【高考数学】二轮大复习 专题五解析几何 第1讲直线与圆
2021届高考数学二轮复习专题5解析几何第1讲直线与圆课件人教版.pptx
求解直线方程应注意的问题 (1)求解两条直线平行的问题时,在利用A1B2-A2B1=0建立方程 求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的情况. (2)要注意几种直线方程的局限性,点斜式、斜截式要求直线不能 与x轴垂直;两点式要求直线不能与坐标轴垂直;截距式方程不能表 示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线. (3)求直线方程要考虑直线的斜率是否存在.
8
5
距离
02 考点分类 • 析重点
考点一 直线的方程
1.直线方程的五种形式 (1)点斜式:y-y1=k(x-x1). (2)斜截式:y=kx+b. (3)两点式:yy2--yy11=xx2--xx11(x1≠x2,y1≠y2). (4)截距式:ax+by=1(a≠0,b≠0). (5)一般式:Ax+By+C=0(A,B不同时为0).
第二部分
专题篇•素养提升(文理)
专题五 解析几何
第1讲 直线与圆
1 解题策略 • 明方向 2 考点分类 • 析重点 3 易错清零 • 免失误 4 真题回放 • 悟高考 5 预测演练 • 巧押题
01 解题策略 • 明方向
1.直线方程、圆的方程、两直线的平行与垂直、直线与圆的位 置关系是本讲高考的重点.
考点二 圆的方程
1.圆的标准方程 当圆心为(a,b),半径为r时,其标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2, 特别地,当圆心在原点时,方程为x2+y2=r2. 2.圆的一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0(其中D2+E2-4F>0)表示以 -D2 ,-E2 为圆 心, D2+2E2-4F为半径的圆.
2.考查的主要内容包括求直线(圆)的方程、点到直线的距离、直 线与圆的位置关系判断、简单的弦长与切线问题,多为选择题、填空 题.
老高考适用2023版高考数学二轮总复习第2篇经典专题突破核心素养提升专题5解析几何第1讲直线与圆课件
F=0,
则16+4D+F=0, 16+4+4D+2E+F=0,
F=0,
解得D=-4, E=-2,
所以圆的方程为 x2+y2-4x-2y=0,
即(x-2)2+(y-1)2=5; 若过(0,0),(4,2),(-1,1),
F=0,
则1+1-D+E+F=0, 16+4+4D+2E+F=0,
F=0Байду номын сангаас 解得D=-83,
因为 OP⊥OQ,故 1+ 2p×(- 2p)=0⇒p=12, 抛物线 C 的方程为:y2=x, 因为⊙M 与 l 相切,故其半径为 1, 故⊙M:(x-2)2+y2=1.
(2)设 A1(x1,y1),A2(x2,y2),A3(x3,y3).
当 A1,A2,A3 其中某一个为坐标原点时(假设 A1 为坐标原点时),
A2+B2
3.两条平行直线 l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0(A,B 不
同时为零)间的距离
d=
|C1-C2| . A2+B2
典例1 (1)(2022·辽宁高三二模)若两直线l1:(a-1)x-3y-2=0
与l2:x-(a+1)y+2=0平行,则a的值为
(A )
A.±2
B.2
C.-2
y0=-x0+5, 设所求圆的圆心坐标为(x0,y0),则x0+12=y0-x20+12+16. 解得xy00= =32, 或xy00= =1-1,6. 因此所求圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=16 或(x-11)2+(y+6)2=144.
6.(2021·全国甲卷)抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在x轴上,直 线l:x=1交C于P,Q两点,且OP⊥OQ.已知点M(2,0),且⊙M与l相 切.
【高考数学二轮学习精品讲义教师版】第三部分_重点板块_专题五解析几何:第1讲直线与圆
r=
故圆 C 的标准方程为(x-2)2+y2=9.
22+( 5)2=3,
答案:(x-2)2+y2=9
第 260 页 共 434 页
考点三 直线与圆的位置关系
题型一 圆的切线问题
[例 2] (1)(2019·永州模拟)自圆 C:(x-3)2+(y+4)2=4 外一点 P(x,y)引该圆的一条切
线,切点为 Q,PQ 的长度等于点 P 到原点 O 的距离,则点 P 的轨迹方程为( )
点 A,B,曲线 Γ 与 y 轴交于点 C. (1)是否存在以 AB 为直径的圆过点 C?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理
由. (2)求证:过 A,B,C 三点的圆过定点.
[解] 由曲线 Γ:y=x2-mx+2m(m∈R),令 y=0,得 x2-mx+2m=0.
设 A(x1,0),B(x2,0),则可得 Δ=m2-8m>0,x1+x2=m,x1x2=2m. 令 x=0,得 y=2m,即 C(0,2m). (1)若存在以 AB 为直径的圆过点 C,则―A→C ·―B→C =0,得 x1x2+4m2=0, 即 2m+4m2=0,所以 m=0 或 m=-12. 由 Δ>0 得 m<0 或 m>8,所以 m=-12,
2.已知直线 mx+4y-2=0 与 2x-5y+n=0 互相垂直,垂足为 P(1,p),则 m-n+p 的
值是( )
第 257 页 共 434 页
A.24
B.20
C.0
D.-4
解析:选 B ∵直线 mx+4y-2=0 与 2x-5y+n=0 互相垂直,∴-m4×25=-1,∴m=
10.
直线 mx+4y-2=0,即 5x+2y-1=0,
解析:由x-2y+3=0,得x=1,所以直线 2x+3y-8=0 y=2,
高考数学二轮专题五解析几何第讲直线与圆课件
(2,3),则圆C的半径为
()
A.2 2
B.8
C.5
D. 5
返回
解析:∵圆C截两坐标轴所得弦长相等,∴圆心C在直线y =x或y=-x上. ①当圆心C在直线y=x上时,设C(m,m),半径为R,则 (m+1)2+m2=(m-2)2+(m-3)2=R2,可得m=1,R2= 5,∴R= 5; ②当圆心C在直线y=-x上时,设C(m,-m),半径为 R,则(m+1)2+(-m)2=(m-2)2+(-m-3)2=R2,该方 程组无解. ∴圆C的半径为 5,故选D. 答案:D
到直线方程. “专题检测”见“专题检测” (十八)
考点3 直线与圆的位置关系
考点3 直线与圆的位置关系
“专题检测”见“专题检测” (十八)
考点3 直线与圆的位置关系
考点3 直线与圆的位置关系
考点3 直线与圆的位置关系
考点3 直线与圆的位置关系
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2.轴对称问题的两种类型及求解方法 若两点P1(x1,y1)与P2(x2,y2)关于直线l:Ax+By +C=0对称,则线段P1P2的中点在对称轴l上,而 且连接P1,P2的直线垂直于对称轴l.由方程组
[答案] (1)ABC (2)ACD
返回
解题方略
求圆的方程的2种方法 几何 通过研究圆的性质,直线和圆、圆与圆的位置关系,
法 从而求得圆的基本量和方程 代数 用待定系数法先设出圆的方程,再由条件求得各系 法 数,从而求得圆的方程
返回
[跟踪训练]
1.已知圆C截两坐标轴所得弦长相等,且圆C过点(-1,0)和
0,则下列说法正确的是
()
A.圆A的半径为2
B.圆A截y轴所得的弦长为2 3
C.圆A上的点到直线3x-4y+12=0的最小距离为1
高三数学二轮专题五第1讲直线与圆
热点分类突破
第1讲
(2)在平面直角坐标系中,如果 x 与 y 都是整数,就称点(x,
y)为整点,下列命题中正确的是________(写出所有正确命题
本 讲
的编号).
栏 目
①存在这样的直线,既不与坐标轴平行又不经过任何整点
开 关
②如果 k 与 b 都是无理数,则直线 y=kx+b 不经过任何整点
考题分析 本题考查直线与圆的位置关系、点到直线的距
本 离公式以及不等式基础知识,体现了对分析问题、转化应
讲 栏
用能力的考查,题目难度适中.
目
开 关
易错提醒 (1)应透彻理解题意.
(2)不能将问题转化,使解题受阻.
主干知识梳理
第1讲
1.直线的方程
本 讲
(1)在确定直线的斜率、倾斜角时,首先要注意斜率存
③直线 l 经过无穷多个整点,当且仅当 l 经过两个不同的整点
④直线 y=kx+b 经过无穷多个整点的充分必要条件是:k 与
b 都是有理数
⑤存在恰经过一个整点的直线
热点分类突破
第1讲
解析 ①正确,比如直线 y= 3x- 2,当 x 取整数时,y
始终是一个无理数;②错,直线 y= 2x- 2中 k 与 b 都是
栏 目
在的条件,其次要注意倾斜角的范围.
开 关
(2)在利用直线的截距式解题时,要注意防止由于“零
截距”而造成丢解的情况.
(3)在利用直线的点斜式、斜截式解题时,要注意检验
斜率不存在的情况,防止丢解.
(4)求直线方程的主要方法是待定系数法.在使用待定
系数法求直线方程时,要注意方程的选择,注意分类讨论
的思想.
时要格外注意.
高考数学二轮复习专题五解析几何第1讲直线与圆课件
故两圆相交.
(2)如图,把圆的方程化成标准形式得 x2+(y-1)2=1,
12/11/2021
所以圆心为(0,1),半径为 r=1,四边形 PACB 的面积 S=2S△PBC, 所以若四边形 PACB 的最小面积是 2, 则 S△PBC 的最小值为 1. 而 S△PBC=12r·|PB|,即|PB|的最小值为 2, 此时|PC|最小,|PC|为圆心到直线 kx+y+4=0 的距离 d, 此时 d= k|25+| 1= 12+22= 5, 即 k2=4, 因为 k>0,所以 k=2. 【答案】 (1)B (2)D
所以|MN|=4 6.
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3.(2019·宁波镇海中学高考模拟)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 m=________; |MP| =________. 解析:因为圆 C:x2+y2-2x-4y+1=0 上存在两点关于直线 l:x+my+1=0 对称, 所以直线 l:x+my+1=0 过圆心 C(1,2), 所以 1+2m+1=0.解得 m=-1.
第2部分 高考热点 专题突破
专题五 解析几何 第1讲 直线与圆
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数学
01 02 03 04 05
12/11/2021
考点1 考点2 考点3 考点4 专题强化训练
直线方程
[核心提炼] 1.三种距离公式 (1)A(x1,y1),B(x2,y2)两点间的距离: |AB|= (x2-x1)2+(y2-y1)2. (2)点到直线的距离:d=|Ax0+A2B+y0B+2 C|(其中点 P(x0,y0),直线方程:Ax+By+C=0). (3)两平行直线间的距离:d= |CA2-2+CB1|2(其中两平行线方程分别为 l1:Ax+By+C1=0,l2: Ax+By+C2=0).
高考数学二轮复习 专题五 第1讲 直线与圆课件 理
0 的对称点仍在圆上,且圆与直线 x-y+1=0 相交的弦长为
2 2,则圆的方程是________.
解析 设圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,点 的对称点仍在圆上,说明圆心在直线 x+2y=0 上,即有
a+2b=0,又(2-a)2+(3-b)2=r2,而圆与直线 x-y+1=0 相交
考点整合
1.两直线平行或垂直 (1)两条直线平行:对于两条不重合的直线l1,l2,其斜率分别为 k1,k2,则有l1∥l2⇔k1=k2.特别地,当直线l1,l2的斜率都不存 在且l1与l2不重合时,l1∥l2. (2)两条直线垂直:对于两条直线l1,l2,其斜率分别为k1,k2, 则有l1⊥l2⇔k1·k2=-1.特别地,当l1,l2中有一条直线的斜率不 存在,另一条直线的斜率为零时,l1⊥l2.
2.圆的方程 (1)圆的标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),圆心为(a,b),半 径为 r. (2)圆的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),圆心 为-D2 ,-E2,半径为 r= D2+2E2-4F;对于二元二次方程 Ax2 + Bxy + Cy2 + Dx + Ey + F = 0 表 示 圆 的 充 要 条 件 是 B=0, A=C≠0, D2+E2-4AF>0.
探究提高 (1)直线与圆相切时利用“切线与过切点的半径垂直, 圆心到切线的距离等于半径”建立切线斜率的等式,所以求切线 方程时主要选择点斜式. (2)过圆外一点求解切线长转化为圆心到圆外点距离,利用勾股定 理处理.
[微题型3] 与圆有关的弦长问题 【例 1-3】 (2015·泰州调研)若圆上一点 A(2,3)关于直线 x+2y=
5.直线与圆中常见的最值问题 (1)圆外一点与圆上任一点的距离的最值. (2)直线与圆相离,圆上任一点到直线的距离的最值. (3)过圆内一定点的直线被圆截得弦长的最值. (4)直线与圆相离,过直线上一点作圆的切线,切线长的最小值 问题. (5)两圆相离,两圆上点的距离的最值.
高考数学大二轮复习专题5解析几何第1讲直线与圆课件(文科)
=-7.故所求直线方程为:2x+3y-7=0,故选 B.
答案:B
2.(2019·淮南模拟)设 λ∈R,则“λ=-3”是“直线 2λx+(λ-1)y=1 与直线 6x+(1- λ)y=4 平行”的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分又不必要条件
解析:当 λ=-3 时,两条直线的方程分别为 6x+4y+1=0,3x+2y-2=0,此时两条 直线平行;若两条直线平行,则 2λ×(1-λ)=-6(1-λ),所以 λ=-3 或 λ=1,经检验, 两者均符合,综上,“λ=-3”是“直线 2λx+(λ-1)y=1 与直线 6x+(1-λ)y=4 平行” 的充分不必要条件,故选 A.
是考查的热点,属中档题.题型主要以选择、填 2.利用待定系数法求圆的方程.
空题为主,要求相对较低,但内容很重要,有时 3.借助圆的方程研究圆的简单性质.
也会在解答题中出现.
[题组练透]
1.圆(x-2)2+(y+3)2=2 的圆心和半径分别是( )
A.(-2,3),1
B.(2,-3),3
C.(-2,3), 2
答案:A
3.已知直线 l:ax+y-2-a=0 在 x 轴和 y 轴上的截距相等,则 a 的值是( )
A.1
B.-1
C.2 或 1
D.-2 或 1
解析:当 a=0 时,直线方程为 y=2,显然不符合题意,当 a≠0 时,令 y=0 时,得到 直线在 x 轴上的截距是2+a a,令 x=0 时,得到直线在 y 轴上的截距为 2+a,根据题意 得2+a a=2+a,解得 a=-2 或 a=1,故选 D. 答案:D
C.-1 或 3
D.3 或 5
解析:由题得圆的方程为(x+1)2+(y-2)2=3,所以圆心为(-1,2),半径为 3.所以圆 心到直线的距离为 32-12=|-1-22+a|,∴a=1 或 5.故选 B.
2023年高考数学二轮复习第二篇经典专题突破专题五解析几何第1讲直线与圆
第二篇 专题五 第1讲一、选择题1.过点A (1,2)的直线在两坐标轴上的截距之和为零,则该直线方程为( D ) A .y -x =1B .y +x =3C .2x -y =0或x +y =3D .2x -y =0或y -x =1【解析】当直线过原点时,可得斜率为2-01-0=2,故直线方程为y =2x ,即2x -y =0, 当直线不过原点时,设方程为x a +y-a =1,代入点(1,2)可得1a -2a =1,解得a =-1,方程为x -y +1=0,故所求直线方程为2x -y =0或y -x =1.2.若直线x +(1+m )y -2=0与直线mx +2y +4=0平行,则m 的值是( A ) A .1 B .-2 C .1或-2D .-32【解析】由两直线平行的条件可得-2+m +m 2=0, ∴m =-2(舍)或m =1.3.直线y =kx +3与圆(x -3)2+(y -2)2=4相交于M ,N 两点,若|MN |=23,则k 的值是( C )A .-34B .0C .0或-34D .34【解析】 由题意,知|MN |=23,圆心为(3,2).设圆的半径为r ,则r =2, 所以圆心到直线的距离d =r 2-⎝⎛⎭⎫MN 22=4-3=1. 由点到直线的距离公式,得|3k -2+3|k 2+1=1, 解得k =0或k =-34.故选C.4.(2022·贵阳模拟)已知圆O :x 2+y 2=10,已知直线l :ax +by =2a -b (a ,b ∈R )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,|MN |=( C )A .352B .552C .25D .35【解析】直线方程即a (x -2)+b (y +1)=0, 则直线恒过定点(2,-1),圆心与定点之间的距离为:(2-0)2+(-1-0)2=5,结合圆的性质可知直线l 被圆O 截得的弦长最小值|MN |=210-(5)2=2 5. 故选C.5.(2020·潍坊模拟)已知直线l 过点A (a ,0)且斜率为1,若圆x 2+y 2=4上恰有3个点到l 的距离为1,则a 的值为( D )A .32B .±32C .±2D .±2 【解析】直线l 的方程为y =x -a ,即x -y -a =0.圆上恰有三个点到直线l 的距离为1,可知圆心到直线的距离等于半径的一半,即|a |2=1,a =± 2. 6.已知圆C :(x -2)2+(y -6)2=4,点M 为直线l :x -y +8=0上一个动点,过点M 作圆C 的两条切线,切点分别为A ,B ,则当四边形CAMB 周长取最小值时,四边形CAMB 的外接圆方程为( D )A .(x -7)2+(y -1)2=4B .(x -1)2+(y -7)2=4C .(x -7)2+(y -1)2=2D .(x -1)2+(y -7)2=2【解析】圆C :(x -2)2+(y -6)2=4的圆心C (2,6),半径r =2, 点C 到直线的距离d =|2-6+8|12+(-1)2=22,依题意,CA ⊥AM ,四边形CAMB 周长2|CA |+2|AM |=4+2CM 2-CA 2≥4+2d 2-4=4+2(22)2-4=8,当且仅当CM ⊥l 时取“=”,此时直线CM :x +y -8=0,由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +8=0,x +y -8=0,得点M (0,8), 四边形CAMB 的外接圆圆心为线段CM 中点(1,7),半径2,方程为(x -1)2+(y -7)2=2.故选D.7.如图,P 为圆O :x 2+y 2=4外一动点,过点P 作圆O 的切线P A ,PB ,切点分别为A ,B ,∠APB =120°,直线OP 与AB 相交于点Q ,点M (3,3),则|MQ |的最小值为( A )A .3B .2C .332D .433【解析】过点P 作圆O 的切线P A ,PB ,切点分别为A ,B ,∠APB =120°, 由圆与切线的平面几何性质知,∠APO =60°, 又|OA |=2,则可得|OP |=433, 由平面几何知识可得|OQ |=3,∴Q 点的轨迹是以O 为圆心,3为半径的圆,方程为x 2+y 2=3; |MQ |的最小值即为|OM |-r =9+3-3=23-3= 3. 故选A.8.(2020·辽宁省大连模拟)已知圆C :x 2+y 2=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( A )A .⎝⎛⎭⎫-23,23 B .(1,2) C .(-2,3)D .⎝⎛⎭⎫-43,43 【解析】设点P (x 0,y 0),则x 0-y 0+6=0.过点P 向圆C 作切线,切点为A ,B ,连接AB ,以CP 为直径的圆的方程为x (x -x 0)+y (y -y 0)=0,又圆C :x 2+y 2=4,作差可得直线AB 的方程为xx 0+yy 0=4,将y 0=x 0+6, 代入可得(x +y )x 0+6y -4=0,满足⎩⎪⎨⎪⎧x +y =0,6y -4=0,⇒⎩⎨⎧x =-23,y =23,故直线AB 过定点⎝⎛⎭⎫-23,23. 9.已知P (3,4-22),过点P 作圆C :(x -a )2+(y -a -1)2=1(a 为参数,且a ∈R )的两条切线分别切圆C 于点A 、B ,则sin ∠APB 的最大值为( C )A .1B .12C .32D .64【解析】圆心C (a ,a +1),半径为1,圆心C 在直线y =x +1上运动,设∠APC =θ,则∠APB =2θ, 由圆的几何性质可知tan θ=|AC ||P A |=1|P A |, 所以sin ∠APB =sin 2θ=2sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=2tan θtan 2θ+1=2tan θ+1tan θ=21|P A |+|P A |, 当直线PC 与直线y =x +1垂直时,|PC |取最小值, 则|P A |=|PC |2-1取最小值, 且|PC |min =|3-(4-22)+1|2=2,则|P A |min =22-1=3,则|P A |≥3,由对勾函数的单调性可知,函数y =x +1x 在[3,+∞)上为增函数,且y =x +1x >0,故函数f (x )=2x +1x 在[3,+∞)上为减函数,故当|P A |=3时,sin ∠APB 取得最大值234=32.故选C. 二、填空题10.已知直线l 1:kx -y +4=0与直线l 2:x +ky -3=0(k ≠0)分别过定点A ,B ,又l 1,l 2相交于点M ,则|MA |·|MB |的最大值为__252__.【解析】由题意可知,直线l 1:kx -y +4=0经过定点A (0,4), 直线l 2:x +ky -3=0经过定点B (3,0).易知直线l 1:kx -y +4=0和直线l 2:x +ky -3=0始终垂直,又M 是两条直线的交点,所以MA ⊥MB ,所以|MA |2+|MB |2=|AB |2=25, 故|MA |·|MB |≤252⎝⎛⎭⎫当且仅当|MA |=|MB |=522时取“=”.11.已知A ,B 分别是双曲线C :x 2m -y 22=1的左、右顶点,P (3,4)为C 上一点,则△P AB的外接圆的标准方程为__x 2+(y -3)2=10__.【解析】∵P (3,4)为C 上一点,∴9m -162=1,解得m =1,则B (1,0),∴k PB =42=2,PB 的中点坐标为(2,2),PB 的中垂线方程为y =-12(x -2)+2,令x =0,则y =3, 设外接圆圆心为M (0,t ),则M (0,3),r =|MB |=1+32=10, ∴△P AB 外接圆的标准方程为x 2+(y -3)2=10.12.已知⊙O :x 2+y 2=1.若直线y =kx +2上总存在点P ,使得过点P 的⊙O 的两条切线互相垂直,则实数k 的取值范围是__(-∞,-1]∪[1,+∞)__.【解析】∵⊙O 的圆心为(0,0),半径r =1, 设两个切点分别为A ,B ,则由题意可得四边形P AOB 为正方形, 故有|PO |=2r =2,∴圆心O 到直线y =kx +2的距离d ≤2, 即|2|1+k 2≤2, 即1+k 2≥2,解得k ≥1或k ≤-1. 三、解答题13.设抛物线C :y 2=4x 的焦点为F ,过F 且斜率为k (k >0)的直线l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=8.(1)求l 的方程;(2)求过点A ,B 且与C 的准线相切的圆的方程.【解析】 (1)由题意得F (1,0),l 的方程为y =k (x -1)(k >0). 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1),y 2=4x ,得k 2x 2-(2k 2+4)x +k 2=0. Δ=16k 2+16>0,故x 1+x 2=2k 2+4k2.所以|AB |=|AF |+|BF |=(x 1+1)+(x 2+1)=4k 2+4k 2.由题设知4k 2+4k 2=8,解得k =-1(舍去)或k =1.因此l 的方程为y =x -1.(2)由(1)得,AB 的中点坐标为(3,2),所以AB 的垂直平分线方程为y -2=-(x -3),即y =-x +5.设所求圆的圆心坐标为(x 0,y 0), 则⎩⎪⎨⎪⎧y 0=-x 0+5,(x 0+1)2=(y 0-x 0+1)22+16,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 0=3,y 0=2,或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=11,y 0=-6.因此所求圆的方程为(x -3)2+(y -2)2=16或(x -11)2+(y +6)2=144.。
高考数学二轮复习专题五解析几何第一讲直线与圆课件理
∴直线方程为 y=2 或 4x-3y+2=0.
12/11/2021
考点一 直线方程与应用
1.求直线方程时易忽视斜率 k 不存在情形. 2.利用斜率与截距判断两线平行或垂直关系时易忽视斜率不 存在情形. 3.有关截距问题易忽视截距为零这一情形.
12/11/2021
考点二 圆的方程及应用
[悟通——方法结论] 1.圆的标准方程 当圆心为(a,b),半径为 r 时,其标准方程为(x-a)2+(y-b)2 =r2,特别地,当圆心在原点时,方程为 x2+y2=r2. 2.圆的一般方程 x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 , 其 中 D2 + E2 - 4F>0 , 表 示 以 -D2 ,-E2 为圆心、 D2+2E2-4F为半径的圆.
C.ab= =x21+,3,(y-2)2=4
D.(x-1)2+(y- 3)2=4
所以所求圆的圆心坐标为(1, 3),半径为 2.
从而所求圆的方程为(x-1)2+(y- 3)2=4.
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考点二 圆的方程及应用
[全练——快速解 答]
抛物线 x2=4y 的焦点为(0,1), 3即.(圆20心18为·广(0州,1)模,拟)若一个圆的圆心是抛物线 x2=4y 的焦点,且 该设圆该与圆直的线标y准=方x+程3是相x切2+,(则y-该1)圆2=的r2标(r>准0方),程是_x_2+__(_y_-__1_)_2= ___2. 因为该圆与直线 y=x+3 相切, 所以 r=|-1+2 3|= 2, 故该圆的标准方程是 x2+(y-1)2=2.
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数学建模、逻辑推理及数学运算的核心素养.
考情分析 明确方向
年份 卷别 考查角度及命题位置
高考数学 二轮复习专题精讲教案五 解析几何 第一讲 直线与圆
专题五解析几何第1讲直线与圆自主学习导引真题感悟1.(2012·浙江)设a∈R,则“a=1”是“直线l1:ax+2y-1=0与直线l2:x+(a+1)y+4=0平行”的A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件解析先求出两条直线平行的充要条件,再判断.若直线l1与l2平行,则a(a+1)-2×1=0,即a=-2或a=1,所以a=1是直线l1与直线l2平行的充分不必要条件.答案 A2.(2012·福建)直线x+3y-2=0与圆x2+y2=4相交于A、B两点,则弦AB的长度等于A.2 5 B.23 C. 3 D.1解析利用平面几何中圆心距、半径、半弦长的关系求解.∵圆心到直线x+3y-2=0的距离d=|0+3×0-2|12+(3)2=1,半径r=2,∴弦长|AB|=2r2-d2=222-12=2 3.答案 B考题分析圆在高考命题中多以直线与圆的位置关系为主,考查直线与圆位置关系的判定、弦长的求法等,题目多以小题为主,难度中等,掌握解此类题目的通性通法是重点.网络构建高频考点突破考点一:直线方程及位置关系问题【例1】(2012·江西八所重点高中联考)“a=0”是“直线l1:(a+1)x+a2y-3=0与直线l2:2x+ay-2a-1=0平行”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[审题导引]求出l1∥l2的充要条件,利用定义判定.[规范解答]当a=0时,l1:x-3=0,l2:2x-1=0,此时l1∥l2,所以“a=0”是“直线l1与l2平行”的充分条件;当l1∥l2时,a(a+1)-2a2=0,解得a=0或a=1.当a=1时,l1:2x+y-3=0,l2:2x+y-3=0,此时l1与l2重合,所以a=1不满足题意,即a=0.所以“a=0”是“直线l1∥l2”的充要条件.[答案] C【规律总结】直线与直线位置关系的判断方法(1)平行:当两条直线l1和l2的斜率存在时,l1∥l2⇔k1=k2;如果直线l1和l2的斜率都不存在,那么它们都与x轴垂直,则l1∥l2.(2)垂直:垂直是两直线相交的特殊情形,当两条直线l 1和l 2的斜率存在时,l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1;若两条直线l 1,l 2中的一条斜率不存在,另一条斜率为0时,则它们垂直. (3)相交:两直线相交的交点坐标可由方程组的解求得.[易错提示] 判断两条直线的位置关系时要注意的两个易错点:一是忽视直线的斜率不存在的情况,二是忽视两直线重合的情况.解答这类试题时要根据直线方程中的系数分情况进行讨论,求出结果后再反代到直线方程中进行检验,这样能有效地避免错误. 【变式训练】1.(2012·泰安一模)过点A (2,3)且垂直于直线2x +y -5=0的直线方程为A .x -2y +4=0B .2x +y -7=0C .x -2y +3=0D .x -2y +5=0解析 由题意可设所求直线方程为:x -2y +m =0,将A (2,3)代入上式得2-2×3+m =0,即m =4,所以所求直线方程为x -2y +4=0. 答案 A2.在平面直角坐标系xOy 中,已知A (0,-1),B (-3,-4)两点,若点C 在∠AOB 的平分线上,且|OC→|=10,则点C 的坐标是________.解析 设C (a ,b )(a <0,b <0). OB 所在直线方程为4x -3y =0, 则⎩⎨⎧|4a -3b |5=|a |,a 2+b 2=10,解得⎩⎨⎧a =-1,b =-3.∴C (-1,-3). 答案 (-1,-3) 考点二:圆的方程【例2】(2012·镇江模拟)以双曲线x 29-y 216=1的右焦点为圆心,且与其渐近线相切的圆的方程是________.[审题导引] 求出双曲线的右焦点与渐近线方程,利用圆心到渐近线的距离等于半径求得半径,可得方程.[规范解答] 双曲线的右焦点为(5,0), 即为圆心,双曲线的渐近线方程为y =±43x , 即4x ±3y =0,∴r =|4×5±3×0|42+(±3)2=4,∴所求圆的方程为(x -5)2+y 2=16. [答案] (x -5)2+y 2=16 【规律总结】圆的方程的求法(1)几何法,即通过研究圆的性质进而求出圆的基本量;如圆中弦所在的直线与圆心和弦中点的连线相互垂直;设圆的半径为r ,弦长为|AB |,弦心距为d ,则r 2=d 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB |22等.(2)代数法:即设出圆的方程,用待定系数法求解.在求圆的方程时,要根据具体的条件选用合适的方法,但一般情况下,应用几何法运算简捷.【变式训练】3.(2012·徐州模拟)若圆心在x 轴上、半径为2的圆O 位于y 轴左侧,且与直线x +y =0相切,则圆O 的方程是________.解析 设圆心为(a,0)(a <0),则r =|a +2×0|12+12=2,解得a =-2, 即(x +2)2+y 2=2. 答案 (x +2)2+y 2=2 考点三:直线与圆的位置关系【例3】(2012·临沂一模)直线l 过点(4,0)且与圆(x -1)2+(y -2)2=25交于A 、B 两点,如果|AB |=8,那么直线l 的方程为________.[审题导引] 讨论直线的斜率是否存在,利用弦长为8求出斜率,可得所求直线的方程. [规范解答] 圆心坐标为M (1,2),半径r =5,因为|AB |=8,所以圆心到直线l 的距离d =r 2-42=52-42=3.当直线斜率不存在时,即直线方程为x =4,圆心到直线的距离为3满足条件,所以x =4成立.若直线斜率存在,不妨设为k ,则直线方程y =k (x -4),即kx -y-4k =0,圆心到直线的距离为d =|k -2-4k |1+k 2=|2+3k |1+k 2=3,解得k =512,所以直线方程为y =512(x -4),即5x -12y -20=0.综上满足条件的直线方程为5x -12y -20=0或x =4. 答案 5x -12y -20=0或x =4 【规律总结】求圆的弦长的方法(1)直接求出直线与圆的交点坐标,利用两点间的距离公式求得;(2)不求交点坐标,利用一元二次方程根与系数的关系得出,即设直线的斜率为k ,直线与圆联立消去y 后得到的方程的两根为x 1、x 2,则弦长d =1+k 2|x 1-x 2|;(3)利用半弦长、弦心距及半径构成的直角三角形来求.【变式训练】4.(2012·肇庆二模)从点P (m,3)向圆C :(x +2)2+(y +2)2=1引切线,则切线长的最小值为A .26 B.26 C .4+2 D .5解析 利用切线长与圆半径的关系加以求解.设切点为M ,则CM ⊥MP , 于是切线MP 的长|MP |=|CP |2-|MC |2 =(m +2)2+(3+2)2-1,显然,当m =-2时,|MP |有最小值24=2 6.答案 A名师押题高考【押题1】若过点A (-2,m ),B (m,4)的直线与直线2x +y +2=0平行,则m 的值为________.解析 当m =-2时,直线AB 与2x +y +2=0不平行; 当m ≠-2时,据题意知, k AB =4-m m +2=-2,得m =-8.答案 -8[押题依据] 本题考查直线的斜率的概念以及直线的位置关系,这类问题在高考中属基础题,常以选择题或填空题的形式出现.考查形式有直接判定位置关系,根据位置关系求参数值等.解答此类题目值得注意的是含参数时,一般要根据直线的斜率是否存在对参数进行讨论,以避免漏解.【押题2】直线y =kx +3与圆(x -1)2+(y +2)2=4相交于M 、N 两点,若|MN |≥23,则k 的取值范围是A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-125B.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-125C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,125D.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,125 解析 圆心(1,-2)到直线y =kx +3的距离为 d =|k +5|1+k 2,圆的半径r =2,∴|MN |=2r 2-d 2=24-(k +5)21+k 2≥23,解得k ≤-125. 答案 B[押题依据] 高考在考查直线被圆截得的弦长问题时,有两种题型:一是直接求弦长;二是讨论参数的取值范围.本题属第二种题型,难度中等,表达形式新颖有一定的区分度,故押此题.必记内容: 高中数学三角函数公式汇总一、任意角的三角函数在角α的终边上任取..一点),(y x P ,记:22y x r +=, 正弦:r y =αsin 余弦:r x=αcos 正切:xy=αtan 余切:y x =αcot正割:xr=αsec 余割:yr =αcsc 注:我们还可以用单位圆中的有向线段表示任意角的三角函数:如图,与单位圆有关的有向..线段MP 、OM 、AT 分别叫做角α的正弦线、余弦线、正切线。
高考数学二轮复习 第一编 专题整合突破 5.1直线与圆(选择、填空题型) 文
|c| = 22+12
5,所以 c=±5,故所求直线的方程
为 2x+y+5=0 或 2x+y-5=0.
2.[2015·重庆高考]若点 P(1,2)在以坐标原点为圆心的圆上,则该圆在点 P 处的切线方程为_x_+__2_y_-__5_=__0.
解析 由题意,得 kOP=21- -00=2,则该圆在点 P 处的切线方程的斜率为-12,所以所求切线方程 为 y-2=-12(x-1),即 x+2y-5=0.
大二轮·文
第一编 专题整合突破
专题五 解析几何
第一讲 直线与圆(选择、填空题型)
命题全解密 MINGTIQUANJIEMI
1.命题点 2.交汇点 3.常用方法
直线的斜率、方程与位置关系,圆的方程及圆的性质,直线与圆的位置关系. 直线与圆、直线与圆锥曲线、圆与圆锥曲线常交汇考查. 求直线、圆的方程的方法,判断两直线平行与垂直的方法,判断直线与圆、圆与圆位置 关系的方法.
热点探究悟道
热点一 直线与方程
例 1 (1)[2015·郑州质量预测]“a=1”是“直线 ax+y+1=0 与直线(a+2)x-3y-2=0 垂直”的
()
A.充要条件
B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
[解析] 直线 ax+y+1=0 与直线(a+2)x-3y-2=0 垂直的充要条件为 a(a+2)-3=0,解得 a=1 或 a=-3.所以选 B.
热点二 圆的方程
例 2 (1)[2015·北京高考]圆心为(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 [解析] 因为圆心为(1,1)且过原点,所以该圆的半径 r= 12+12= 2,则该圆的方程为(x-1)2+ (y-1)2=2,选 D.
(新课标)高考数学二轮复习专题五解析几何第1讲直线与圆学案理新人教A版
(新课标)高考数学二轮复习专题五解析几何第1讲直线与圆学案理新人教A 版第1讲 直线与圆[做真题]题型一 圆的方程1.(2016·高考全国卷Ⅱ)圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,则a =( )A .-43B .-34C . 3D .2解析:选A .由题可知,圆心为(1,4),结合题意得|a +4-1|a 2+1=1,解得a =-43.2.(2015·高考全国卷Ⅰ)一个圆经过椭圆x 216+y 24=1的三个顶点,且圆心在x 轴的正半轴上,则该圆的标准方程为________.解析:由题意知a =4,b =2,上、下顶点的坐标分别为(0,2),(0,-2),右顶点的坐标为(4,0).由圆心在x 轴的正半轴上知圆过点(0,2),(0,-2),(4,0)三点.设圆的标准方程为(x -m )2+y 2=r 2(0<m <4,r >0),则⎩⎪⎨⎪⎧m 2+4=r 2,(4-m )2=r 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =32,r 2=254.所以圆的标准方程为(x -32)2+y 2=254.答案:(x -32)2+y 2=2543.(2018·高考全国卷Ⅱ)设抛物线C :y 2=4x 的焦点为F ,过F 且斜率为k (k >0)的直线l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=8.(1)求l 的方程;(2)求过点A ,B 且与C 的准线相切的圆的方程.解:(1)由题意得F (1,0),l 的方程为y =k (x -1)(k >0). 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1),y 2=4x得k 2x 2-(2k 2+4)x +k 2=0.Δ=16k 2+16>0,故x 1+x 2=2k 2+4k2.所以|AB |=|AF |+|BF |=(x 1+1)+(x 2+1)=4k 2+4k2.由题设知4k 2+4k2=8,解得k =-1(舍去),k =1.因此l 的方程为y =x -1.(2)由(1)得AB 的中点坐标为(3,2),所以AB 的垂直平分线方程为y -2=-(x -3),即y =-x +5.设所求圆的圆心坐标为(x 0,y 0),则⎩⎪⎨⎪⎧y 0=-x 0+5,(x 0+1)2=(y 0-x 0+1)22+16, 解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=3,y 0=2或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=11,y 0=-6. 因此所求圆的方程为(x -3)2+(y -2)2=16或(x -11)2+(y +6)2=144. 题型二 直线与圆、圆与圆的位置关系1.(2018·高考全国卷Ⅲ)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+y 2=2上,则△ABP 面积的取值范围是( )A .[2,6]B .[4,8]C .[2,32]D .[22,32]解析:选A .圆心(2,0)到直线的距离d =|2+0+2|2=22,所以点P 到直线的距离d 1∈[2,32].根据直线的方程可知A ,B 两点的坐标分别为A (-2,0),B (0,-2),所以|AB |=22,所以△ABP 的面积S =12|AB |d 1=2d 1.因为d 1∈[2,32],所以S ∈[2,6],即△ABP面积的取值范围是[2,6].2.(2015·高考全国卷Ⅱ)过三点A (1,3),B (4,2),C (1,-7)的圆交y 轴于M ,N 两点,则|MN |=( )A .2 6B .8C .4 6D .10解析:选C .设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则⎩⎪⎨⎪⎧D +3E +F +10=0,4D +2E +F +20=0,D -7E +F +50=0. 解得⎩⎪⎨⎪⎧D =-2,E =4,F =-20.所以圆的方程为x 2+y 2-2x +4y -20=0. 令x =0,得y =-2+26或y =-2-26,所以M (0,-2+26),N (0,-2-26)或M (0,-2-26),N (0,-2+26),所以|MN |=46,故选C .3.(2016·高考全国卷Ⅲ)已知直线l :mx +y +3m -3=0与圆x 2+y 2=12交于A ,B 两点,过A ,B 分别作l 的垂线与x 轴交于C ,D 两点.若|AB |=23,则|CD |=________.解析:设圆心到直线l :mx +y +3m -3=0的距离为d ,则弦长|AB |=212-d 2=23,得d =3,即||3m -3m 2+1=3,解得m =-33,则直线l :x -3y +6=0,数形结合可得|CD |=|AB |cos 30°=4.答案:4[明考情]1.近两年圆的方程成为高考全国卷命题的热点,需重点关注.此类试题难度中等偏下,多以选择题或填空题形式考查.2.直线与圆的方程偶尔单独命题,单独命题时有一定的深度,有时也会出现在压轴题的位置,难度较大,对直线与圆的方程(特别是直线)的考查主要体现在圆锥曲线的综合问题上.直线的方程 [考法全练]1.若平面内三点A (1,-a ),B (2,a 2),C (3,a 3)共线,则a =( ) A .1±2或0 B .2-52或0C .2±52D .2+52或0解析:选A .因为平面内三点A (1,-a ),B (2,a 2),C (3,a 3)共线,所以k AB =k AC ,即a 2+a2-1=a 3+a3-1,即a (a 2-2a -1)=0,解得a =0或a =1± 2.故选A .2.若直线mx +2y +m =0与直线3mx +(m -1)y +7=0平行,则m 的值为( ) A .7 B .0或7 C .0D .4解析:选B .因为直线mx +2y +m =0与直线3mx +(m -1)y +7=0平行,所以m (m -1)=3m ×2,所以m =0或7,经检验,都符合题意.故选B .3.已知点A (1,2),B (2,11),若直线y =⎝⎛⎭⎪⎫m -6m x +1(m ≠0)与线段AB 相交,则实数m的取值范围是( )A .[-2,0)∪[3,+∞)B .(-∞,-1]∪(0,6]C .[-2,-1]∪[3,6]D .[-2,0)∪(0,6]解析:选C .由题意得,两点A (1,2),B (2,11)分布在直线y =⎝⎛⎭⎪⎫m -6m x +1(m ≠0)的两侧(或其中一点在直线上),所以⎝⎛⎭⎪⎫m -6m-2+1⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫m -6m -11+1≤0,解得-2≤m ≤-1或3≤m ≤6,故选C .4.已知直线l 过直线l 1:x -2y +3=0与直线l 2:2x +3y -8=0的交点,且点P (0,4)到直线l 的距离为2,则直线l 的方程为__________________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +3=0,2x +3y -8=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2,所以直线l 1与l 2的交点为(1,2).显然直线x =1不符合,即所求直线的斜率存在,设所求直线的方程为y -2=k (x -1),即kx -y +2-k =0,因为P (0,4)到直线l 的距离为2,所以|-4+2-k |1+k 2=2,所以k =0或k =43.所以直线l 的方程为y =2或4x -3y +2=0.答案:y =2或4x -3y +2=05.(一题多解)已知直线l :x -y -1=0,l 1:2x -y -2=0.若直线l 2与l 1关于直线l 对称,则直线l 2的方程是________.解析:法一:l 1与l 2关于l 对称,则l 1上任意一点关于l 的对称点都在l 2上,故l 与l 1的交点(1,0)在l 2上.又易知(0,-2)为l 1上的一点,设其关于l 的对称点为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x 2-y -22-1=0,y +2x ×1=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1. 即(1,0),(-1,-1)为l 2上两点,故可得l 2的方程为x -2y -1=0.法二:设l 2上任一点为(x ,y ),其关于l 的对称点为(x 1,y 1),则由对称性可知⎩⎪⎨⎪⎧x +x 12-y +y 12-1=0,y -y1x -x 1×1=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 1=y +1,y 1=x -1.因为(x1,y 1)在l1上,所以2(y+1)-(x-1)-2=0,即l2的方程为x-2y-1=0.答案:x-2y-1=0(1)两直线的位置关系问题的解题策略求解与两条直线平行或垂直有关的问题时,主要是利用两条直线平行或垂直的充要条件,即斜率相等且纵截距不相等或斜率互为负倒数.若出现斜率不存在的情况,可考虑用数形结合的方法去研究或直接用直线的一般式方程判断.(2)轴对称问题的两种类型及求解方法点关于直线的对称若两点P1(x1,y1)与P2(x2,y2)关于直线l:Ax+By+C=0对称,则线段P1P2的中点在对称轴l上,而且连接P1,P2的直线垂直于对称轴l.由方程组⎩⎪⎨⎪⎧A·x1+x22+B·y1+y22+C=0.y2-y1x2-x1·⎝⎛⎭⎪⎫-AB=-1,可得到点P1关于l对称的点P2的坐标(x2,y2)(其中B≠0,x1≠x2)直线关于直线的对称有两种情况,一是已知直线与对称轴相交;二是已知直线与对称轴平行.一般转化为点关于直线的对称来解决圆的方程[典型例题]在平面直角坐标系xOy中,曲线Γ:y=x2-mx+2m(m∈R)与x轴交于不同的两点A,B,曲线Γ与y轴交于点C.(1)是否存在以AB为直径的圆过点C?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理由.(2)求证:过A,B,C三点的圆过定点.【解】由曲线Γ:y=x2-mx+2m(m∈R),令y=0,得x2-mx+2m=0.设A(x1,0),B(x2,0),则可得Δ=m2-8m>0,x1+x2=m,x1x2=2m.令x=0,得y=2m,即C(0,2m).(1)若存在以AB为直径的圆过点C,则AC→·BC→=0,得x1x2+4m2=0,即2m+4m2=0,所以m=0或m=-12.由Δ>0得m<0或m>8,所以m=-12,此时C (0,-1),AB 的中点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,0即圆心,半径r =|CM |=174, 故所求圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +142+y 2=1716.(2)证明:设过A ,B 两点的圆的方程为x 2+y 2-mx +Ey +2m =0, 将点C (0,2m )代入可得E =-1-2m ,所以过A ,B ,C 三点的圆的方程为x 2+y 2-mx -(1+2m )y +2m =0, 整理得x 2+y 2-y -m (x +2y -2)=0. 令⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2-y =0,x +2y -2=0,可得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =25,y =45,故过A ,B ,C 三点的圆过定点(0,1)和⎝ ⎛⎭⎪⎫25,45.求圆的方程的2种方法几何法 通过研究圆的性质、直线和圆、圆与圆的位置关系,从而求得圆的基本量和方程 代数法用待定系数法先设出圆的方程,再由条件求得各系数,从而求得圆的方程1.若方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆,则实数a 的取值范围是( ) A .(-∞,-2) B .⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,0 C .(-2,0)D .⎝⎛⎭⎪⎫-2,23 解析:选D .若方程表示圆,则a 2+(2a )2-4(2a 2+a -1)>0,化简得3a 2+4a -4<0,解得-2<a <23.2.经过原点且与直线x +y -2=0相切于点(2,0)的圆的标准方程是( ) A .(x -1)2+(y +1)2=2 B .(x +1)2+(y -1)2=2 C .(x -1)2+(y +1)2=4 D .(x +1)2+(y -1)2=4解析:选A .设圆心的坐标为(a ,b ),则a 2+b 2=r 2①,(a -2)2+b 2=r 2②,ba -2=1③,联立①②③解得a =1,b =-1,r 2=2.故所求圆的标准方程是(x -1)2+(y +1)2=2.故选A .3.(2019·安徽合肥模拟)已知圆M :x 2+y 2-2x +a =0,若AB 为圆M 的任意一条直径,且OA →·OB →=-6(其中O 为坐标原点),则圆M 的半径为( )A . 5B . 6C .7D .2 2解析:选C .圆M 的标准方程为(x -1)2+y 2=1-a (a <1),圆心M (1,0),则|OM |=1,因为AB 为圆M 的任意一条直径,所以MA →=-MB →,且|MA →|=|MB →|=r ,则OA →·OB →=(OM →+MA →)·(OM →+MB →)=(OM →-MB →)·(OM →+MB →)=OM →2-MB →2=1-r 2=-6,所以r 2=7,得r =7,所以圆的半径为7,故选C .直线与圆、圆与圆的综合问题[典型例题]命题角度一 切线问题已知圆O :x 2+y 2=1,点P 为直线x 4+y2=1上一动点,过点P 向圆O 引两条切线PA ,PB ,A ,B 为切点,则直线AB 经过定点( )A .⎝ ⎛⎭⎪⎫12,14 B .⎝ ⎛⎭⎪⎫14,12 C .⎝⎛⎭⎪⎫34,0 D .⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34 【解析】 因为点P 是直线x 4+y2=1上的一动点,所以设P (4-2m ,m ).因为PA ,PB 是圆x 2+y 2=1的两条切线,切点分别为A ,B ,所以OA ⊥PA ,OB ⊥PB ,所以点A ,B 在以OP 为直径的圆C 上,即弦AB 是圆O 和圆C 的公共弦.所以圆心C 的坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫2-m ,m 2,且半径的平方r 2=(4-2m )2+m24,所以圆C 的方程为(x -2+m )2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -m 22=(4-2m )2+m 24,①又x 2+y 2=1,②所以②-①得,(2m -4)x -my +1=0, 即公共弦AB所在的直线方程为(2x -y )m +(-4x +1)=0,所以由⎩⎪⎨⎪⎧-4x +1=0,2x -y =0得⎩⎪⎨⎪⎧x =14,y =12,所以直线AB 过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,12.故选B .【答案】 B过一点求圆的切线方程的方法(1)过圆上一点(x 0,y 0)的圆的切线的方程的求法若切线斜率存在,则先求切点与圆心连线所在直线的斜率k (k ≠0),由垂直关系知切线斜率为-1k,由点斜式方程可求切线方程.若切线斜率不存在,则可由图形写出切线方程x =x 0.(2)过圆外一点(x 0,y 0)的圆的切线的方程的求法当切线斜率存在时,设切线斜率为k ,切线方程为y -y 0=k (x -x 0),即kx -y +y 0-kx 0=0.由圆心到直线的距离等于半径,即可得出切线方程.当切线斜率不存在时要加以验证.命题角度二 弦长问题已知圆C 经过点A (-2,0),B (0,2),且圆心C 在直线y =x 上,又直线l :y =kx+1与圆C 相交于P ,Q 两点.(1)求圆C 的方程;(2)过点(0,1)作直线l 1与l 垂直,且直线l 1与圆C 交于M ,N 两点,求四边形PMQN 面积的最大值.【解】 (1)设圆心C (a ,a ),半径为r ,因为圆C 经过点A (-2,0),B (0,2),所以|AC |=|BC |=r ,即(a +2)2+(a -0)2=(a -0)2+(a -2)2=r ,解得a =0,r =2,故所求圆C 的方程为x 2+y 2=4.(2)设圆心C 到直线l ,l 1的距离分别为d ,d 1,四边形PMQN 的面积为S . 因为直线l ,l 1都经过点(0,1),且l 1⊥l ,根据勾股定理,有d 21+d 2=1. 又|PQ |=2×4-d 2,|MN |=2×4-d 21, 所以S =12|PQ |·|MN |=12×2×4-d 2×2×4-d 21=216-4(d 21+d 2)+d 21d 2 =212+d 21d 2≤212+⎝ ⎛⎭⎪⎫d 21+d 222=212+14=7,当且仅当d 1=d 时,等号成立, 所以四边形PMQN 面积的最大值为7.求解圆的弦长的3种方法关系法根据半径,弦心距,弦长构成的直角三角形,构成三者间的关系r 2=d 2+l 24(其中l 为弦长,r 为圆的半径,d 为圆心到直线的距离)公式法根据公式l =1+k 2|x 1-x 2|求解(其中l 为弦长,x 1,x 2为直线与圆相交所得交点的横坐标,k 为直线的斜率)距离法 联立直线与圆的方程,解方程组求出两交点坐标,用两点间距离公式求解 已知圆C 经过点A (0,2),B (2,0),圆C 的圆心在圆x 2+y 2=2的内部,且直线3x+4y +5=0被圆C 所截得的弦长为2 3.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y =x +1与圆C 交于A 1,A 2两点,求BA 1→·BA 2→; (3)求证:|AN |·|BM |为定值.【解】 (1)易知圆心C 在线段AB 的中垂线y =x 上, 故可设C (a ,a ),圆C 的半径为r .因为直线3x +4y +5=0被圆C 所截得的弦长为23,且r =a 2+(a -2)2, 所以C (a ,a )到直线3x +4y +5=0的距离d =|7a +5|5=r 2-3=2a 2-4a +1,所以a =0或a =170.又圆C 的圆心在圆x 2+y 2=2的内部,所以a =0,此时r =2,所以圆C 的方程为x 2+y 2=4. (2)将y =x +1代入x 2+y 2=4得2x 2+2x -3=0. 设A 1(x 1,y 1),A 2(x 2,y 2), 则x 1+x 2=-1,x 1x 2=-32.所以BA 1→·BA 2→=(x 1-2)(x 2-2)+y 1y 2=x 1x 2-2(x 1+x 2)+4+(x 1+1)(x 2+1)=2x 1x 2-(x 1+x 2)+5=-3+1+5=3.(3)证明:当直线PA 的斜率不存在时,|AN |·|BM |=8. 当直线PA 与直线PB 的斜率都存在时,设P (x 0,y 0), 直线PA 的方程为y =y 0-2x 0x +2,令y =0得M ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 02-y 0,0.直线PB 的方程为y =y 0x 0-2(x -2),令x =0得N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,2y 02-x 0. 所以|AN |·|BM |=⎝ ⎛⎭⎪⎫2-2y 02-x 0⎝ ⎛⎭⎪⎫2-2x 02-y 0=4+4⎣⎢⎡⎦⎥⎤y 0x 0-2+x 0y 0-2+x 0y 0(x 0-2)(y 0-2)=4+4×y 20-2y 0+x 20-2x 0+x 0y 0(x 0-2)(y 0-2)=4+4×4-2y 0-2x 0+x 0y 0(x 0-2)(y 0-2)=4+4×4-2y 0-2x 0+x 0y 04-2y 0-2x 0+x 0y 0=8,综上,|AN |·|BM |为定值8.讨论直线与圆及圆与圆的位置关系时,要注意数形结合,充分利用圆的几何性质寻找解题途径,减少运算量.[对点训练]1.自圆C :(x -3)2+(y +4)2=4外一点P (x ,y )引该圆的一条切线,切点为Q ,PQ 的长度等于点P 到原点O 的距离,则点P 的轨迹方程为( )A .8x -6y -21=0B .8x +6y -21=0C .6x +8y -21=0D .6x -8y -21=0解析:选D .由题意得,圆心C 的坐标为(3,-4),半径r =2,如图.因为|PQ |=|PO |,且PQ ⊥CQ , 所以|PO |2+r 2=|PC |2,所以x 2+y 2+4=(x -3)2+(y +4)2,即6x -8y -21=0,所以点P 的轨迹方程为6x -8y -21=0,故选D .2.已知过点A (0,1)且斜率为k 的直线l 与圆C :(x -2)2+(y -3)2=1交于M ,N 两点,若|MN |=255,则直线l 的方程为________.解析:直线l 的方程为y =kx +1,圆心C (2,3)到直线l 的距离d =|2k -3+1|k 2+1=|2k -2|k 2+1,由R 2=d 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫|MN |22,得1=(2k -2)2k 2+1+15,解得k =2或12,故所求直线l 的方程为y =2x +1或y =12x +1.答案:y =2x +1或y =12x +13.在平面直角坐标系xOy 中,已知圆C 与y 轴相切,且过点M (1,3),N (1,-3). (1)求圆C 的方程;(2)已知直线l 与圆C 交于A ,B 两点,且直线OA 与直线OB 的斜率之积为-2.求证:直线l 恒过定点,并求出定点的坐标.解:(1)因为圆C 过点M (1,3),N (1,-3), 所以圆心C 在线段MN 的垂直平分线上,即在x 轴上, 故设圆心为C (a ,0),易知a >0, 又圆C 与y 轴相切, 所以圆C 的半径r =a ,所以圆C 的方程为(x -a )2+y 2=a 2. 因为点M (1,3)在圆C 上, 所以(1-a )2+(3)2=a 2,解得a =2. 所以圆C 的方程为(x -2)2+y 2=4. (2)记直线OA 的斜率为k (k ≠0), 则其方程为y =kx .联立⎩⎪⎨⎪⎧(x -2)2+y 2=4,y =kx ,消去y ,得(k 2+1)x 2-4x =0,解得x 1=0,x 2=4k 2+1. 所以A ⎝⎛⎭⎪⎫4k 2+1,4k k 2+1.由k ·k OB =-2,得k OB =-2k,直线OB 的方程为y =-2kx , 在点A 的坐标中用-2k 代替k ,得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫4k2k 2+4,-8k k 2+4.当直线l 的斜率不存在时,4k 2+1=4k 2k 2+4,得k 2=2,此时直线l 的方程为x =43.当直线l的斜率存在时,4k2+1≠4k2k2+4,即k2≠2.则直线l的斜率为4kk2+1--8kk2+44k2+1-4k2k2+4=4k(k2+4)+8k(k2+1)4(k2+4)-4k2(k2+1)=3k(k2+2)4-k4=3k2-k2.故直线l的方程为y-4kk2+1=3k2-k2⎝⎛⎭⎪⎫x-4k2+1.即y=3k2-k2⎝⎛⎭⎪⎫x-43,所以直线l过定点⎝⎛⎭⎪⎫43,0.综上,直线l恒过定点,定点坐标为⎝⎛⎭⎪⎫43,0.一、选择题1.已知直线l1过点(-2,0)且倾斜角为30°,直线l2过点(2,0)且与直线l1垂直,则直线l1与直线l2的交点坐标为( )A.(3,3) B.(2,3)C.(1,3) D.⎝⎛⎭⎪⎫1,32解析:选C.直线l1的斜率k1=tan 30°=33,因为直线l2与直线l1垂直,所以直线l2的斜率k2=-1k1=-3,所以直线l1的方程为y=33(x+2),直线l2的方程为y=-3(x-2),联立⎩⎪⎨⎪⎧y=33(x+2),y=-3(x-2),解得⎩⎨⎧x=1,y=3,即直线l1与直线l2的交点坐标为(1,3).2.圆C与x轴相切于T(1,0),与y轴正半轴交于A、B两点,且|AB|=2,则圆C的标准方程为( )A.(x-1)2+(y-2)2=2B.(x-1)2+(y-2)2=2C.(x+1)2+(y+2)2=4D.(x-1)2+(y-2)2=4解析:选A.由题意得,圆C的半径为1+1=2,圆心坐标为(1,2),所以圆C的标准方程为(x-1)2+(y-2)2=2,故选A.3.已知圆M :x 2+y 2-2ay =0(a >0)截直线x +y =0所得线段的长度是22,则圆M 与圆N :(x -1)2+(y -1)2=1的位置关系是( )A .内切B .相交C .外切D .相离解析:选B .圆M :x 2+y 2-2ay =0(a >0)可化为x 2+(y -a )2=a 2,由题意,M (0,a )到直线x +y =0的距离d =a2,所以a 2=a 22+2,解得a =2.所以圆M :x 2+(y -2)2=4,所以两圆的圆心距为2,半径和为3,半径差为1,故两圆相交.4.(2019·皖南八校联考)圆C 与直线2x +y -11=0相切,且圆心C 的坐标为(2,2),设点P 的坐标为(-1,y 0).若在圆C 上存在一点Q ,使得∠CPQ =30°,则y 0的取值范围是( )A .[-12,92]B .[-1,5]C .[2-11,2+11]D .[2-23,2+23]解析:选C .由点C (2,2)到直线2x +y -11=0的距离为|4+2-11|5=5,可得圆C 的方程为(x -2)2+(y -2)2=5.若存在这样的点Q ,当PQ 与圆C 相切时,∠CPQ ≥30°,可得sin ∠CPQ =CQ CP=5CP≥sin 30°,即CP ≤25,则9+(y 0-2)2≤25,解得2-11≤y 0≤2+11.故选C .5.在平面直角坐标系内,过定点P 的直线l :ax +y -1=0与过定点Q 的直线m :x -ay +3=0相交于点M ,则|MP |2+|MQ |2=( )A .102B .10C .5D .10解析:选D .由题意知P (0,1),Q (-3,0),因为过定点P 的直线ax +y -1=0与过定点Q 的直线x -ay +3=0垂直,所以MP ⊥MQ ,所以|MP |2+|MQ |2=|PQ |2=9+1=10,故选D .6.(一题多解)(2019·河南郑州模拟)在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,直线x -ky +1=0与圆C :x 2+y 2=4相交于A ,B 两点,OM →=OA →+OB →,若点M 在圆C 上,则实数k 的值为( )A .-2B .-1C .0D .1解析:选C .法一:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x -ky +1=0,x 2+y 2=4得(k 2+1)y 2-2ky -3=0,则Δ=4k 2+12(k 2+1)>0,y 1+y 2=2k k 2+1,x 1+x 2=k (y 1+y 2)-2=-2k 2+1,因为OM →=OA →+OB →,故M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2k 2+1,2k k 2+1,又点M 在圆C 上,故4(k 2+1)2+4k 2(k 2+1)2=4,解得k =0.法二:由直线与圆相交于A ,B 两点,OM →=OA →+OB →,且点M 在圆C 上,得圆心C (0,0)到直线x -ky +1=0的距离为半径的一半,为1,即d =11+k2=1,解得k =0.二、填空题7.过点(2,0)引直线l 与曲线y =1-x 2相交于A ,B 两点,O 为坐标原点,当△AOB 的面积取最大值时,直线l 的斜率等于________.解析:令P (2,0),如图,易知|OA |=|OB |=1,所以S △AOB =12|OA |·|OB |·sin ∠AOB =12sin ∠AOB ≤12,当∠AOB =90°时,△AOB 的面积取得最大值,此时过点O 作OH ⊥AB 于点H , 则|OH |=22, 于是sin ∠OPH =|OH ||OP |=222=12,易知∠OPH 为锐角,所以∠OPH =30°,则直线AB 的倾斜角为150°,故直线AB 的斜率为tan 150°=-33. 答案:-338.已知圆O :x 2+y 2=4到直线l :x +y =a 的距离等于1的点至少有2个,则实数a 的取值范围为________.解析:由圆的方程可知圆心为(0,0),半径为2.因为圆O 到直线l 的距离等于1的点至少有2个,所以圆心到直线l 的距离d <r +1=2+1,即d =|-a |12+12=|a |2<3,解得a ∈(-32,32).答案:(-32,32)9.(2019·高考浙江卷)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 =________.解析:法一:设过点A (-2,-1)且与直线2x -y +3=0垂直的直线方程为l :x +2y +t=0,所以-2-2+t =0,所以t =4,所以l :x +2y +4=0.令x =0,得m =-2,则r =(-2-0)2+(-1+2)2= 5.法二:因为直线2x -y +3=0与以点(0,m )为圆心的圆相切,且切点为A (-2,-1),所以m +10-(-2)×2=-1,所以m =-2,r =(-2-0)2+(-1+2)2= 5.答案:-2 5三、解答题10.已知点M (-1,0),N (1,0),曲线E 上任意一点到点M 的距离均是到点N 的距离的3倍.(1)求曲线E 的方程;(2)已知m ≠0,设直线l 1:x -my -1=0交曲线E 于A ,C 两点,直线l 2:mx +y -m =0交曲线E 于B ,D 两点.当CD 的斜率为-1时,求直线CD 的方程.解:(1)设曲线E 上任意一点的坐标为(x ,y ), 由题意得(x +1)2+y 2=3·(x -1)2+y 2, 整理得x 2+y 2-4x +1=0,即(x -2)2+y 2=3为所求.(2)由题意知l 1⊥l 2,且两条直线均恒过点N (1,0).设曲线E 的圆心为E ,则E (2,0),设线段CD 的中点为P ,连接EP ,ED ,NP ,则直线EP :y =x -2.设直线CD :y =-x +t ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =x -2,y =-x +t ,解得点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫t +22,t -22, 由圆的几何性质,知|NP |=12|CD |=|ED |2-|EP |2,而|NP |2=⎝ ⎛⎭⎪⎫t +22-12+⎝ ⎛⎭⎪⎫t -222,|ED |2=3,|EP |2=⎝ ⎛⎭⎪⎫|2-t |22,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫t 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫t -222=3-(t -2)22,整理得t 2-3t =0,解得t =0或t =3, 所以直线CD 的方程为y =-x 或y =-x +3.11.在平面直角坐标系xOy 中,曲线y =x 2+mx -2与x 轴交于A ,B 两点,点C 的坐标为(0,1),当m 变化时,解答下列问题:(1)能否出现AC ⊥BC 的情况?说明理由;(2)证明过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值. 解:(1)不能出现AC ⊥BC 的情况,理由如下:设A (x 1,0),B (x 2,0),则x 1,x 2满足x 2+mx -2=0,所以x 1x 2=-2.又C 的坐标为(0,1),故AC 的斜率与BC 的斜率之积为-1x 1·-1x 2=-12,所以不能出现AC ⊥BC的情况.(2)证明:BC 的中点坐标为(x 22,12),可得BC 的中垂线方程为y -12=x 2(x -x 22).由(1)可得x 1+x 2=-m ,所以AB 的中垂线方程为x =-m2.联立⎩⎪⎨⎪⎧x =-m 2,y -12=x 2(x -x 22),又x 22+mx 2-2=0,可得⎩⎪⎨⎪⎧x =-m 2,y =-12.所以过A ,B ,C 三点的圆的圆心坐标为(-m2,-12),半径r =m 2+92.故圆在y 轴上截得的弦长为2r 2-(m2)2=3,即过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值.12.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,圆心在直线l 上.(1)若圆心C 也在直线y =x -1上,过点A 作圆C 的切线,求切线的方程; (2)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.解:(1)因为圆心在直线l :y =2x -4上,也在直线y =x -1上,所以解方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -4,y =x -1,得圆心C (3,2),又因为圆C 的半径为1,所以圆C 的方程为(x -3)2+(y -2)2=1,又因为点A (0,3),显然过点A ,圆C 的切线的斜率存在,设所求的切线方程为y =kx +3,即kx -y +3=0,所以|3k -2+3|k 2+12=1,解得k =0或k =-34, 所以所求切线方程为y =3或y =-34x +3,即y -3=0或3x +4y -12=0.(2)因为圆C 的圆心在直线l :y =2x -4上,所以设圆心C 为(a ,2a -4), 又因为圆C 的半径为1,则圆C 的方程为(x -a )2+(y -2a +4)2=1. 设M (x ,y ),又因为|MA |=2|MO |,则有x 2+(y -3)2=2x 2+y 2,整理得x 2+(y +1)2=4,其表示圆心为(0,-1),半径为2的圆,设为圆D ,所以点M 既在圆C 上,又在圆D 上,即圆C 与圆D 有交点,所以2-1≤a 2+(2a -4+1)2≤2+1,解得0≤a ≤125,所以圆心C 的横坐标a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,125.。
新高考数学二轮课件: 专题5 第1讲 直线与圆
6 [假设直线4x-3y=0与圆(x-1)2+(y-3)2=10相交所得的弦
为AB,∵圆的半径r=
10,圆心到直线的距离d=
5 -32+42
=1,
∴弦长|AB|=2× r2-d2=2 10-1=2×3=6.]
5.[一题多解]经过三点A(-1,0),B(3,0),C(1,2)的圆的方程为 ________.
2.(借助待定系数法求圆的方程)已知圆C关于y轴对称,经过点 A(1,0),且被x轴分成的两段弧长之比为1∶2,则圆C的方程为 ________.
x2+y±
332=43
[因为圆C关于y轴对称,
所以圆心C在y轴上,可设C(0,b),
设圆C的半径为r,则圆C的方程为x2+(y-b)2=r2.
(x-1)2+y2=4 [法一:(待定系数法)设圆的方程为x2+y2+Dx +Ey+F=0,将A(-1,0),B(3,0),C(1,2)的坐标代入圆的方程可得
1-D+F=0,
9+3D+F=0, 1+4+D+2E+F=0,
解得D=-2,E=0,F=-3,所以圆的
方程为(x-1)2+y2=4. 法二:(几何法)根据A,B两点的坐标特征可知圆心在直线x=1
1.(2016·全国卷Ⅲ)已知直线l:mx+y+3m- 3 =0与圆x2+y2 =12交于A,B两点,过A,B分别作l的垂线与x轴交于C,D两点.若 |AB|=2 3,则|CD|=________.
4 [由直线l:mx+y+3m- 3 =0知其过定点(-3, 3 ),圆心 O到直线l的距离为d=|3mm-2+13|.
上,设圆心坐标O(1,a),则圆的半径r= 4+a2 =|a-2|,所以a= 0,r=2,所以圆的方程为(x-1)2+y2=4.]
【南方凤凰台】2022届高考数学(江苏专用)二轮复习 专题五 解析几何 第1讲 直线与圆 (文科)
第1讲 直线与圆【自主学习】第1讲 直线与圆(本讲对应同学用书第43~46页)自主学习 回归教材1. (必修2 P83练习4改编)已知一条直线经过点P(1,2),且斜率与直线y =-2x +3 的斜率相等,则该直线的方程为 . 【答案】y =-2x +4【解析】设直线方程为y =-2x +b ,代入点P(1,2),得b =4,所以所求直线的方程为y =-2x +4.2. (必修2 P111练习8改编)若方程x 2+y 2+4mx -2y +4m 2-m =0 表示圆,则实数m 的取值范围为 . 【答案】(-1,+∞)【解析】由方程x 2+y 2+4mx -2y +4m 2-m =0,可得(x +2m )2+(y -1)2=m +1, 所以方程要表示圆,即有m +1>0,所以m >-1.3. (必修2 P114练习2改编)自点A(-1,4)作圆(x -2)2+(y -3)2=1 的切线l ,则切线l 的方程为 .【答案】y =4或3x +4y -13=0【解析】当直线l 垂直于x 轴时,直线l :x =-1与圆相离,不满足条件.当直线l 不垂直于x 轴时,设直线l 的方程为y -4=k (x +1),由于直线与圆相切,所以21+k =1,解得k =0,k =-34,因此,所求的方程为y =4或3x +4y -13=0.4. (必修2 P117习题10改编)圆x 2+y 2=9与圆x 2+y 2-4x +2y -3=0的公共弦的长为 .【答案】125【解析】两圆的圆心分别为(0,0),(2,-1),公共弦的方程为2x -y -3=0,原点到公共弦的距离d =5,所以公共弦长为2239-5⎛⎫ ⎪⎝⎭=125.5. (必修2 P117习题11改编)已知圆C 的方程为x 2+y 2=r 2,若圆C 上存在一点M(x 0,y 0),则经过点M(x 0,y 0)的切线方程为 . 【答案】x 0x +y 0y =r 2【解析】当点M(x 0,y 0)不在坐标轴上时,过点M 的切线的斜率存在且不为0.由于圆的切线垂直于过切点的半径,故所求切线的斜率为-00x y ,从而过点M 的切线方程为y -y 0=-00x y (x -x 0),整理得x 0x +y 0y =20x +20y ,又由于点M(x 0,y 0)在圆上,所以所求的切线方程为x 0x +y 0y =r 2.【要点导学】要点导学 各个击破直线、圆的方程例1 如图,在R t △ABC中,∠A为直角,AB 边所在直线的方程为x -3y -6=0,点T(-1,1)在直线AC 上,斜边中点为M(2,0).(例1)(1) 求BC边所在直线的方程;(2) 若动圆P过点N(-2,0),且与R t△ABC的外接圆相交所得公共弦长为4,求动圆P中半径最小的圆的方程.【分析】第一小问中先依据直线lAB 表示出直线lAC,再利用直线方程设出B,C两点的坐标,利用中点M,求出B,C两点的坐标,从而确定直线BC的方程.其次问先设出点P的坐标,并用其表示圆P的方程,再利用公共弦长为4,求出横纵坐标之间的关系,最终求出半径的最小值,即可得到所求圆的方程.【解答】(1) 由于AB边所在直线的方程为x-3y-6=0,AC与AB垂直,所以直线AC的斜率为-3.故AC边所在直线的方程为y-1=-3(x+1),即3x+y+2=0.设C为(x0,-3x0-2),由于M为BC中点,所以B(4-x0,3x0+2).将点B代入x-3y-6=0,解得x0=-45,所以C42-55⎛⎫⎪⎝⎭,.所以BC边所在直线方程为x+7y-2=0.(2) 由于R t△ABC斜边中点为M(2,0),所以M为R t△ABC外接圆的圆心.又AM=22,从而R t△ABC 外接圆的方程为(x-2)2+y2=8.设P(a,b),由于动圆P过点N,所以该圆的半径r=22(2)++a b,圆P的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2.由于圆P与圆M相交,则公共弦所在直线的方程m为(4-2a)x-2by+a2+b2-r2+4=0.由于公共弦长为4,r=22,所以M(2,0)到直线m的距离d=2,即22222|2(4-2)-4|(4-2)(2)++++a ab ra b=2,化简得b2=3a2-4a,所以r=22(2)++a b=244+a.当a=0时,r取最小值为2,此时b=0,圆的方程为x2+y2=4.【点评】对于直线和圆的方程的求解问题,一般都接受待定系数法,即依据所给条件特征恰当的选择方程,将几何性质转化为代数的方程,解方程即可.变式已知以点P为圆心的圆经过点A(-1,0)和B(3,4),线段AB的垂直平分线交圆P于点C 和D,且CD=410.(1) 求直线CD的方程;(2) 求圆P的方程.【解答】(1) 由于直线AB的斜率k=1,AB的中点坐标为(1,2).所以直线CD的方程为y-2=-(x-1),即x+y-3=0.(2) 设圆心P(a,b),则由点P在CD上得a+b-3=0. ①又由于直径CD=410,所以PA=210.所以(a+1)2+b2=40. ②由①②解得-356-2.==⎧⎧⎨⎨==⎩⎩a ab b,,或所以圆心P(-3,6)或P(5,-2),所以圆P的方程为(x+3)2+(y-6)2=40或(x-5)2+(y+2)2=40.直线与圆、圆与圆的位置关系例2 (2021·曲塘中学)已知圆心为C的圆满足下列条件:圆心C位于x轴正半轴上,与直线3x-4y+7=0相切,且被y轴截得的弦长为3C的面积小于13.(1) 求圆C的标准方程.(2) 设过点M(0,3)的直线l与圆C交于不同的两点A,B,以OA,OB为邻边作平行四边形OADB.是否存在这样的直线l,使得直线OD与MC恰好平行?若存在,试求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.【分析】(1) 依据圆心C位于x轴正半轴上,可设出圆的标准方程,然后利用直线与圆的位置关系列出方程组求解;(2) 假设存在这样的直线方程,则斜率必需满足相应的条件,依据平行四边形法则,可得出D点坐标与A,B两点坐标间的关系,从而通过OD与MC平行建立起关于斜率k的方程,从而求出斜率k的值.【解答】(1) 设圆C:(x-a)2+y2=r2(a>0),由题意知222|37|343+⎧=⎪+⎨⎪+=⎩ara r,,解得a=1或a=138,又由于S=πr2<13,所以a=1.所以圆C的标准方程为(x-1)2+y2=4.(2) 当斜率不存在时,直线l为x=0,不满足题意.当斜率存在时,设直线l:y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2),又由于l与圆C相交于不同的两点,联立223(-1)4=+⎧⎨+=⎩y kxx y,,消去y,得(1+k2)x2+(6k-2)x+6=0,所以Δ=(6k-2)2-24(1+k2)=12k2-24k-20>0,解得k<1-263或k>1+263,且x1+x2=-26-21+kk,y1+y2=k(x1+x2)+6=2261++kk,又OD=OA+OB=(x1+x2,y1+y2),MC=(1,-3),假设OD∥MC,则-3(x1+x2)=y1+y2,解得k=34,由于34∉2613⎛⎫-∞-⎪⎪⎝⎭,∪2613⎛⎫++∞⎪⎪⎝⎭,,所以假设不成立,所以不存在这样的直线l.【点评】推断直线与圆的位置关系时,若两方程已知或圆心到直线的距离易表达,则用几何法;若方程中含有参数,或圆心到直线的距离的表达较繁琐,则用代数法.能用几何法,尽量不用代数法.变式(2021·天一中学)已知A(-2,0),B(2,0),C(m,n).(1) 若m=1,n=3,求△ABC的外接圆的方程;(2) 若以线段AB为直径的圆O过点C(异于点A,B),直线x=2交直线AC于点R,线段BR的中点为D,试推断直线CD与圆O的位置关系,并证明你的结论.【分析】第(1)问已知三点在圆上,可设一般式利用待定系数法来求外接圆的方程;第(2)问要推断直线与圆的位置关系,可通过圆心到直线的距离和半径的关系进行推断.【解答】(1) 设所求圆的方程为x2+y2+D x+E y+F=0,由题意可得4-204201330⎧+=⎪++=⎨⎪++++=⎩D FD FD E F,,,解得D=E=0,F=-4,所以△ABC的外接圆方程为x2+y2-4=0,即x2+y2=4.(2) 由题意可知以线段AB为直径的圆的方程为x2+y2=4,设点R的坐标为(2,t),由于A,C,R三点共线,所以AC∥AR.而AC=(m+2,n),AR=(4,t),则4n=t(m+2),所以t=42+nm,所以点R的坐标为422⎛⎫⎪+⎝⎭nm,,点D的坐标为222⎛⎫⎪+⎝⎭nm,,所以直线CD的斜率为k=2-2-2+nnmm=2(2)-2-4+m n nm=2-4mnm.而m2+n2=4,所以m2-4=-n2,所以k=2-mnn=-mn,所以直线CD的方程为y-n=-mn(x-m),化简得mx+ny-4=0,所以圆心O到直线CD的距离d=22+m n=4=2=r,所以直线CD与圆O相切.与圆相关的定点、定值问题例3 在平面直角坐标系x O y中,已知圆C:x2+y2=r2和直线l:x=4(其中r为常数,且0<r<4),M为l上一动点,A1,A2为圆C与x轴的两个交点,直线MA1,MA2与圆C的另一个交点分别为点P,Q.(1) 若r=2,点M的坐标为(4,2),求直线PQ的方程;(2) 求证:直线PQ过定点,并求定点的坐标.【分析】第(1)小问只需要依据M,A1,A2这三点的坐标,求出P,Q两点的坐标即可.第(2)小问先设点M的坐标,再依据M,A1,A2这三点的坐标,求出P,Q两点的坐标得到直线PQ,再证明该直线过定点.【解答】(1) 当r =2,M(4,2)时, 则A 1(-2,0),A 2(2,0). 直线MA 1的方程为x -3y +2=0,联立224-320⎧+=⎨+=⎩x y x y ,,解得P 8655⎛⎫ ⎪⎝⎭,. 直线MA 2的方程为x -y -2=0,联立224--20⎧+=⎨=⎩x y x y ,,解得Q(0,-2). 由两点坐标得直线PQ 的方程为2x -y -2=0.(2) 由题设得A 1(-r ,0),A 2(r ,0).设M(4,t ),则直线MA 1的方程为y =4+tr (x +r ),直线MA 2的方程为y =4-tr (x -r ),联立222()4⎧+=⎪⎨=+⎪+⎩x y r t y x r r ,,解得P 222222(4)-2(4)(4)(4)⎛⎫++ ⎪++++⎝⎭r r rt tr r r t r t ,.联立222(-)4-⎧+=⎪⎨=⎪⎩x y r t y x r r ,,解得Q ()22222224(4)(4)(4)⎡⎤----⎢⎥-+-+⎣⎦tr r rt r r r t r t ,. 于是直线PQ 的斜率k PQ =22816--tt r ,直线PQ 的方程为y -222(4)(4)+++tr r r t =2222228(4)16--(4)⎡⎤+--⎢⎥++⎣⎦t r r rt x t r r t .由对称性可得,定点肯定在x 轴上.令y =0,得x =24r ,是一个与t 无关的常数,故直线PQ 过定点204⎛⎫ ⎪⎝⎭r ,. 【点评】直线过定点问题的处理方法有两种:一是先求出直线的方程,然后再推断定点的位置,最终依据点的位置求出定点坐标,难度在于依据点的坐标表示直线方程时,带了较多的参数,对含字母的等式的化简有较高要求.二是先特殊,即依据特殊的直线,求出定点的坐标,再用三点共线证明两个动点的直线也过该点,其次种方法运算量较小.变式 (2021·苏北四市期末)如图,在平面直角坐标系x O y 中,已知点A(-3,4),B(9,0),C ,D 分别为线段OA ,OB 上的动点,且满足AC=BD.(变式)(1) 若AC=4,求直线CD 的方程;(2) 求证:△OCD的外接圆恒过定点(异于原点O). 【解答】(1) 由于A(-3,4),所以22(-3)4+=5.又由于AC=4,所以OC=1,所以C 34-55⎛⎫⎪⎝⎭,.由BD=4,得D(5,0),所以直线CD 的斜率k =40-535--5⎛⎫ ⎪⎝⎭=-17,所以直线CD 的方程为y =-17(x -5),即x +7y -5=0.(2) 方法一:设C(-3m ,4m )(0<m ≤1),则OC=5m ,所以AC=OA-OC=5-5m . 由于AC=BD ,所以OD=OB-BD=5m +4, 所以点D 的坐标为(5m +4,0).又设△OCD的外接圆的方程为x 2+y 2+D x +E y +F=0,则有2220916-340(54)(54)0=⎧⎪+++=⎨⎪++++=⎩F m m mD mE F m m D F ,,,解得D=-(5m +4),F=0,E=-10m -3,所以△OCD的外接圆的方程为x 2+y 2-(5m +4)x -(10m +3)y =0,整理得x 2+y 2-4x -3y -5m (x +2y )=0,令22-4-3020⎧+=⎨+=⎩x y x y x y ,,所以=⎧⎨=⎩xy,(舍去)或2-1.=⎧⎨=⎩xy,所以△OCD的外接圆恒过定点(2,-1).方法二:设C(-3m,4m)(0<m≤1),则OC=5m,所以AC=OA-OC=5-5m. 由于AC=BD,所以OD=OB-BD=5m+4,所以点D的坐标为(5m+4,0).由于OC的中点为3-22⎛⎫⎪⎝⎭m m,,直线OC的斜率kOC=-43,所以线段OC的垂直平分线方程为y-2m=3342⎛⎫+⎪⎝⎭x m,即y=34x+258m.又由于线段OD的垂直平分线的方程为x=542+m,联立325544821035422+⎧⎧=+=⎪⎪⎪⎪⎨⎨++⎪⎪==⎪⎪⎩⎩my x m xmmyx,,得,,所以△OCD的外接圆的圆心坐标为5410322++⎛⎫⎪⎝⎭m m,,则半径r=225410322++⎛⎫⎛⎫+⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭m m,从而△OCD外接圆的标准方程为542+⎛⎫-⎪⎝⎭mx2+2103-2+⎛⎫⎪⎝⎭my=2542+⎛⎫⎪⎝⎭m+21032+⎛⎫⎪⎝⎭m,整理得x2+y2-(5m+4)x-(10m+3)y=0,即x2+y2-4x-3y-5m(x+2y)=0.令22-4-3020⎧+=⎨+=⎩x y x yx y,,所以=⎧⎨=⎩xy,(舍去)或2-1=⎧⎨=⎩xy,,所以△OCD的外接圆恒过定点(2,-1).1. (2021·宿迁一模)已知光线通过点M(-3,4),被直线l:x-y+3=0反射,反射光线通过点N(2,6),则反射光线所在直线的方程是.【答案】y=6x-6【解析】由题意得反射光线经过点M(-3,4)关于直线l的对称点Q(x,y)与点N(2,6),由-4-113-34-3022⎧=⎪=⎧⎪+⎨⎨=+⎩⎪+=⎪⎩yxxyx y,,解得,,所以Q(1,0),所以反射光线所在直线的方程为-0-1yx=6-02-1,即y=6x-6.2. (2021·无锡期末)已知点A(0,2)为圆M:x2+y2-2ax-2ay=0(a>0)外一点,圆M上存在点T使得∠MAT=45°,则实数a的取值范围是.【答案】3,1)【解析】圆M的方程可化为(x-a)2+(y-a)2=2a2,圆心为M(a,a)2a.当A,M,T三点共线时,∠MAT=0°最小,当AT与圆M相切时,∠MAT最大.圆M上存在点T,使得∠MAT=45°,只需要当∠MAT最大时,满足45°≤∠MAT<90°即可22(-0)(-2)+a a22-44+a a AT与圆M相切,所以sin∠MAT=MTMA222-44+aa a.由于45°≤∠MAT<90°,所以2≤sin∠MAT<1,所以22222-44+aa a<131≤a<1.3. (2021·南京三模)在平面直角坐标系x O y中,圆C的方程为(x-1)2+(y-1)2=9,直线l:y=kx+3与圆C相交于A,B两点,M为弦AB上一动点,若以M为圆心、2为半径的圆与圆C总有公共点,则实数k的取值范围为.【答案】3-4∞⎡⎫+⎪⎢⎣⎭,【解析】由题意得MC≥1对于任意的点M恒成立,由图形的对称性可知,只需点M位于AB的中点时存在即可.由点C(1,1)到直线l的距离得d21+k≥1,解得k≥-34.4. 如图,已知圆O :x 2+y 2=1与x 轴交于A ,B 两点,直线l :x =2,C 是圆O 上异于A ,B 的任意一点,直线AC 交l 于点D ,直线CB 交l 于点E ,摸索究以DE 为直径的圆M 是否经过某定点(与点C 的位置无关)?请证明你的结论.(第4题)【解答】由已知得A(-1,0),B(1,0), 由于AB 为圆O 的直径,所以AC⊥CB. 设直线AC 的斜率为k (k ≠0),则直线CB 的斜率为-1k ,于是直线AC 的方程为y =k (x +1),直线CB 的方程为y =-1k (x -1),分别与直线l :x =2联立方程组,解得D(2,3k ),E 12-⎛⎫ ⎪⎝⎭k ,.设圆M 上任意一点P(x ,y ),则DP =(x -2,y -3k ),EP =1-2⎛⎫+ ⎪⎝⎭x y k ,,由DP ·EP =0,得圆M 的方程为(x -2)2+(y -3k )1⎛⎫+ ⎪⎝⎭y k =0, 即x 2-4x +1+y 2+1-3⎛⎫ ⎪⎝⎭k k y =0, 由于取任意不为0的实数k ,上式恒成立,所以2023-4100⎧=⎧=±⎪⎨⎨+==⎪⎩⎩y x x x y ,,解得,, 即无论点C 如何变化,圆M 始终过定点(2+3,0)和(2-3,0).【融会贯穿】完善提高 融会贯穿典例 已知点O(0,0),点M 是圆(x +1)2+y 2=4上任意一点,问:x 轴上是否存在点A ,使得MO MA =12?若存在,求出点A 的坐标;若不存在,请说明理由.【思维引导】【规范解答】假设存在符合题意的点A(x 0,0),设M(x ,y ),则(x +1)2+y 2=4, 所以x 2+y 2=3-2x .由MO MA =12,得MA 2=4MO 2,所以(x -x 0)2+y 2=4(x 2+y 2),………………………………4分即3(x 2+y 2)+2x 0x -2x =0,所以3(3-2x )+2x 0x -20x =0,即(2x 0-6)x -(20x -9)=0……………………………………6分由于点M(x ,y )是圆上任意一点,所以0202-60-90.=⎧⎨=⎩x x ,…………8分所以x 0=3,………………………………………………………………………………9分所以存在点A(3,0),使得MO MA =12.………………………………………………10分变式1 如图,已知点M(x,y)与两定点O(0,0),A(3,0)的距离之比为12,那么点M的坐标应满足什么关系?(变式1)【解答】由题意得,MOMA=12,所以MA2=4MO2,所以(x-3)2+y2=4(x2+y2),即(x+1)2+y2=4.变式2 已知点O(0,0),A(3,0),点M是圆(x+1)2+y2=4上任意一点,问:是否存在这样的常数λ,使得MOMA=λ?若存在,求出常数λ的值;若不存在,请说明理由.【解答】假设存在符合题意的常数λ,设M(x,y),22MOMA=2222(-3)++x yx y=2222-69+++x yx y x,又(x+1)2+y2=4,所以x2+y2=3-2x.所以22MOMA=3-2(3-2)-69+xx x=3-212-8xx=14,所以MOMA=12,即λ=12.所以存在常数λ=12,使得MOMA=12.变式3 已知点M是圆(x+1)2+y2=4上任意一点,问:在x轴上是否存在两个定点P,Q,使得MP MQ=12?若存在,求出两个定点P,Q的坐标;若不存在,请说明理由.【解答】假设存在符合题意的定点P(x1,0),Q(x2,0),设M(x,y),则(x+1)2+y2=4,所以x2+y2=3-2x.由MPMQ=12,得MQ2=4MP2,所以(x-x2)2+y2=4[(x-x1)2+y2],即3(x2+y2)+(2x2-8x1)x+421x-22x=0,所以3(3-2x)+(2x2-8x1)x+421x-22x=0,即(2x2-8x1-6)x+421x-22x+9=0.由于点M(x,y)是圆上任意一点,所以21112212222-8-600-24-903-5.===⎧⎧⎧⎨⎨⎨+===⎩⎩⎩x x x xx x x x,,,解得或,所以存在点P(0,0),Q(3,0)或P(-2,0),Q(-5,0) ,使得MPMQ=12.变式4 已知点O(0,0),点M是圆(x+1)2+y2=4上任意一点,问:在x轴上是否存在不同于点O的定点A,使得MOMA为常数λ?若存在,求出点A的坐标及常数λ的值;若不存在,请说明理由.【解答】假设存在定点A(x0,0),使得MOMA=λ,设M(x,y),则(x+1)2+y2=4,所以x2+y2=3-2x.由MOMA=λ,得MO2=λ2MA2,所以x2+y2=λ2[(x-x0)2+y2],即(λ2-1)(x2+y2)-2λ2x0x+λ22x=0,所以(λ2-1)(3-2x)-2λ2x0x+λ22x=0,即2(λ2-1+λ2x0)x-3(λ2-1)-λ22x=0.由于点M(x,y)是圆上任意一点,所以222222(-1)0-3(-1)-0λλλλ⎧+=⎨=⎩xx,,由于x0≠0,所以31.2λ=⎧⎪⎨=⎪⎩x,所以存在点A(3,0),使得MOMA=12(常数).【点评】在平面上给定相异两点A,B,设点P在同一平面上,且满足PAPB=λ.当λ>0且λ≠1时,点P的轨迹是个圆,称之为阿波罗尼斯圆,简称“阿氏圆”.(λ=1时,点P的轨迹是线段AB的垂直平分线)温馨提示:趁热打铁,事半功倍.请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第27-28页.【课后检测】专题五解析几何第1讲直线与圆一、填空题1. (2022·镇江期末)“a=1”是“直线ax-y+2a=0与直线(2a-1)x+ay+a=0相互垂直”的条件.(填“充分不必要”、“必要不充分”、“充要”或“既不充分也不必要”)2. (2022·淮安、宿迁摸底)已知过点(2,5)的直线l被圆C:x2+y2-2x-4y=0截得的弦长为4,则直线l的方程为.3. (2021·苏州调研)已知圆C:(x-a)2+(y-a)2=1(a>0)与直线y=3x相交于P,Q两点,则当△CPQ的面积最大时,实数a的值为.4. (2021·苏州期末)已知圆M:(x-1)2+(y-1)2=4,直线l:x+y-6=0,A为直线l上一点,若圆M上存在两点B,C,使得∠BAC=60°,则点A的横坐标的取值范围是.5. (2022·安徽模拟)已知圆C1:(x-a)2+(y+2)2=4与圆C2:(x+b)2+(y+2)2=1相外切,则ab的最大值为.6. (2021·盐城三模)已知动直线y=k(x)与曲线yA,B两点,O为坐标原点,则当△AOB的面积取得最大值时,k的值为. 7. (2021·南通、扬州、泰州三调)在平面直角坐标系x O y中,过点P(-5,a)作圆x2+y2-2ax+2y-1=0的两条切线,切点分别为M(x1,y1),N(x2,y2),且2121--y yx x+1212-2++x xy y=0,则实数a的值为.8. 在平面直角坐标系x O y中,已知点P(3,0)在圆C:x2+y2-2mx-4y+m2-28=0内,动直线AB过点P且交圆C于A,B两点,若△ABC的面积的最大值为16,则实数m的取值范围为.二、解答题9. (2022·扬州期中)在平面直角坐标系x O y中,已知圆M:x2+y2-8x+6=0,过点P(0,2)且斜率为k 的直线与圆M相交于不同的两点A,B,线段AB的中点为N.(1) 求斜率k的取值范围;(2) 若ON∥MP,求k的值.10. 在平面直角坐标系中,已知圆C1:x2+y2-2mxmy+3m2=0,圆C2:x2+y2+4m x-3m=0,其中m∈R,m≠0.(1) 当两圆的圆心距最小时,试推断两圆的位置关系.(2) 是否存在定直线与圆C1总相切?若存在,求出全部定直线的方程;若不存在,请说明理由. 11. 在平面直角坐标系x O y中,直线x-y+1=0截以原点O.(1) 求圆O的方程.(2) 若直线l与圆O相切于第一象限,且与坐标轴交于点D,E,当DE长最小时,求直线l的方程.(3) 设M,P是圆O上任意两点,点M关于x轴的对称点为N,若直线MP,NP分别交x轴于点(m,0)和(n,0),问:mn是否为定值?若是,恳求出该定值;若不是,请说明理由.【课后检测答案】专题五解析几何第1讲直线与圆1. 充分不必要【解析】由于两直线相互垂直,所以a·(2a-1)+(-1)·a=0,所以2a2-2a=0,所以a=0或1.2. x-2=0或4x-3y+7=0 【解析】x2+y2-2x-4y=0化成标准式为(x-1)2+(y-2)2=5.由于截得弦长为4小于直径,故该直线必有两条且圆心到直线的距离为d当斜率不存在时,l:x=2,明显符合要求;当斜率存在时,l:y-5=k(x-2),d,解得k=43,故直线l的方程为4x-3y+7=0.3. 【解析】由于△CPQ的面积等于12sin∠PCQ,所以当∠PCQ=90°时,△CPQ的面积最大,此时圆心到直线y=3x的距离为,因此a=.4. [1,5] 【解析】首先,直线l与圆M相离,所以点A在圆M外.设AP,AQ分别与圆M相切于点P,Q,则∠PAQ≥∠BAC=60°,从而∠MAQ≥30°.由于MQ=2,所以MA≤4.设A(x0,6-x0),则MA2=(x0-1)2+(6-x0-1)2≤16,解得1≤x0≤5.5. 94【解析】由两圆外切时圆心距等于半径之和,得|a+b|=3,所以ab≤22+⎛⎫⎪⎝⎭a b=2||4+a b=94.6. -【解析】由于yx2+y2=1(y≥0),而S△AOB=12×12×sin∠AOB≤12,所以(S△AOB)max=12,此时△AOB为等腰直角三角形,从而点O到直线AB的距离为k=±(正值不合题意,舍去).7. 3或-2 【解析】方法一:由2121--y yx x+1212-2++x xy y=0,得2121--y yx x·12122-12++y yx x=-1,所以点(1,0)在直线PC上,其中C是圆心,所以2-2a+2×51++aa=0,可解得a=3或-2.经检验:当a=3或-2时,点P在圆外,符合条件.方法二:221111222222-22-10-22-10⎧++=⎨++=⎩x y ax yx y ax y,,两式相减,得(x1-x2)(x1+x2)+(y1-y2)(y1+y2)-2a(x1-x2)+2(y1-y2)=0,x1+x2+1212--y yx x(y1+y2)-2a+2×1212--y yx x=0,由2121--y yx x+1212-2++x xy y=0得2121--y yx x(y1+y2)=-(x1+x2-2),代入上式得2-2a+2×1212--y yx x=0.又1212--y yx x=51++aa,代入上式,得2-2a+2×51++aa=0,可解得a=3或-2.经检验:当a=3或-2时,点P在圆外,符合条件.,)【解析】圆C的标准方程为(x-m)2+(y-2)2=32,圆心为C(m,2),半径为当△ABC的面积的最大值为16时,∠ACB=90°,此时点C到AB的距离为4,,即16≤(m-3)2+(0-2)2<32,解得m,即m∈(3,9. (1) 方法一:圆的方程可化为(x-4)2+y2=10,直线可设为y=kx+2,即kx-y+2=0.圆心M到直线的距离d,依题意得d,即(4k+2)2<10(k2+1),解得-3<k<1 3,所以斜率k的取值范围是1-33⎛⎫ ⎪⎝⎭,.方法二:由22-8602⎧++=⎨=+⎩x y xy kx,,得(k2+1)x2+4(k-2)x+10=0,依题意Δ=[4(k-2)]2-40(k2+1)>0,解得-3<k<1 3,所以斜率k的取值范围是1-33⎛⎫ ⎪⎝⎭,.(2) 方法一:由于ON∥MP,且直线MP的斜率为-12,故直线ON:y=-12x.由1-22⎧=⎪⎨⎪=+⎩y xy kx,,得N42-2121⎛⎫⎪++⎝⎭k k,.又N是AB中点,所以MN⊥AB,即2214--421++kk=-1k,解得k=-4 3.方法二:设A(x1,y1),B(x2,y2),则N121222++⎛⎫⎪⎝⎭x x y y,.由22-8602⎧++=⎨=+⎩x y xy kx,,得(k2+1)x2+4(k-2)x+10=0,所以x1+x2=-24(-2)1+kk.又ON∥MP,且直线MP的斜率为-12,所以121222++y yx x=-12,即1212++y yx x=-12,即1212()4+++k x xx x=-12,所以224(-2)-414(-2)-1⎡⎤+⎢⎥+⎣⎦+kkkkk=-12,解得k=-43.方法三:点N的坐标同时满足21-21--4⎧⎪=+⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩y kxy xyx k,,,解此方程组,消去x,y,得k=-43.10. (1) 由题意知,C1(mm),C22-0⎛⎫⎪⎝⎭m,.圆心距d由于4m2+24m,当且仅当4m2=24m,即m=±1时,取等号.所以当m=±1时,圆心距d的最小值为当m=1时,此时圆C1的半径r1=1,圆C2的半径r2,所以圆心距|r 1-r 2|<d <r 1+r 2,两圆相交;当m =-1时,此时圆C 1的半径r 1=1,圆C 2的半径r 2=1, 所以圆心距d >r 1+r 2,两圆相离.(2) ①当直线的斜率不存在时,所求定直线方程为x =0; ②当直线的斜率存在时,设该定直线的方程为y =kx +b , 由题意得,圆心C 1(m)到直线kx -y +b =0的距离等于|m |,=|m |恒成立,整理得(km +b =0恒成立, 所以k,且b =0,解得k=,所求定直线方程为y=x . 综上,存在直线x =0和y=3x 与动圆C 1总相切.11. (1) 由于点O 到直线x -y +1=0的距离dO故圆O 的方程为x 2+y 2=2.(2) 设直线l 的方程为x a +yb =1(a >0,b >0),即bx +ay -ab =0. 由直线l 与圆O21a +21b =12.DE 2=a 2+b 2=2(a 2+b 2)2211⎛⎫+ ⎪⎝⎭a b ≥8,当且仅当a =b =2时取等号,此时直线l 的方程为x +y -2=0. 所以当DE 长最小时,直线l 的方程为x +y -2=0.(3) 设点M(x 1,y 1),P(x 2,y 2),则N(x 1,-y 1),21x +21y =2,22x +22y =2,直线MP 与x 轴交点为122121-,0-⎛⎫ ⎪⎝⎭x y x y y y ,则m =122121--x y x y y y , 直线NP 与x 轴交点为122121,0⎛⎫+ ⎪+⎝⎭x y x y y y ,则n =122121++x y x y y y , 所以mn =122121--x y x y y y ·122121++x y x y y y=222212212221--x y x y y y=222212212221(2-)-(2-)-y y y y y y =2,故mn 为定值2.。
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第1讲 直线与圆高考定位 1.直线方程、圆的方程、两直线的平行与垂直、直线与圆的位置关系是本讲高考的重点;2.考查的主要内容包括求直线(圆)的方程、点到直线的距离、直线与圆的位置关系判断、简单的弦长与切线问题,多为选择题、填空题.真 题 感 悟1.(2016·全国Ⅱ卷)圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,则a =( )A.-43B.-34C. 3D.2解析 圆x 2+y 2-2x -8y +13=0化为标准方程为(x -1)2+(y -4)2=4,故圆心为(1,4).由题意,得d =|a +4-1|a 2+1=1,解得a =-43. 答案 A2.(2016·山东卷)已知圆M :x 2+y 2-2ay =0(a >0)截直线x +y =0所得线段的长度是22,则圆M 与圆N :(x -1)2+(y -1)2=1的位置关系是( )A.内切B.相交C.外切D.相离解析 圆M :x 2+y 2-2ay =0(a >0)可化为x 2+(y -a )2=a 2,由题意,d =a 2,所以有a 2=a 22+2,解得a =2. 所以圆M :x 2+(y -2)2=22,圆心距为2,半径和为3,半径差为1,所以两圆相交.3.(2016·全国Ⅰ卷)设直线y =x +2a 与圆C :x 2+y 2-2ay -2=0相交于A ,B 两点,若|AB |=23,则圆C 的面积为________.解析 圆C 的标准方程为x 2+(y -a )2=a 2+2,圆心为C (0,a ),点C 到直线y =x +2a 的距离为d =|0-a +2a |2=|a |2. 又由|AB |=23,得⎝ ⎛⎭⎪⎫2322+⎝ ⎛⎭⎪⎫|a |22=a 2+2,解得a 2=2,所以圆C 的面积为π(a 2+2)=4π.答案 4π4.(2017·天津卷)设抛物线y 2=4x 的焦点为F ,准线为l .已知点C 在l 上,以C 为圆心的圆与y 轴的正半轴相切于点A .若∠FAC =120°,则圆的方程为________. 解析 由题意知该圆的半径为1,设圆心C (-1,a )(a >0),则A (0,a ).又F (1,0),所以AC→=(-1,0),AF →=(1,-a ). 由题意知AC →与AF →的夹角为120°,得cos 120°=-11×1+a 2=-12,解得a = 3.所以圆的方程为(x +1)2+(y -3)2=1. 答案 (x +1)2+(y -3)2=1考 点 整 合1.两条直线平行与垂直的判定若两条不重合的直线l 1,l 2的斜率k 1,k 2存在,则l 1∥l 2⇔k 1=k 2,l 1⊥l 2⇔k 1k 2=-1.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在.2.两个距离公式(1)两平行直线l 1:Ax +By +C 1=0与l 2:Ax +By +C 2=0间的距离d =|C 1-C 2|A 2+B 2. (2)点(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2.(1)圆的标准方程:(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0),圆心为(a ,b ),半径为r .(2)圆的一般方程:x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0),圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 2,-E 2,半径为r =D 2+E 2-4F 2. 4.直线与圆的位置关系的判定(1)几何法:把圆心到直线的距离d 和半径r 的大小加以比较:d <r ⇔相交;d =r ⇔相切;d >r ⇔相离.(2)代数法:将圆的方程和直线的方程联立起来组成方程组,利用判别式Δ来讨论位置关系:Δ>0⇔相交;Δ=0⇔相切;Δ<0⇔相离.热点一 直线的方程【例1】 (1)设a ∈R ,则“a =-2”是直线l 1:ax +2y -1=0与直线l 2:x +(a +1)y +4=0平行的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件(2)(2017·山东省实验中学二模)过点P (2,3)的直线l 与x 轴、y 轴正半轴分别交于A ,B 两点,O 为坐标原点,则S △OAB 的最小值为________.解析 (1)当a =-2时,l 1:-2x +2y -1=0,l 2:x -y +4=0,显然l 1∥l 2. 当l 1∥l 2时,由a (a +1)=2且a +1≠-8得a =1或a =-2,所以a =-2是l 1∥l 2的充分不必要条件. (2)依题意,设直线l 的方程为x a +y b =1(a >0,b >0).∵点P (2,3)在直线l 上.∴2a +3b =1,则ab =3a +2b ≥26ab ,故ab ≥24,当且仅当3a =2b (即a =4,b =6)时取等号.因此S △AOB =12ab ≥12,即S △AOB 的最小值为12.答案 (1)A (2)12探究提高 1.求解两条直线平行的问题时,在利用A 1B 2-A 2B 1=0建立方程求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的可能性.2.求直线方程时应根据条件选择合适的方程形式利用待定系数法求解,同时要考虑直线斜率不存在的情况是否符合题意.【训练1】 (1)(2017·贵阳质检)已知直线l 1:mx +y +1=0,l 2:(m -3)x +2y -1=0,则“m =1”是“l 1⊥l 2”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)在△ABC 中,A (1,1),B (m ,m )(1<m <4),C (4,2),则当△ABC 的面积最大时,m =________.解析 (1)“l 1⊥l 2”的充要条件是“m (m -3)+1×2=0⇔m =1或m =2”,因此“m =1”是“l 1⊥l 2”的充分不必要条件.(2)由两点间距离公式可得|AC |=10,直线AC 的方程为x -3y +2=0,所以点B 到直线AC 的距离d =|m -3m +2|10, 则S △ABC =12|AC |d =12|m -3m +2|=12⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎝⎛⎭⎪⎫m -322-14,又1<m <4,所以1<m <2, 所以当m =32,即m =94时,S 取得最大值.答案 (1)A (2)94热点二 圆的方程【例2-1】 (1)(2016·天津卷)已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点M (0,5)在圆C 上,且圆心到直线2x -y =0的距离为455,则圆C 的方程为________.(2)(2015·全国Ⅰ卷)一个圆经过椭圆x 216+y 24=1的三个顶点,且圆心在x 轴的正半轴上,则该圆的标准方程为________.解析 (1)∵圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,设C (a ,0),且a >0.则圆心C 到直线2x -y =0的距离d =|2a -0|5=455,解得a =2. ∴圆C 的半径r =|CM |=(2-0)2+(0-5)2=3,因此圆C 的方程为(x -2)2+y 2=9.(2)由题意知,椭圆顶点的坐标为(0,2),(0,-2),(-4,0),(4,0).由圆心在x 轴的正半轴上知圆过顶点(0,2),(0,-2),(4,0).设圆的标准方程为(x -m )2+y 2=r 2,则有⎩⎪⎨⎪⎧m 2+4=r 2,(4-m )2=r 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =32,r 2=254, 所以圆的标准方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254. 答案 (1)(x -2)2+y 2=9 (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254 探究提高 1.直接法求圆的方程,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.待定系数法求圆的方程:(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.温馨提醒 解答圆的方程问题,应注意数形结合,充分运用圆的几何性质.【训练2】 (1)(2015·全国Ⅱ卷)过三点A (1,3),B (4,2),C (1,-7)的圆交y 轴于M ,N 两点,则|MN |=( ) A.2 6B.8C.4 6D.10(2)圆心在直线x -2y =0上的圆C 与y 轴的正半轴相切,圆C 截x 轴所得的弦的长为23,则圆C 的标准方程为________.解析 (1)由已知,得AB→=(3,-1),BC →=(-3,-9),则AB →·BC →=3×(-3)+ (-1)×(-9)=0,所以AB→⊥BC →,即AB ⊥BC ,故过三点A ,B ,C 的圆以AC 为直径,得其方程为(x -1)2+(y +2)2=25.令x =0,得(y +2)2=24,∴y 1=-2-26,y 2=-2+26,因此|MN |=|y 1-y 2|=4 6.(2)设圆心⎝ ⎛⎭⎪⎫a ,a 2(a >0),半径为a . 由勾股定理得(3)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 22=a 2,解得a =2. 所以圆心为(2,1),半径为2,所以圆C 的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=4.答案 (1)C (2)(x -2)2+(y -1)2=4热点三 直线与圆的位置关系命题角度1 圆的切线问题【例3-1】 (2017·郑州调研)在平面直角坐标系xOy 中,以点A (1,0)为圆心且与直线mx -y -2m -1=0(m ∈R )相切的所有圆中,半径最大的圆的标准方程为________.解析 直线mx -y -2m -1=0恒过定点P (2,-1),当AP 与直线mx -y -2m -1=0垂直,即点P (2,-1)为切点时,圆的半径最大,∴半径最大的圆的半径r =(1-2)2+(0+1)2= 2.故所求圆的标准方程为(x -1)2+y 2=2.答案 (x -1)2+y 2=2命题角度2 圆的弦长相关计算【例3-2】 (1)(2017·菏泽二模)已知圆C 的方程是x 2+y 2-8x -2y +8=0,直线l :y =a (x -3)被圆C 截得的弦长最短时,直线l 方程为________.(2)(2016·全国Ⅲ卷) 已知直线l :x -3y +6=0与圆x 2+y 2=12交于A ,B 两点,过A ,B 分别作l 的垂线与x 轴交于C ,D 两点,则|CD |=________.解析 (1)圆C 的标准方程为(x -4)2+(y -1)2=9,∴圆C 的圆心C (4,1),半径r =3.又直线l :y =a (x -3)过定点P (3,0),则当直线y =a (x -3)与直线CP 垂直时,被圆C 截得的弦长最短.因此a ·k CP =a ·1-04-3=-1,∴a =-1. 故所求直线l 的方程为y =-(x -3),即x +y -3=0.(2)由圆x 2+y 2=12知圆心O (0,0),半径r =23,∴圆心(0,0)到直线x -3y +6=0的距离d =61+3=3,|AB |=212-32=2 3.过C 作CE ⊥BD 于E .如图所示,则|CE |=|AB |=2 3.∵直线l 的方程为x -3y +6=0,∴直线l 的倾斜角∠BPD =30°,从而∠BDP =60°,因此|CD |=|CE |sin 60°=23sin 60°=4.答案 (1)x +y -3=0 (2)4探究提高 1.研究直线与圆的位置关系最常用的解题方法为几何法,将代数问题几何化,利用数形结合思想解题.2.与弦长有关的问题常用几何法,即利用圆的半径r ,圆心到直线的距离d ,及半弦长l 2,构成直角三角形的三边,利用其关系来处理.【训练3】 (2016·江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知以M 为圆心的圆M :x 2+y 2-12x -14y +60=0及其上一点A (2,4).(1)设圆N 与x 轴相切,与圆M 外切,且圆心N 在直线x =6上,求圆N 的标准方程;(2)设平行于OA 的直线l 与圆M 相交于B ,C 两点,且|BC |=|OA |,求直线l 的方程;(3)设点T (t ,0)满足:存在圆M 上的两点P 和Q ,使得TA→+TP →=TQ →,求实数t 的取值范围.解 (1)圆M 的方程化为标准形式为(x -6)2+(y -7)2=25,圆心M (6,7),半径r =5,由题意,设圆N 的方程为(x -6)2+(y -b )2=b 2(b >0), 且(6-6)2+(b -7)2=b +5.解得b =1,∴圆N 的标准方程为(x -6)2+(y -1)2=1.(2)∵k OA =2,∴可设直线l 的方程为y =2x +m ,即2x -y +m =0.又|BC |=|OA |=22+42=25,由题意,圆M 的圆心M (6,7)到直线l 的距离为d =52-⎝ ⎛⎭⎪⎫|BC |22=25-5=25, 即|2×6-7+m |22+(-1)2=25,解得m =5或m =-15. ∴直线l 的方程为2x -y +5=0或2x -y -15=0.(3)由TA →+TP →=TQ →,则四边形AQPT 为平行四边形,又∵P ,Q 为圆M 上的两点,∴|PQ |≤2r =10.∴|TA |=|PQ |≤10,即(t -2)2+42≤10,解得2-221≤t ≤2+221.故所求t 的范围为[2-221,2+221].1.解决直线方程问题应注意:(1)要注意几种直线方程的局限性.点斜式、两点式、斜截式要求直线不能与x 轴垂直.而截距式方程不能表示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线.(2)求直线方程要考虑直线斜率是否存在.(3)求解两条直线平行的问题时,在利用A 1B 2-A 2B 1=0建立方程求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的可能性.2.求圆的方程两种主要方法:(1)直接法:利用圆的性质、直线与圆、圆与圆的位置关系,数形结合直接求出圆心坐标、半径,进而求出圆的方程.(2)待定系数法:先设出圆的方程,再由条件构建系数满足的方程(组)求得各系数,进而求出圆的方程.3.直线与圆相关问题的两个关键点(1)三个定理:切线的性质定理、切线长定理和垂径定理.(2)两个公式:点到直线的距离公式d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B2,弦长公式|AB |=2r 2-d 2(弦心距d ). 4.直线(圆)与圆的位置关系的解题思路(1)讨论直线与圆及圆与圆的位置关系时,要注意数形结合,充分利用圆的几何性质寻找解题途径,减少运算量.研究直线与圆的位置关系主要通过圆心到直线的距离与半径的比较来实现,两个圆的位置关系的判断依据是两圆心距离与两半径差与和的比较.(2)直线与圆相切时利用“切线与过切点的半径垂直,圆心到切线的距离等于半径”建立切线斜率的等式,所以求切线方程时主要选择点斜式,过圆外一点求解切线段长可转化为圆心到圆外点距离,利用勾股定理计算.一、选择题1.(2017·昆明诊断)已知命题p:“m=-1”,命题q:“直线x-y=0与直线x +m2y=0互相垂直”,则命题p是命题q的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要解析“直线x-y=0与直线x+m2y=0互相垂直”的充要条件是1×1+(-1)·m2=0⇔m=±1.∴命题p是命题q的充分不必要条件.答案 A2.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=0B.2x+y-7=0C.x-2y-5=0D.x-2y-7=0解析依题意知,点(3,1)在圆(x-1)2+y2=r2上,且为切点.∵圆心(1,0)与切点(3,1)连线的斜率为12,所以切线的斜率k=-2.故圆的切线方程为y-1=-2(x-3),即2x+y-7=0.答案 B3.(2017·济南调研)若直线x-y+m=0被圆(x-1)2+y2=5截得的弦长为23,则m的值为()A.1B.-3C.1或-3D.2解析∵圆(x-1)2+y2=5的圆心C(1,0),半径r= 5.又直线x-y+m=0被圆截得的弦长为2 3.∴圆心C到直线的距离d=r2-(3)2=2,因此|1-0+m|12+(-1)2=2,∴m=1或m=-3.答案 C4.(2015·全国Ⅱ卷)已知三点A (1,0),B (0,3),C (2,3),则△ABC 外接圆的圆心到原点的距离为( )A.53B.213C.253D.43解析 设圆的一般方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,∴⎩⎪⎨⎪⎧1+D +F =0,3+3E +F =0,7+2D +3E +F =0,∴⎩⎪⎨⎪⎧D =-2,E =-433,F =1, ∴△ABC 外接圆的圆心为⎝⎛⎭⎪⎫1,233, 因此圆心到原点的距离d =12+⎝ ⎛⎭⎪⎫2332=213. 答案 B5.(2017·汉中模拟)已知过点(-2,0)的直线与圆C :x 2+y 2-4x =0相切于点P (P 在第一象限内),则过点P 且于直线3x -y =0垂直的直线l 的方程为( )A.x +3y -2=0B.x +3y -4=0C.3x +y -2=0D.x +3y -6=0 解析 圆C :x 2+y 2-4x =0的标准方程(x -2)2+y 2=4,∴圆心C (2,0),半径r =2.又过点(-2,0)的直线与圆C 相切于第一象限,∴易知倾斜角θ=30°,切点P (1,3),设直线l 的方程为x +3y +c =0,代入点P (1,3),得c =-4.∴直线l 的方程为x +3y -4=0.答案 B二、填空题6.(2017·广安调研)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________.解析 易知点(1,1)在圆内,且直线l 的斜率k 存在,则直线l 的方程为y -1=k (x -1),即kx -y +1-k =0.又|AB |=4,r =3,∴圆心(2,3)到l 的距离d =32-22= 5. 因此|k -2|k 2+(-1)2=5,解得k =-12.∴直线l 的方程为x +2y -3=0.答案 x +2y -3=07.(2017·北京卷)已知点P 在圆x 2+y 2=1上,点A 的坐标为(-2,0),O 为原点,则AO→·AP →的最大值为________. 解析 法一 由题意知,AO→=(2,0),令P (cos α,sin α),则AP →=(cos α+2,sin α).AO →·AP →=(2,0)·(cos α+2,sin α)=2cos α+4≤6,故AO→·AP →的最大值为6. 法二 由题意知,AO→=(2,0),令P (x ,y ),-1≤x ≤1, 则AO →·AP →=(2,0)·(x +2,y )=2x +4≤6,故AO→·AP →的最大值为6. 答案 68.(2017·池州模拟)某学校有2 500名学生,其中高一1 000人,高二900人,高三600人,为了了解学生的身体健康状况,采用分层抽样的方法,若从本校学生中抽取100人,从高一和高三抽取样本数分别为a ,b ,且直线ax +by +8=0与以A (1,-1)为圆心的圆交于B ,C 两点,且∠BAC =120°,则圆C 的方程为________.解析 由题意,1002 500=a 1 000=b 600,∴a =40,b =24,∴直线ax +by +8=0,即5x +3y +1=0,A (1,-1)到直线的距离为|5-3+1|25+9=334, ∵直线ax +by +8=0与以A (1,-1)为圆心的圆交于B ,C 两点,且∠BAC =120°,∴r =634, ∴圆C 的方程为(x -1)2+(y +1)2=1817.答案 (x -1)2+(y +1)2=1817三、解答题9.已知点A (3,3),B (5,2)到直线l 的距离相等,且直线l 经过两直线l 1:3x -y -1=0和l 2:x +y -3=0的交点,求直线l 的方程.解 解方程组⎩⎨⎧3x -y -1=0,x +y -3=0,得交点P (1,2). ①若点A ,B 在直线l 的同侧,则l ∥AB .而k AB =3-23-5=-12, 由点斜式得直线l 的方程为y -2=-12(x -1),即x +2y -5=0.②若点A ,B 分别在直线l 的异侧,则直线l 经过线段AB 的中点⎝ ⎛⎭⎪⎫4,52, 由两点式得直线l 的方程为y -2x -1=52-24-1, 即x -6y +11=0.综上所述,直线l 的方程为x +2y -5=0或x -6y +11=0.10.(2015·全国Ⅰ卷)已知过点A (0,1)且斜率为k 的直线l 与圆C :(x -2)2+(y -3)2=1交于M ,N 两点.(1)求k 的取值范围;(2)若OM→·ON →=12,其中O 为坐标原点,求|MN |. 解 (1)由题设,可知直线l 的方程为y =kx +1,因为l 与C 交于两点,所以|2k -3+1|1+k 2<1. 解得4-73<k <4+73.所以k 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫4-73,4+73. (2)设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).将y =kx +1代入方程(x -2)2+(y -3)2=1,整理得(1+k 2)x 2-4(1+k )x +7=0. 所以x 1+x 2=4(1+k )1+k 2,x 1x 2=71+k 2. OM →·ON →=x 1x 2+y 1y 2=(1+k 2)x 1x 2+k (x 1+x 2)+1=4k (1+k )1+k 2+8. 由题设可得4k (1+k )1+k 2+8=12,解得k =1, 所以l 的方程为y =x +1.故圆心C 在l 上,所以|MN |=2.11.(2017·全国Ⅲ卷)在直角坐标系xOy 中,曲线y =x 2+mx -2与x 轴交于A ,B 两点,点C 的坐标为(0,1).当m 变化时,解答下列问题:(1)能否出现AC ⊥BC 的情况?说明理由;(2)证明过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值.(1)解 不能出现AC ⊥BC 的情况,理由如下:设A (x 1,0),B (x 2,0),则x 1,x 2是方程x 2+mx -2=0的根,所以x 1+x 2=-m ,x 1x 2=-2,又C 的坐标为(0,1),则AC →·BC →=(-x 1,1)·(-x 2,1)=x 1x 2+1=-2+1=-1≠0,所以不能出现AC ⊥BC 的情况.(2)证明 法一 过A ,B ,C 三点的圆的圆心必在线段AB 垂直平分线上,设圆心E (x 0,y 0),由(1)知x 0=x 1+x 22=-m 2.由|EA |=|EC |得⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22-x 12+y 20=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 222+(y 0-1)2,化简得y 0=1+x 1x 22=-12. 所以圆E 的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +m 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +122=⎝ ⎛⎭⎪⎫-m 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫-12-12. 令x =0得y 1=1,y 2=-2,所以过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为1-(-2)=3.所以过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值.法二 设过A ,B ,C 三点的圆与y 轴的另一个交点为D ,由x 1x 2=-2可知原点O 在圆内.由相交弦定理可得|OD ||OC |=|OA ||OB |=|x 1||x 2|=2,又|OC |=1,所以|OD |=2, 所以过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为|OC |+|OD |=3,为定值.。