直线与圆的方程典型例题
直线与圆(典型例题和练习题)
直线与圆
1.本单元知识点
本单元的学习重点包括:直线的斜率、直线的方程、直线与直线的位置关系,圆的方程、圆与圆的位置关系,直线与圆的位置关系,直线与圆的距离问题,其中直线与圆的位置关系是高考热点.
2.典型例题选讲
例1. 过点M (0,1)作直线,使它被两直线082:,0103:21=-+=+-y x l y x l 所截得的线段恰好被M 所平分,求此直线的方程.
说明:直线方程有三种基本形式:点斜式、两点式、一般式,求直线方程时应根据题目条件灵活选择,并注意不同形式的适用范围. 如采用点斜式,需要注意讨论斜率不存在的情况. 例2.已知圆0822:221=-+++y x y x C 与圆024102:2
22=-+-+y x y x C 交于A,B 两点.
(1)求直线AB 的方程;
(2)求过A 、B 两点且面积最小的圆的方程.
说明:应用两圆相减求两圆公共弦的方法,可避免通过求两个交点再求公共弦方程. 另外,在求解与圆有关的问题时,应注意多利用圆的相关几何性质,这样利于简化解题步骤.
例3.若过点A (4,0)的直线l 与曲线1)2(22=+-y x 有公共点,求直线l 的斜率k 的取值范围. (一题多解)
说明:直线与圆的位置关系问题,可以从几何和代数两方面入手. 相切问题应抓住角度问题求斜率;相交问题应抓住半径r 、弦心距d 、半弦长2l 构造的直角三角形使问题简化. 例4.设定点M (-3,4),动点N 在圆422=+y x 上运动,以OM ,ON 为邻边作平行四
边形MONP ,求点P 的轨迹.
高一数学圆的方程、直线与圆位置关系典型例题
高一数学圆的方程、直线与圆位置关系典型例
题
求半径为4,与圆相切,且和直线相切的圆的方程、解:则题意,设所求圆的方程为圆、圆与直线相切,且半径为4,则圆心的坐标为或、又已知圆的圆心的坐标为,半径为
3、若两圆相切,则或、(1)
当时,,或(无解),故可得、∴所求圆方程为,或、(2)
当时,,或(无解),、∴所求圆的方程为,或、例3 求经过点,且与直线和都相切的圆的方程、分析:欲确定圆的方程、需确定圆心坐标与半径,由于所求圆过定点,故只需确定圆心坐标、又圆与两已知直线相切,故圆心必在它们的交角的平分线上、解:∵圆和直线与相切,∴圆心在这两条直线的交角平分线上,又圆心到两直线和的距离相等、∴、∴两直线交角的平分线方程是或、又∵圆过点,∴圆心只能在直线上、设圆心∵到直线的距离等于,∴、化简整理得、解得:或∴圆心是,半径为或圆心是,半径为、∴所求圆的方程为或、例
4、设圆满足:(1)截轴所得弦长为2;(2)被轴分成两段弧,其弧长的比为,在满足条件(1)(2)的所有圆中,求圆心到直线的距离最小的圆的方程、解法一:设圆心为,半径为、则到轴、轴
的距离分别为和、由题设知:圆截轴所得劣弧所对的圆心角为,故圆截轴所得弦长为、∴又圆截轴所得弦长为
2、∴、又∵到直线的距离为∴当且仅当时取“=”号,此时、这时有∴或又故所求圆的方程为或解法二:同解法一,得、∴、∴、将代入上式得:、上述方程有实根,故,∴、将代入方程得、又
∴、由知、同号、故所求圆的方程为或、类型二:切线方程、切点弦方程、公共弦方程例5 已知圆,求过点与圆相切的切线、解:∵点不在圆上,∴切线的直线方程可设为根据∴ 解得
直线与圆知识点及经典例题(含答案)
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直线与圆知识点及经典例题(含答案)
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圆的方程、直线和圆的位置关系
【知识要点】
一、圆的定义:平面内与一定点距离等于定长的点的轨迹称为圆
(一)圆的标准方程
这个方程叫做圆的标准方程。
说明:1、若圆心在坐标原点上,这时,则圆的方程就是。
2、圆的标准方程的两个基本要素:圆心坐标和半径;圆心和半径分别确定了圆的位置和大小,从而确定了圆,所以,只要三个量确定了且>0,圆的方程就给定了。
就是说要确定圆的方程,必须具备三个独立的条件确定,可以根据条件,利用待定系数法来解决。
(二)圆的一般方程
将圆的标准方程,展开可得。可见,任何一个圆的方程都可以写成 :
问题:形如的方程的曲线是不是圆?
将方程左边配方得:
(1)当>0时,方程(1)与标准方程比较,方程表示以为圆
心,以为半径的圆。,
(3)当<0时,方程没有实数解,因而它不表示任何图形。
圆的一般方程的定义:
当>0时,方程称为圆的一般方程.
圆的一般方程的特点:
(1)和的系数相同,不等于零;
(2)没有xy这样的二次项。
(三)直线与圆的位置关系
1、直线与圆位置关系的种类
(1)相离---求距离; (2)相切---求切线;(3)相交---求焦点弦长。
2、直线与圆的位置关系判断方法:
高三总复习直线与圆的方程知识点总结及典型例题
直线与圆的方程
一、直线的方程 1、倾斜角:
,范围0≤α<π,
x l //轴或与x 轴重合时,α=00。 2、斜率: k=tan α α与κ的关系:α=0⇔κ=0
已知L 上两点P 1(x 1,y 1) 0<α<
02
>⇔k π
P 2(x 2,y 2) α=
κπ
⇔2
不存在
⇒k=
1
212x x y y -- 022<⇔<
当1x =2x 时,α=900,κ不存在。当0≥κ时,α=arctank ,κ<0时,α=π+arctank 3、截距(略)曲线过原点⇔横纵截距都为0。
几种特殊位置的直线 ①x 轴:y=0 ②y 轴:x=0 ③平行于x 轴:y=b
④平行于y 轴:x=a ⑤过原点:y=kx
②任何一个关于x 、y 的二元一次方程都表示一条直线。
5、直线系:(1)共点直线系方程:p 0(x 0,y 0)为定值,k 为参数y-y 0=k (x-x 0) 特别:y=kx+b ,表示过(0、b )的直线系(不含y 轴) (2)平行直线系:①y=kx+b ,k 为定值,b 为参数。 ②AX+BY+入=0表示与Ax+By+C=0 平行的直线系 ③BX-AY+入=0表示与AX+BY+C 垂直的直线系
(3)过L 1,L 2交点的直线系A 1x+B 1y+C 1+入(A 2X+B 2Y+C 2)=0(不含L2) 6、三点共线的判定:①
AC BC AB =+,②K AB =K BC ,
③写出过其中两点的方程,再验证第三点在直线上。
二、两直线的位置关系
2、L 1 到L 2的角为0,则1
21
21tan k k k k •+-=
高中数学直线与圆习题精讲精练
圆与直线
一、典型例题
例1、已知定点P (6,4)与定直线 1:y=4x ,过P 点的直线 与 1交于第一象限Q 点,与x 轴正半轴交于点M ,求使△OQM 面积最小的直线 方程。
分析:
直线 是过点P 的旋转直线,因此是选其斜率k 作为参数,还是选择点Q (还是M )作为参数是本题关键。
通过比较可以发现,选k 作为参数,运算量稍大,因此选用点参数。 设Q (x 0,4x 0),M (m ,0) ∵ Q ,P ,M 共线 ∴ k PQ =k PM ∴
m 64x 6x 440
0-=
--
解之得:1
x x 5m 00-=
∵ x 0>0,m>0 ∴ x 0-1>0 ∴ 1
x x 10mx
2x 4|OM |2
1S 02
0OMQ -=
==
∆
令x 0-1=t ,则t>0 )
2t
1t (10t
)
1t (10S 2
++
=+=
≥40
当且仅当t=1,x 0=11时,等号成立 此时Q (11,44),直线 :x+y-10=0
评注:本题通过引入参数,建立了关于目标函数S △OQM 的函数关系式,再由基本不等式再此目标函数的最值。要学会选择适当参数,在解析几何中,斜率k ,截距b ,角度θ,点的坐标都是常用参数,特别是点参数。
例2、已知△ABC 中,A (2,-1),B (4,3),C (3,-2),求:
(1)BC 边上的高所在直线方程;(2)AB 边中垂线方程;(3)∠A 平分线所在直线方程。
分析: (1)∵ k BC =5
∴ BC 边上的高AD 所在直线斜率k=5
1-
∴ AD 所在直线方程y+1=5
1-(x-2)
直线和圆的方程典型例题
高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.
分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.
解法一:(待定系数法)
设圆的标准方程为222)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为222)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.
∴⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-2
22
24)3(16)1(r
a r a 解之得:1-=a ,202
=r .
所以所求圆的方程为20)1(22=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径)
因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为
13
12
4-=--=
AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .
又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(22=++=
=AC r .
故所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为
r PC d >=++==254)12(22.
∴点P 在圆外.
例2 求半径为4,与圆04242
【9A文】直线和圆的方程知识及典型例题
数学基础知识与典型例题
直线和圆的方程
直线的斜率:倾斜角不是的直线其倾斜角
:23
+
x y
A-的'的方(1,4)
__________
例9.已知二直线
和
万用于硬件建设.为了考虑社会效益和经济利益,对该地区教育市场进行调查,得出一组数据列表(以班为单位)如下:
根据有关规定,除书本费、办公费外,初中生每年可收取学费600
的轨迹方程是
=
2PN
例30.已知方程R2+R2-2(m+3)R+2(1-4m2)R+16m4+9=0表示一个圆,
⑴求实数m取值范围;⑵求圆的半径r取值范围;⑶求圆心轨迹方程
数学基础知识与典型例题(第七章直线和圆的方程)答案
例1.A例2.B例3.C例4.
1
()
2
-、0,3例5.0
2=
-
-y
x例6.B例7.C例8.2R+3R+10=0
例9.0,8,例10.135290
x y
+-=
例11.解:⑴∵k BC =5,∴BC 边上的高AD 所在直线斜率k=5
1- ∴AD 所在直线方程R +1=5
1-(R -2)即R +5R +3=0
⑵∵AB 中点为(3,1),k AB =2,∴AB 中垂线方程为R +2R -5=0 ⑶设∠A 平分线为AE ,斜率为k ,
则直线AC 到AE 的角等于AE 到AB 的角。
∵k AC =-1,k AB =2,∴12112k k
k k
+-=
-+, ∴k 2+6k -1=0,∴k =-3-10(舍),k =-3+10 ∴AE 所在直线方程为(10-3)R -R -210+5=0
评注:在求角A 平分线时,必须结合图形对斜率k 进行取舍。一般地涉及到角平分线这类问题时,都要对两解进行取舍。也可用轨迹思想求AE 所在直线方程,设P(R ,R )
高中数学必修2直线与圆的方程
直线与圆的方程
【基础知识归纳】 1.直线方程 (略) 4. 圆的方程 (2)圆的方程
标准式 一般式:2
20x
y Dx Ey F ++++=(2240D E F +->).其中圆心为
,22D E ⎛⎫-- ⎪
⎝⎭
参数方程:cos sin x r y r αα=⎧⎨=⎩,cos (sin x a r y b r ααα
=+⎧⎨=+⎩是参数). 5. 点与圆的位置关系 判断点(,)P x y 与圆2
()
x a -+22()y b r -=的位置关系代入方程看符号.
6.直线与圆的位置关系
直线与圆的位置关系有:相离、相切和相交.有两种判断方法:
(1)代数法:(判别式法)0,0,0∆>∆=∆<时分别相离、相交、相切.(2)几何法:圆心到直线的距离
,,d r d r d r >=<时相离、相交、相切.
7.弦长求法
(1)几何法:弦心距d ,圆半径r ,弦长l ,则2
2
2
2l d r ⎛⎫+= ⎪⎝⎭
.(2)解析法:用韦达定理,弦长公式.
8.圆与圆的位置关系 看|O 1O 2|与2
2
r r +和|2
2r r -|的大小关系.
【典型例题解析】 题型2 :直线的斜率
【例2】(安徽卷)若过点(4,0)A 的直线l 与曲线22(2)1x y -+=有公共点,则直线l 的斜率的取值范围为 ( )
A
.[ B
.(
C
.,33⎡-
⎢⎣⎦
D
.33⎛⎫-
⎪ ⎪⎝⎭
【答案】C 题型3 直线的方程
【例3】(浙江)直线210x y -+=关于直线1x =对称的直线方程是 ( ) A.210x y +-= B.210x y +
直线和圆的方程知识及典型例题
数学基础知识与典型例题
直线和圆的方程
直线和
圆的方
程知识
关系
直线的方程一、直线的倾斜角和斜率
1.直线的倾斜角:一条直线向上的方向与x轴正方向所成的最小正角叫做这条直线的倾斜角,其中直线与x轴平行或重合时,其倾斜角为0,故直线倾斜角α的范围是0180
α<
≤.
2.直线的斜率:倾斜角不是90的直线其倾斜角α的正切叫这条直线的斜率k,即
tan
kα
=.
注:①每一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率.
②当
90
=
α时,直线l垂直于x轴,它的斜率k不存在.
③过两点
111
(,)
P x y、
222
(,)
P x y
12
()
x x
≠的直线斜率公式21
21
tan
y y
k
x x
α
-
==
-
二、直线方程的五种形式及适用条件
名称方程说明适用条件
斜截式y=kx+b
k—斜率
b—纵截距
倾斜角为90°的直线
不能用此式
点斜式y-y0=k(x-x0)
(x0,y0)—直线上已
知点,
k ──斜率
倾斜角为90°的直线
不能用此式
两点式1
21
y y
y y
-
-
=1
21
x x
x x
-
-
(x1,y1),(x2,y2)是
直线上两个已知点
与两坐标轴平行的直
线不能用此式
截距式
x
a
+
y
b
=1
a—直线的横截距
b—直线的纵截距
过(0,0)及与两坐标
轴平行的直线不能用
此式
一般式
A x+
B y+C=0
(A、B不全为零)
A、B不能同时为零
例8. 与直线:23x y +(1,4)A -的'的方__________
例9. 已知二直线8:1
+y mx l 和
2:2
+my x l ,若21l l ⊥,m =_____,n =____.
两直线的位置关系⑵两条相交直线
1
l与
2
l的夹角:
直线与圆的方程典型例题
直线与圆的方程典型例题
高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.
分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.
解法一:(待定系数法)
设圆的标准方程为2
2
2
)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为2
2
2
)(r y a x =+-.又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.
∴=+-=+-2
22
24)3(16)1(r
a r a
解之得:1-=a ,202
=r .
所以所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x .解法二:(直接求出圆心坐标和半径)
因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为
13
12
4-=--=
AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .
又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2
2=
++==AC r .
故所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x .又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为
r PC d >=++==254)12(22.
∴点P 在圆外.
例2求半径为4,与圆04242
直线和圆的方程的典型例题
∴x12+y12=r2,x22+y22=r2,两式相减得x12-x22+y12-y22=0,(x1-x2)
(x1+x2)+(y1-y2)(y1+y2)=0(*)
∵M(x,y)的坐标满足2x=x1+x2,2y=y1+y2,且,代入(*)得2x+·2y=0
即x2+y2-ax=0,(0≤x<).
【解法三】用C表示点(a,0),∵OM⊥MC,
光线m所在直线与圆C:x2+y2-4x-4y+7=0相切,求光线l与m所在直线
的方程.
图7—64
【解】圆C:x2+y2-4x-4y+7=0的标准方程为(x-2)2+(y-2)2=1,
圆C关于x轴的对称圆C′的方程为(x-2)2+(y+2)2=1,
设光线l所在直线的方程为y-3=k(x+3).
依题意,它是圆C′的切线,从而点C′到直线l的距离为1,即=1
4)2=4上取一点P,求使|AP|2+|BP|2取得最小值时点P的坐标. 【解法一】∵点P在圆C:(x-3)2+(y-4)2=4上, ∴可设P点的坐标为(3+2cosθ,4+2sinθ), 又A(-1,0)、B(1,0), ∴|AP|2+|BP|2=(3+2cosθ+1)2+(4+2sinθ)2+(3+2cosθ-1)2+
直线方程与圆典型例题
第一课时:直线与方程
一、例题选讲
1、设A (2
7,0)、B (0,2)、M (1-m ,m +4),且四边形MBOA 有外接圆(其中O 为原点),求点M 的坐标.
2、若直线l :y =kx 3-与直线2x +3y -6=0的交点位于第一象限,则直线l 的倾斜角的取值范围是( ) A.)3,6[ππ B.)2,6(ππ C.)2,3(ππ D.]2,6[ππ
3、求经过)4,3(-P 且横、纵截距相等的直线方程.
4、将直线2)y x =-绕点(2,0)按顺时针方向旋转30,求所得直线方程.
二、练习
1、已知直线l 与过点M (、N 的直线垂直,则直线l 的倾斜角是( ) A.
3π B.32π C.4
π D.43π 2、如果0
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
3、下列四个命题中正确的是( )
A.经过定点P 0(x 0,y 0)的直线都可以用方程y -y 0=k (x -x 0)表示
B.经过任意两个不同的点111(,)P x y 、222(,)P x y 的直线都可以用方程121211()()()()x x y y x x y y --=--表示
C.不经过原点的直线都可以用方程1=+b
y a x 表示 D.经过定点A (0,b )的直线都可以用方程y =kx +b 表示
第二课时:圆的方程
一、例题选讲
1、已知两点M 1(4,9)和M 2(6,3),求以M 1M 2为直径的圆的方程.
2、△ABC 的三顶点分别是A (-2,2),B (1,4),C (5,-2),求它的外接圆的方程.
(完整版)直线与圆题型总结
高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
1求过两点A(1,4)、B(3,2)且圆心在直线y 0上的圆的标准方程并判断
点 2、设圆满足:(1)截y 轴所得弦长为2; (2)被x 轴分成两段弧, 求圆心到直线I : x 2y 0的距离最小的圆的方程.
类型二:切线方程、切点弦方程、公共弦方程
1已知圆O : x 2 y 2 4,求过点P 2,4与圆0相切的切线.
2两圆C 1: x 2 y 2
D 1x
E 1 y
F 1 0与C 2: x 2 y 2 D 2x E 2y F 2 0相交于A 、B 两点,求它们的公共
弦AB 所在直线的方程.
3、过圆x 2 y 2 1外一点M(2,3),作这个圆的两条切线 MA 、MB ,切点分别是 A 、B ,求直线AB 的方程。 练习:
2 2 1•求过点 M(3,1),且与圆(x 1) y
4相切的直线I 的方程 __________________ 2 2 5
2、 过坐标原点且与圆 x y 4x 2y 0相切的直线的方程为 _________
2
2 2 3、 已知直线5x 12y a 0与圆x 2x y 0相切,则a 的值为 _________________________ .
类型三:弦长、弧问题
2 2
1、 求直线I : 3x y 6 0被圆C : x y 2x 4y 0截得的弦AB 的长 ________________________________
2、 直线 3x y 2 3 0截圆x 2 y 2 4得的劣弧所对的圆心角为 _________________________
直线与圆的方程典型例题
高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.
分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.
解法一:(待定系数法)
设圆的标准方程为2
2
2
)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为2
2
2
)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.
∴⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-2
22
24)3(16)1(r
a r a
解之得:1-=a ,202
=r .
所以所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径)
因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为
13
12
4-=--=
AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .
又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2
2=
++==AC r .
故所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为
r PC d >=++==254)12(22.
∴点P 在圆外.
例2 求半径为4,与圆04242
2
直线与圆题型总结
高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
1 求过两点、且圆心在直线上的圆的标准方程并判断点与圆的关系.
2、设圆满足:(1)截轴所得弦长为2;(2)被轴分成两段弧,其弧长的比为,在满足条件(1)(2)的所有圆中,求圆心到直线的距离最小的圆的方程.
类型二:切线方程、切点弦方程、公共弦方程
1 已知圆,求过点与圆相切的切线.
2 两圆与相交于、两点,求它们的公共弦所在直线的方程.
3、过圆122=+y x 外一点)3,2(M ,作这个圆的两条切线MA 、MB ,切点分别是A 、B ,求直线AB 的方程。 练习:
1.求过点(3,1)M ,且与圆22(1)4x y -+=相切的直线l 的方程
2、过坐标原点且与圆02
52422=++-+y x y x 相切的直线的方程为 3、已知直线0125=++a y x 与圆0222=+-y x x 相切,则a 的值为.
类型三:弦长、弧问题
1、求直线063:=--y x l 被圆042:22=--+y x y x C 截得的弦AB 的长
2、直线0323=-+y x 截圆422=+y x 得的劣弧所对的圆心角为
3、求两圆0222=-+-+y x y x 和522=+y x 的公共弦长
类型四:直线与圆的位置关系
1、若直线m x y +=与曲线24x y -=
有且只有一个公共点,实数m 的取值范围 2圆上到直线的距离为1的点有个?
3、直线1=+y x 与圆)0(0222>=-+a ay y x 没有公共点,则a 的取值范围是
4、若直线2+=kx y 与圆1)3()2(22=-+-y x 有两个不同的交点,则k 的取值范围是.
直线与圆的方程典型例题
2
2
6)2
( y
4)2
42.
说明: 对本题,易发生以下误解:
由 题 意 , 所 求 圆 与 直 线y
0相 切 且 半 径 为4, 则 圆 心 坐 标 为C ( a , 4), 且 方 程 形 如
( x
a)2
( y 4)2
42
.又圆x2
y2
4x
2 y
4
0,即(x 2)2
( y
1)2
32
,其圆心为
C:(x
a)2
( y
b)2
r2
.
圆C与直线y
0相切,且半径为
4,则圆心C的坐标为C1( a , 4)或C2( a ,
4).
又已知圆x2
y2
4x
2
y
4
0的圆心A的坐标为(2 , 1)
,半径为3.
若两圆相切,则
CA
4
3
7
或
CA
4 3 1
.
(1)当C1(a , 4)时 ,(a
2)2
(4
1)2
72
, 或(a
(1)(2)的所有圆中,求圆心到直线l:x2 y0的距离最小的圆的方程.
分析: 要求圆的方程,只须利用条件求出圆心坐标和半径,便可求得圆的标准方程.满足两个条件的圆有无数个,其圆心的集合可看作动点的轨迹,若能求出这轨迹的方程,便可利用点到直线的距离公式,通过求最小值的方法找到符合题意的圆的圆心坐标,进而确定圆的半径,求出圆的方程.
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高中数学圆的方程典型例题
类型一:圆的方程
例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.
分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.
解法一:(待定系数法)
设圆的标准方程为2
2
2
)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为2
2
2
)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.
∴⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-2
22
24)3(16)1(r
a r a
解之得:1-=a ,202
=r .
所以所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径)
因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为
13
12
4-=--=
AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .
又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2
2=
++==AC r .
故所求圆的方程为20)1(2
2
=++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为
r PC d >=++==254)12(22.
∴点P 在圆外.
例2 求半径为4,与圆04242
2=---+y x y x 相切,且和直线0=y 相切的圆的方程.
分析:根据问题的特征,宜用圆的标准方程求解.
解:则题意,设所求圆的方程为圆2
22)()(r b y a x C =-+-:
. 圆C 与直线0=y 相切,且半径为4,则圆心C 的坐标为)4,(1a C 或)4,(2-a C . 又已知圆04242
2
=---+y x y x 的圆心A 的坐标为)1,2(,半径为3. 若两圆相切,则734=+=CA 或134=-=CA .
(1)当)4,(1a C 时,2
2
2
7)14()2(=-+-a ,或2
2
2
1)14()2(=-+-a (无解),故可得
1022±=a .
∴所求圆方程为2224)4()1022(=-+--y x ,或2
224)4()1022(=-++-y x .
(2)当)4,(2-a C 时,2227)14()2(=--+-a ,或2
221)14()2(=--+-a (无解),故
622±=a .
∴所求圆的方程为2224)4()622(=++--y x ,或2
224)4()622(=+++-y x .
说明:对本题,易发生以下误解:
由题意,所求圆与直线0=y 相切且半径为4,则圆心坐标为)4,(a C ,且方程形如
2224)4()(=-+-y a x .又圆042422=---+y x y x ,即2223)1()2(=-+-y x ,其圆心为
)1,2(A ,
半径为3.若两圆相切,则34+=CA .故2
227)14()2(=-+-a ,解之得1022±=a .所以欲求圆的方程为2224)4()1022(=-+--y x ,或2
224)4()1022(=-++-y x .
上述误解只考虑了圆心在直线0=y 上方的情形,而疏漏了圆心在直线0=y 下方的情形.另外,误解中没有考虑两圆内切的情况.也是不全面的.
例3 求经过点)5,0(A ,且与直线02=-y x 和02=+y x 都相切的圆的方程.
分析:欲确定圆的方程.需确定圆心坐标与半径,由于所求圆过定点A ,故只需确定圆心坐标.又圆与两已知直线相切,故圆心必在它们的交角的平分线上.
解:∵圆和直线02=-y x 与02=+y x 相切, ∴圆心C 在这两条直线的交角平分线上,
又圆心到两直线02=-y x 和02=+y x 的距离相等.
∴
5
25
2y x y x +=
-.
∴两直线交角的平分线方程是03=+y x 或03=-y x .
又∵圆过点)5,0(A ,
∴圆心C 只能在直线03=-y x 上. 设圆心)3,(t t C
∵C 到直线02=+y x 的距离等于AC ,
∴
22)53(5
32-+=+t t t t .
化简整理得0562
=+-t t . 解得:1=t 或5=t
∴圆心是)3,1(,半径为5或圆心是)15,5(,半径为55. ∴所求圆的方程为5)3()1(2
2
=-+-y x 或125)15()5(2
2
=-+-y x .
说明:本题解决的关键是分析得到圆心在已知两直线的交角平分线上,从而确定圆心坐标得到圆的方程,这是过定点且与两已知直线相切的圆的方程的常规求法.
例4、 设圆满足:(1)截y 轴所得弦长为2;(2)被x 轴分成两段弧,其弧长的比为1:3,在满足条件(1)(2)的所有圆中,求圆心到直线02=-y x l :的距离最小的圆的方程.
分析:要求圆的方程,只须利用条件求出圆心坐标和半径,便可求得圆的标准方程.满足两个条件的圆有无数个,其圆心的集合可看作动点的轨迹,若能求出这轨迹的方程,便可利用点到直线的距离公式,通过求最小值的方法找到符合题意的圆的圆心坐标,进而确定圆的半径,求出圆的方程.
解法一:设圆心为),(b a P ,半径为r . 则P 到x 轴、y 轴的距离分别为b 和a .
由题设知:圆截x 轴所得劣弧所对的圆心角为︒90,故圆截x 轴所得弦长为r 2. ∴2
2
2b r =
又圆截y 轴所得弦长为2. ∴12
2
+=a r .
又∵),(b a P 到直线02=-y x 的距离为
5
2b a d -=