已知边长为2的等边三角形,是平面内一点,且满足,则三角形面积的最小值是( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.已知直线,圆,则( )
A.直线与圆相交
B.圆上的点到直线距离的最大值为
C.直线关于圆心对称的直线的方程为
D.圆关于直线对称的圆的方程为
10.关于直线与圆,下列说法正确的是( )
A.若直线l与圆C相切,则为定值 B.若,则直线l被圆C截得的弦长为定值
C.若,则直线l与圆C相离 D.是直线l与圆C有公共点的充分不必要条件
11.已知圆,点,过点A的直线与圆C交于两点P,Q,且.则( )
A.直线的斜率 B.的最小值为2
C.的最小值为 D.
三、填空题
12.已知点是直线上的点,点是圆上的点,则的最小值是___________.
13.已知中,,,点在直线上,的外接圆圆心为,则直线的方程为______.
14.过点作圆的两条切线,设两切点分别为A、B,则直线的方程为_________.
15.经过,两点,并且在x轴上截得的弦长等于6,则这个圆的方程是______.
16.在平面直角坐标系xOy中,已知直线和点,动点P满足,且动点P的轨迹上至少存在两点到直线l的距离等于,则实数的取值范围是___________.
四、解答题
17.求过直线和圆的交点,并且面积最小的圆的方程.
18.已知圆.
(1)若圆C截轴所得弦的弦长等于半径的一半,求的值;
(2)当时,若圆C的切线在轴和轴上的截距相等,求此切线的方程.
19.已知是圆外一点.
(1)过M作圆O的切线l,求切线l的方程;
(2)过M任意作一条割线,交圆O于AB两点,求弦AB的中点C的轨迹方程.
20.已知圆M的方程为.
(1)求过点与圆M相切的直线l的方程;
(2)过点作两条相异直线分别与圆M相交于A,B两点,若直线的斜率分别为,且,试判断直线的斜率是否为定值,并说明理由.
题组C 培优拔尖练
1.过点作圆的切线,切点为,,点为圆上任意一点,则三角形面积的最大值为 _______.
2.已知圆,过动点分别做直线、与圆相切,切点为、,设经过、两点的直线为,则动直线恒过的定点坐标为__________.
3.已知直线与圆交于不同的两点,,点,则的最大值为______.
4.已知圆C的圆心在直线上,且圆C经过,两点.
(1)求圆C的标准方程.
(2)设直线与圆C交于A,B(异于坐标原点O)两点,若以AB为直径的圆过原点,试问直线l是否过定点?若是,求出定点坐标;若否,请说明理由.
5.已知点,动点满足,记的轨迹为曲线.
(1)求的方程,并说明是什么曲线;
(2)设直线与轴的交点为,过的两条直线都不垂直于轴,与交于点,,与交于点,直线与分别交于两点,证明:.
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