高考数学专题七立体几何第练直线与圆、圆与圆的位置关系练习解析

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高考数学训练含答案解析——直线与圆、圆与圆的位置关系

课时作业 A 组——基础对点练1．圆心为(4,0)且与直线3x －y ＝0相切的圆的方程为( ) A ．(x －4)2＋y 2＝1 B ．(x －4)2＋y 2＝12 C ．(x －4)2＋y 2＝6D ．(x ＋4)2＋y 2＝9解析：由题意，知圆的半径为圆心到直线3x －y ＝0的距离，即r ＝|3×4－0|3＋1＝23，结合圆心坐标可知，圆的方程为(x －4)2＋y 2＝12，故选B. 答案：B2．(2018·石家庄质检)若a ，b 是正数，直线2ax ＋by －2＝0被圆x 2＋y 2＝4截得的弦长为23，则t ＝a 1＋2b 2取得最大值时a 的值为( ) A.12 B ．32 C.34D ．34解析：因为圆心到直线的距离d ＝24a 2＋b 2，则直线被圆截得的弦长L ＝2r 2－d2＝24－44a 2＋b 2＝23，所以4a 2＋b 2＝4.t ＝a 1＋2b 2＝122·(22a )1＋2b 2≤122·12·[(22a )2＋(1＋2b 2)2]＝142[8a 2＋1＋2(4－4a 2)]＝942，当且仅当⎩⎨⎧8a 2＝1＋2b 24a 2＋b 2＝4时等号成立，此时a ＝34，故选D. 答案：D3．(2018·惠州模拟)已知圆O ：x 2＋y 2＝4上到直线l ：x ＋y ＝a 的距离等于1的点恰有3个，则实数a 的值为( ) A ．2 2 B ． 2C ．－2或 2D ．－22或2 2解析：因为圆上到直线l 的距离等于1的点恰好有3个，所以圆心到直线l 的距离d ＝1，即d ＝|－a |2＝1，解得a ＝±2.故选C.答案：C4．在平面直角坐标系xOy 中，直线x ＋2y －3＝0被圆(x －2)2＋(y ＋1)2＝4截得的弦长为________．解析：已知圆的圆心为(2，－1)，半径r ＝2. 圆心到直线的距离d ＝|2＋2×(－1)－3|1＋4＝355，所以弦长为2r 2－d 2＝2 22－⎝⎛⎭⎪⎫3552＝2555. 答案：25555．已知m >0，n >0，若直线(m ＋1)x ＋(n ＋1)y －2＝0与圆(x －1)2＋(y －1)2＝1相切，则m ＋n 的取值范围是________．解析：因为m >0，n >0，直线(m ＋1)x ＋(n ＋1)y －2＝0与圆(x －1)2＋(y －1)2＝1相切，所以圆心C (1,1)到直线的距离d ＝|m ＋1＋n ＋1－2|(m ＋1)2＋(n ＋1)2＝1，即|m ＋n |＝(m ＋1)2＋(n ＋1)2，两边平方并整理得，m ＋n ＋1＝mn ≤(m ＋n 2)2，即(m ＋n )2－4(m ＋n )－4≥0，解得m ＋n ≥2＋22，所以m ＋n 的取值范围为[2＋22，＋∞)．答案：[2＋22，＋∞)6．两圆x 2＋y 2＋2ax ＋a 2－4＝0和x 2＋y 2－4by －1＋4b 2＝0恰有三条公切线，若a ∈R ，b ∈R 且ab ≠0，则1a 2＋1b 2的最小值为________．解析：两圆x 2＋y 2＋2ax ＋a 2－4＝0和x 2＋y 2－4by －1＋4b 2＝0配方得，(x ＋a )2＋y 2＝4，x 2＋(y －2b )2＝1，依题意得两圆相外切，故a 2＋4b 2＝1＋2＝3，即a 2＋4b 2＝9，1a 2＋1b 2＝(a 29＋4b 29)(1a 2＋1b 2)＝19＋a 29b 2＋4b 29a 2＋49≥59＋2a 29b 2×4b 29a 2＝1，当且仅当a 29b 2＝4b 29a 2，即a 2＝2b 2时等号成立，故1a 2＋1b 2的最小值为1. 答案：17．已知矩形ABCD 的对角线交于点P (2,0)，边AB 所在的直线方程为x ＋y －2＝0，点(－1,1)在边AD 所在的直线上． (1)求矩形ABCD 的外接圆方程；(2)已知直线l ：(1－2k )x ＋(1＋k )y －5＋4k ＝0(k ∈R)，求证：直线l 与矩形ABCD 的外接圆相交，并求最短弦长．解析：(1)依题意得AB ⊥AD ，∵k AB ＝－1， ∴k AD ＝1，∴直线AD 的方程为y －1＝x ＋1，即y ＝x ＋2. 解⎩⎨⎧ x ＋y －2＝0，x －y ＋2＝0，得⎩⎨⎧x ＝0，y ＝2，即A (0,2)．矩形ABCD 的外接圆是以P (2,0)为圆心， |AP |＝22为半径的圆，方程为(x －2)2＋y 2＝8.(2)证明：直线l 的方程可整理为(x ＋y －5)＋k (y －2x ＋4)＝0，k ∈R ， ∴⎩⎨⎧ x ＋y －5＝0，y －2x ＋4＝0，解得⎩⎨⎧x ＝3，y ＝2， ∴直线l 过定点M (3,2)．又∵点M (3,2)在圆内，∴直线l 与圆相交． ∵圆心P 与定点M 的距离d ＝5，最短弦长为28－5＝2 3.8．已知圆C 1：x 2＋y 2－2mx ＋4y ＋m 2－5＝0，圆C 2：x 2＋y 2＋2x －2my ＋m 2－3＝0，m 为何值时， (1)圆C 1与圆C 2外切； (2)圆C 1与圆C 2内含．解析：对于圆C 1与圆C 2的方程，经配方后得 C 1：(x －m )2＋(y ＋2)2＝9； C 2：(x ＋1)2＋(y －m )2＝4. (1)如果圆C 1与圆C 2外切，则有 (m ＋1)2＋(－2－m )2＝3＋2， (m ＋1)2＋(－2－m )2＝25，m 2＋3m －10＝0，解得m ＝－5或m ＝2.所以当m ＝－5或m ＝2时，圆C 1与圆C 2外切． (2)如果圆C 1与圆C 2内含，则有(m ＋1)2＋(－2－m )2<3－2. (m ＋1)2＋(－2－m )2<1， m 2＋3m ＋2<0，解得－2<m <－1，所以当－2<m <－1时，圆C 1与圆C 2内含．B 组——能力提升练1．若直线x －y ＋1＝0与圆(x －a )2＋y 2＝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，＋∞)解析：欲使直线x －y ＋1＝0与圆(x －a )2＋y 2＝2有公共点，只需使圆心到直线的距离小于等于圆的半径2即可，即|a －0＋1|12＋(－1)2≤2，化简得|a ＋1|≤2，解得－3≤a ≤1. 答案：C2．已知⊙M 的圆心在抛物线x 2＝4y 上，且⊙M 与y 轴及抛物线的准线都相切，则⊙M 的方程是( ) A ．x 2＋y 2±4x －2y ＋1＝0 B ．x 2＋y 2±4x －2y －1＝0 C ．x 2＋y 2±4x －2y ＋4＝0D ．x 2＋y 2±4x －2y －4＝0解析：抛物线x 2＝4y 的准线为y ＝－1，设圆心M 的坐标为(x 0，y 0)(y 0>0)，则|x 0|＝y 0＋1，又x 20＝4y 0，所以联立⎩⎨⎧|x 0|＝y 0＋1，x 20＝4y 0，解得⎩⎨⎧x 0＝±2，y 0＝1，因此圆M 的方程为(x ±2)2＋(y －1)2＝22，展开整理得x 2＋y 2±4x －2y ＋1＝0，故选A. 答案：A3．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：由题知圆M ：x 2＋(y －a )2＝a 2，圆心(0，a )到直线x ＋y ＝0的距离d ＝a2，所以2a 2－a 22＝22，解得a ＝2.圆M ，圆N 的圆心距|MN |＝2，两圆半径之差为1，故两圆相交．答案：B4．直线ax ＋by ＋1＝0与圆x 2＋y 2＝1相切，则a ＋b ＋ab 的最大值为( ) A ．1 B ．－1 C.2＋12D ．2＋1解析：∵直线ax ＋by ＋1＝0与圆x 2＋y 2＝1相切， ∴圆心O (0,0)到直线ax ＋by ＋1＝0的距离等于半径，即1a 2＋b2＝1⇒a 2＋b 2＝1，易知a ＋b ＋ab 的最大值一定在a >0，b >0时取得，∴a ＋b ＋ab ＝(a ＋b )2＋ab ＝1＋2ab ＋ab .令1＋2ab ＝t ，则ab ＝t 2－12.∵ab ≤a 2＋b 22＝12(当且仅当a ＝b ＝22时取“＝”)且ab >0，∴1<t ≤2，∴a ＋b ＋ab ＝1＋2ab ＋ab ＝12t 2＋t －12＝12(t ＋1)2－1，∴当t ＝2时，(a ＋b ＋ab )max ＝2＋12.故选C. 答案：C5．(2018·云南五市联考)设圆C 满足：①截y 轴所得弦长为2；②被x 轴分成两段圆弧，其弧长的比为3∶1；③圆心到直线l ：x －2y ＝0的距离为d .当d 最小时，圆C 的面积为________．解析：设圆C 的圆心为C (a ，b )，半径为r ，则点C 到x 轴，y 轴的距离分别为|b |，|a |.由题设知圆C 截x 轴所得劣弧所对的圆心角为90°，知圆C 截x 轴所得的弦长为2r ，故r 2＝2b 2，又圆C 截y 轴所得的弦长为2，所以r 2＝a 2＋1，从而得2b 2－a 2＝1.又点C (a ，b )到直线x －2y ＝0的距离d ＝|a －2b |5，所以5d 2＝(a －2b )2＝a 2＋4b 2－4ab ≥a 2＋4b 2－2(a 2＋b 2)＝2b 2－a 2＝1，当且仅当⎩⎨⎧a ＝b2b 2－a 2＝1，即a 2＝b 2＝1时等号成立，此时d 取得最小值，此时r 2＝2，圆C 的面积为2π. 答案：2π6．已知方程x 2＋y 2－2x －4y ＋m ＝0. (1)若此方程表示圆，求实数m 的取值范围；(2)若(1)中的圆与直线x ＋2y －4＝0相交于M ，N 两点，且OM ⊥ON (O 为坐标原点)，求m 的值；(3)在(2)的条件下，求以MN 为直径的圆的方程．解析：(1)由D 2＋E 2－4F >0得(－2)2＋(－4)2－4m >0，解得m <5.(2)设M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)，由x ＋2y －4＝0得x ＝4－2y ；将x ＝4－2y 代入x 2＋y 2－2x －4y ＋m ＝0得5y 2－16y ＋8＋m ＝0，∴y 1＋y 2＝165，y 1y 2＝8＋m 5. ∵OM ⊥ON ，∴y 1x 1·y 2x 2＝－1，即x 1x 2＋y 1y 2＝0.∵x 1x 2＝(4－2y 1)(4－2y 2)＝16－8(y 1＋y 2)＋4y 1y 2，∴x 1x 2＋y 1y 2＝16－8(y 1＋y 2)＋5y 1y 2＝0，即(8＋m )－8×165＋16＝0，解得m ＝85.(3)设圆心C 的坐标为(a ，b )，则a ＝12(x 1＋x 2)＝45，b ＝12(y 1＋y 2)＝85，半径r ＝|OC |＝455，∴所求圆的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x －452＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y －852＝165.7．已知圆M ：(x ＋1)2＋y 2＝1，圆N ：(x －1)2＋y 2＝9，动圆P 与圆M 外切并且与圆N 内切，圆心P 的轨迹为曲线C . (1)求C 的方程；(2)l 是与圆P ，圆M 都相切的一条直线，l 与曲线C 交于A ，B 两点，当圆P 的半径最长时，求|AB |.解析：由已知得圆M 的圆心为M (－1,0)，半径r 1＝1；圆N 的圆心为N (1,0)，半径r 2＝3.设圆P 的圆心为P (x ，y )，半径为R . (1)因为圆P 与圆M 外切并且与圆N 内切，所以|PM |＋|PN |＝(R ＋r 1)＋(r 2－R )＝r 1＋r 2＝4.由椭圆的定义可知，曲线C 是以M ，N 为左，右焦点，长半轴长为2，短半轴长为3的椭圆(左顶点除外)，其方程为x 24＋y 23＝1(x ≠－2)．(2)对于曲线C 上任意一点P (x ，y )，由于|PM |－|PN |＝2R －2≤2，所以R ≤2，当且仅当圆P 的圆心为(2,0)时，R ＝2.所以当圆P 的半径最长时，其方程为(x －2)2＋y 2＝4.若l 的倾斜角为90°，则l 与y 轴重合，可得|AB |＝2 3.若l 的倾斜角不为90°，由r 1≠R 知l 不平行于x 轴，设l 与x 轴的交点为Q ，则|QP ||QM |＝R r 1，可求得Q (－4,0)，所以可设l ：y ＝k (x ＋4)，由l 与圆M 相切得|3k |1＋k 2＝1，解得k ＝±24.当k ＝24时，将y ＝24x ＋2代入x 24＋y 23＝1，并整理得7x 2＋8x －8＝0，解得x 1,2＝－4±627.所以|AB |＝1＋k 2|x 2－x 1|＝187. 当k ＝－24时，由图形的对称性可知|AB |＝187. 综上，|AB |＝23或|AB |＝187.。

高中数学高考总复习直线与圆圆与圆的位置关系及空间坐标系习题及详解word资料9页

高中数学高考总复习直线与圆圆与圆的位置关系及空间坐标系习题及详解一、选择题1．(文)(2019·黑龙江哈三中)直线x ＋y ＝1与圆x 2＋y 2－2ay ＝0(a >0)没有公共点，则a 的取值范围是( )A ．(0，2－1)B ．(2－1，2＋1)C ．(－2－1，2＋1)D ．(0，2＋1)[答案] A[解析] 圆的方程x 2＋(y －a )2＝a 2，由题意知圆心(0，a )到直线x ＋y －1＝0距离大于a ，即|a －1|2>a ，解得－1－2<a <－1＋2，∵a >0，∴0<a <2－1.(理)(2019·宁德一中)直线x －y ＋m ＝0与圆x 2＋y 2－2x －1＝0有两个不同交点的一个充分不必要条件是( )A ．－3<m <1B ．－4<m <2C ．0<m <1D ．m <1 [答案] C[解析] 根据直线与圆有两个不同的交点，可知圆心到直线的距离d 小于半径．∵圆x 2＋y 2－2x －1＝0的圆心是(1,0)，半径是2，∴d ＝|1－0＋m |2<2，∴|m ＋1|<2，∴－3<m <1，故所求的m 的取值集合应是(－3,1)的一个真子集，故选C. 2．直线l ：2x sin α＋2y cos α＋1＝0，圆C ：x 2＋y 2＋2x sin α＋2y cos α＝0，l 与C 的位置关系是( )A ．相交B ．相切C ．相离D ．不能确定[答案] A[解析] 圆心C (－sin α，－cos α)到直线l 的距离为 d ＝|－2sin 2α－2cos 2α＋1|(2sin α)2＋(2cos α)2＝12，圆半径r ＝1，∵d <r ，∴直线l 与⊙C 相交．3．(文)(2019·青岛市质检)圆x 2＋y 2－2x －2y ＋1＝0上的点到直线x －y ＝2的距离的最大值是( )A ．2B ．1＋ 2C ．2＋22D ．1＋2 2[答案] B[解析] 圆心C (1,1)到直线x －y －2＝0距离d ＝2，∴所求最大值为d ＋r ＝2＋1. (理)(2019·山东肥城联考)若圆x 2＋y 2－6x －2y ＋6＝0上有且仅有三个点到直线ax －y ＋1＝0(a 是实数)的距离为1，则a 等于( )A ．±1B ．±24C ．±2D ．±32[答案] B[解析] 圆(x －3)2＋(y －1)2＝4，半径为2，由题意圆心(3,1)到直线的距离是1， ∴|3a |a 2＋1＝1，∴a ＝±24.4．(2019·深圳中学)过点(－4,0)作直线l 与圆x 2＋y 2＋2x －4y －20＝0交于A 、B 两点，如果|AB |＝8，则( )A ．l 的方程为5x ＋12y ＋20＝0或x ＋4＝0B ．l 的方程为5x －12y ＋20＝0或x ＋4＝0C ．l 的方程为5x －12y ＋20＝0D ．l 的方程为5x ＋12y ＋20＝0 [答案] A[解析] 圆x 2＋y 2＋2x －4y －20＝0化为(x ＋1)2＋(y －2)2＝25，圆心C (－1,2)，半径r ＝5，点在圆内，设l 斜率为k ，方程为y ＝k (x ＋4)，即kx －y ＋4k ＝0，∵|AB |＝8，∴圆心到直线距离为52－42＝3， ∴|－k －2＋4k |k 2＋1＝3，∴k ＝－512，当斜率不存在时，直线x ＝－4也满足．故选A.5．设直线x ＋ky －1＝0被圆O ：x 2＋y 2＝2所截弦的中点的轨迹为M ，则曲线M 与直线x －y －1＝0的位置关系是( )A ．相离B ．相切C ．相交D ．不确定[答案] C[解析] ∵直线x ＋ky －1＝0过定点N (1,0)，且点N (1,0)在圆x 2＋y 2＝2的内部，∴直线被圆所截弦的中点的轨迹M 是以ON 为直径的圆，圆心为P ⎝⎛⎭⎫12，0，半径为12，∵点P ⎝⎛⎭⎫12，0到直线x －y －1＝0的距离为24<12， ∴曲线M 与直线x －y －1＝0相交，故选C.6．已知直线ax ＋by －1＝0(a ，b 不全为0)与圆x 2＋y 2＝50有公共点，且公共点的横、纵坐标均为整数，那么这样的直线共有( )A ．66条B ．72条C ．74条D ．78条[答案] B[解析] 因为在圆x 2＋y 2＝50上，横坐标、纵坐标都为整数的点一共有12个，即：(1，±7)，(5，±5)，(7，±1)，(－1，±7)，(－5，±5)，(－7，±1)，经过其中任意两点的割线有12×(12×11)＝66条，过每一点的切线共有12条，可知与该圆有公共点且公共点的横坐标、纵坐标都为整数的直线共有66＋12＝78条，而方程ax ＋by －1＝0表示的直线不过原点，上述78条直线中过原点的直线有6条，故符合条件的直线共有78－6＝72条．故选B.7．(2019·温州十校)在平面直角坐标系xOy 中，过双曲线x 2a 2－y 2b 2＝1(a >0，b >0)的左焦点F 作圆x 2＋y 2＝a 2的一条切线(切点为T )交双曲线的右支于点P ，若M 为FP 的中点，则|OM |－|MT |等于( )A ．b －aB ．a －b C.a ＋b2D ．a ＋b[答案] A[解析] 如图，F ′是双曲线的右焦点，由双曲线的定义得，|PF |－|PF ′|＝2a .又M 为PF 的中点，∴|MF |－|OM |＝a ，即|OM |＝|MF |－a .又直线PF 与圆相切， ∴|FT |＝OF 2－OT 2＝b ，∴|OM |－|MT |＝|MF |－a －(|MF |－|FT |)＝|FT |－a ＝b －a ，故选A.8．(文)(2019·广东茂名)圆x 2＋y 2＋2x －4y ＋1＝0关于直线2ax －by ＋2＝0(a ，b ∈R )对称，则ab 的取值范围是( )A.⎝⎛⎦⎤－∞，14 B.⎝⎛⎦⎤0，14 C.⎝⎛⎭⎫－14，0D.⎝⎛⎭⎫－∞，14 [答案] A[解析] 由题可知直线2ax －by ＋2＝0过圆心(－1,2)，故可得a ＋b ＝1，又因ab ≤⎝⎛⎭⎫a ＋b 22＝14，故选A. (理)(2019·泰安质检)如果直线y ＝kx ＋1与圆x 2＋y 2＋kx ＋my －4＝0交于M 、N 两点，且M 、N 关于直线x ＋y ＝0对称，则不等式组⎩⎪⎨⎪⎧kx －y ＋1≥0kx －my ≤0y ≥0表示的平面区域的面积是( )A.14B.12 C ．1D ．2[答案] A[解析] ∵直线y ＝kx ＋1与圆的两交点M 、N 关于直线x ＋y ＝0对称，∴圆心在直线x ＋y ＝0上，且两直线y ＝kx ＋1与x ＋y ＝0垂直，∴⎩⎪⎨⎪⎧k ＝1－k 2＋⎝⎛⎭⎫－m 2＝0，∴⎩⎪⎨⎪⎧k ＝1m ＝－1，∴不等式组化为⎩⎪⎨⎪⎧x －y ＋1≥0x ＋y ≤0y ≥0，表示的平面区域如图，故其面积S ＝12|OA |·y B ＝14.9．(文)若动圆C 与圆C 1：(x ＋2)2＋y 2＝1外切，与圆C 2：(x －2)2＋y 2＝4内切，则动圆C 的圆心的轨迹是( )A ．两个椭圆B ．一个椭圆及双曲线的一支C ．两双曲线的各一支D ．双曲线的一支 [答案] D[解析] 设动圆C 的半径为r ，圆心为C ，依题意得 |C 1C |＝r ＋1，|C 2C |＝r －2， ∴|C 1C |－|C 2C |＝3，故C 点的轨迹为双曲线的一支．(理)台风中心从A 地以每小时20千米的速度向东北方向移动，离台风中心30千米内的地区为危险区，城市B 在A 的正东40千米处，B 城市处于危险区内的时间为( )A ．0.5小时B ．1小时C ．1.5小时D ．2小时[答案] B[解析] 以A 为原点，正东方向为x 轴，正北方向为y 轴，建立直角坐标系，则A (102t,102t )，B (40,0)．当满足下列条件时，B 城市处于危险区内，即(102t －40)2＋(102t )2≤302，解得2－12≤t ≤2＋12，故选B.10．(2019·山东聊城模考)若在区间(－1,1)内任取实数a ，在区间(0,1)内任取实数b ，则直线ax －by ＝0与圆(x －1)2＋(y －2)2＝1相交的概率为( )A.38 B.516 C.58D.316[答案] B[解析] 由题意知，圆心C (1,2)到直线ax －by ＝0距离d <1，∴|a －2b |a 2＋b 2<1，化简得3b －4a <0，如图，满足直线与圆相交的点(a ，b )落在图中阴影部分，E ⎝⎛⎭⎫34，1，∵S 矩形ABCD ＝2，S 梯形OABE ＝⎝⎛⎭⎫14＋1×12＝58，由几何概型知，所求概率P ＝582＝516.二、填空题11．(2019·四川广元市质检)已知直线l ：x －2y －5＝0与圆O ：x 2＋y 2＝50相交于A 、B 两点，则△AOB 的面积为______．[答案] 15[解析] 圆心(0,0)到直线l 距离d ＝5，圆半径R ＝52，∴弦长|AB |＝2(52)2－(5)2＝65，∴S △AOB ＝12|AB |·d ＝12×65×5＝15.12．(文)(2019·天津南开区模拟)过原点O 作圆x 2＋y 2－6x －8y ＋20＝0的两条切线OA 、OB ，A 、B 为切点，则线段AB 的长为________．[答案] 4[解析] 圆(x －3)2＋(y －4)2＝5的圆心C (3,4)，半径为r ＝5，|CO |＝5，∴切线长|OA |＝25，由12|OA |·|CA |＝12|OC |·d ，得d ＝2， ∴弦长|AB |＝2d ＝4.(理)(2019·甘肃质检)若直线2x －y ＋c ＝0按向量a ＝(1，－1)平移后与圆x 2＋y 2＝5相切，则c 的值为________．[答案] 8或－2[解析] 设直线2x －y ＋c ＝0上点P (x 0，y 0)，按a 平移后移到点P ′(x ，y )，则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝x 0＋1y ＝y 0－1，∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝x －1y 0＝y ＋1代入直线2x －y ＋c ＝0中得2x －y －3＋c ＝0，此时直线与圆x 2＋y 2＝5相切， ∴|－3＋c |5＝5，∴c ＝8或－2. 13．(2019·湖南文)若不同两点P ，Q 的坐标分别为(a ，b )，(3－b,3－a )，则线段PQ 的垂直平分线l 的斜率为________；圆(x －2)2＋(y －3)2＝1关于直线l 对称的圆的方程为________．[答案] －1 x 2＋(y －1)2＝1[解析] 过P 、Q 两点的直线的斜率k PQ ＝b －(3－a )a －(3－b )＝a ＋b －3a ＋b －3＝1，∴线段PQ 的垂直平分线l 的斜率为－1，线段PQ 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫a －b ＋32，b －a ＋32，∴PQ 的垂直平分线l 的方程为y －b －a ＋32＝－⎝⎛⎭⎫x －a －b ＋32，即y ＝－x ＋3，设圆心(2,3)关于直线l ：y ＝－x ＋3的对称点为(a ，b )，则⎩⎪⎨⎪⎧b ＋32＝－a ＋22＋3b －3a －2＝1，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝0b ＝1，故所求的圆的方程为x 2＋(y －1)2＝1.14．(2019·江苏，9)在平面直角坐标系xOy 中，已知圆x 2＋y 2＝4上有且仅有四个点到直线12x －5y ＋c ＝0的距离为1，则实数c 的取值范围是________．[答案] (－13,13)[解析] 由题意知，圆心O (0,0)到直线12x －5y ＋c ＝0的距离d <1，∴|c |13<1，∴－13<c <13.三、解答题15．(2019·广东湛江)已知圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋3＝0.(1)若圆C 的切线在x 轴和y 轴上的截距相等，求此切线的方程．(2)从圆C 外一点P (x 1，y 1)向该圆引一条切线，切点为M ，O 为坐标原点，且有|PM |＝|PO |，求使得|PM |取得最小值的点P 的坐标．[解析] (1)将圆C 配方得(x ＋1)2＋(y －2)2＝2.①当直线在两坐标轴上的截距为零时，设直线方程为y ＝kx ，由直线与圆相切得|－k －2|k 2＋1＝2，即k ＝2±6，从而切线方程为y ＝(2±6)x .②当直线在两坐标轴上的截距不为零时，设直线方程为x ＋y －a ＝0，由直线与圆相切得x ＋y ＋1＝0，或x ＋y －3＝0. ∴所求切线的方程为y ＝(2±6)x x ＋y ＋1＝0或x ＋y －3＝0(2)由|PO |＝|PM |得，x 12＋y 12＝(x 1＋1)2＋(y 1－2)2－2⇒2x 1－4y 1＋3＝0. 即点P 在直线l ：2x －4y ＋3＝0上，|PM |取最小值时即 |OP |取得最小值，直线OP ⊥l ， ∴直线OP 的方程为2x ＋y ＝0.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x ＋y ＝02x －4y ＋3＝0得P 点坐标为⎝⎛⎭⎫－310，35. 16．(文)(2019·北京延庆县模考)已知长方形ABCD ，AB ＝22，BC ＝1，以AB 的中点O 为原点建立如图所示的平面直角坐标系xOy .(1)求以A 、B 为焦点，且过C 、D 两点的椭圆的标准方程；(2)过点P (0,2)的直线l 交(1)中椭圆于M 、N 两点，判断是否存在直线l ，使得以弦MN 为直径的圆恰好过原点，并说明理由．[解析] (1)由题意可得点A ，B ，C 的坐标分别为(－2，0)，(2，0)，(2，1)．设椭圆的标准方程为x 2a 2＋y 2b2＝1(a >b >0)，则有2a ＝|AC |＋|BC |＝(－2－2)2＋(0－1)2＋(2－2)2＋(0－1)2＝4>22， ∴a ＝2，b 2＝a 2－c 2＝4－2＝2，椭圆的标准方程为x 24＋y 22＝1.(2)假设满足条件的直线l 存在，由条件可知直线l 的斜率存在，设直线l 的方程为：y ＝kx ＋2(k ≠0)，设M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)．联立方程⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋2y 2＝4y ＝kx ＋2，消去y 并整理得(1＋2k 2)x 2＋8kx ＋4＝0∴x 1＋x 2＝－8k 1＋2k 2，x 1x 2＝41＋2k 2若以弦MN 为直径的圆恰好过原点，则OM →⊥ON →， ∴x 1x 2＋y 1y 2＝0，∴(1＋k 2)x 1x 2＋2k (x 1＋x 2)＋4＝0， ∴4(1＋k 2)1＋2k 2－16k 21＋2k 2＋4＝0，即8－4k 21＋2k 2＝0，解得k ＝±2检验知k 值满足判别式Δ>0∴直线l 的方程为y ＝2x ＋2或y ＝－2x ＋2. (理)(2019·哈三中)已知圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝16.(1)由动点P 引圆C 的两条切线P A 、PB ，若直线P A 、PB 的斜率分别为k 1、k 2，且满足k 1＋k 2＋k 1·k 2＝－1，求动点P 的轨迹方程；(2)另作直线l ：kx －y －k ＝0，若直线l 与圆C 交于Q 、R 两点，且直线l 与直线l 1：x ＋2y ＋4＝0的交点为M ，线段QR 的中点为N ，若A (1,0)，求证：|AM |·|AN |为定值．[解析] (1)由k 1＋k 2＋k 1·k 2＝－1得，(k 1＋1)(k 2＋1)＝0，∴k 1＝－1或k 2＝－1.设切线方程为x ＋y ＝m ，则由圆心到直线距离公式得：m ＝－7±42，∴P 点轨迹方程为：x ＋y －7±42＝0；(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝k (x －1)x ＋2y ＋4＝0得M ⎝ ⎛⎭⎪⎫2k －42k ＋1，－5k 2k ＋1 由⎩⎪⎨⎪⎧(x －3)2＋(y －4)2＝16y ＝k (x －1)消去y 得(k 2＋1)x 2－(2k 2＋8k ＋6)x ＋k 2＋8k ＋9＝0此方程两根即Q 、R 两点的横坐标，由根与系数的关系及中点坐标公式可得x N ＝k 2＋4k ＋3k 2＋1，代入y ＝k (x－1)得y N ＝4k 2＋2kk 2＋1，即N ⎝ ⎛⎭⎪⎫k 2＋4k ＋3k 2＋1，4k 2＋2k k 2＋1，又A (1,0)则由两点间距离公式可得： |AM |·|AN |＝10为定值．17．(文)已知定直线l ：x ＝－1，定点F (1,0)，⊙P 经过 F 且与l 相切. (1)求P 点的轨迹C 的方程.(2)是否存在定点M ，使经过该点的直线与曲线C 交于A 、B 两点，并且以AB 为直径的圆都经过原点；若有，请求出M 点的坐标；若没有，请说明理由.[解析] (1)由题设知点P 到点F 的距离与点P 到直线l 的距离相等． ∴点P 的轨迹C 是以F 为焦点，l 为准线的抛物线 ∴点P 的轨迹C 的方程为：y 2＝4x(2)设AB 的方程为x ＝my ＋n ，代入抛物线方程整理得：y 2－4my －4n ＝0设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，则⎩⎪⎨⎪⎧y 1＋y 2＝4my 1y 2＝－4n .∵以AB 为直径的圆过原点，∴OA ⊥OB ，∴y 1y 2＋x 1x 2＝0.即y 1y 2＋y 124·y 224＝0.∴y 1y 2＝－16，∴－4n ＝－16，n ＝4. ∴直线AB ：x ＝my ＋4恒过存在M (4,0)点．(理)设点F ⎝⎛⎭⎫0，32，动圆P 经过点F 且和直线y ＝－32相切，记动圆的圆心P 的轨迹为曲线w .(1)求曲线w 的方程；(2)过点F 作互相垂直的直线l 1、l 2，分别交曲线w 于A 、C 和B 、D 两个点，求四边形ABCD 面积的最小值．[解析] (1)由抛物线的定义知点P 的轨迹为以F 为焦点的抛物线，p 2＝32，即p ＝3，∴w ：x 2＝6y .(2)设AC ：y ＝kx ＋32，由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝kx ＋32(k ≠0)x 2＝6y ⇒x 2－6kx －9＝0. 设A (x 1，y 1)，C (x 2，y 2)，易求|AC |＝6(k 2＋1)， ∵l 1与l 2互相垂直，∴以－1k 换k 得|BD |＝6⎝⎛⎭⎫1k 2＋1， S ABCD ＝12|AC ||BD |＝12×6(k 2＋1)×6⎝⎛⎭⎫1k 2＋1 ＝18⎝⎛⎭⎫2＋k 2＋1k 2≥18(2＋2)＝72，当k ＝±1时取等号，∴四边形ABCD 面积的最小值为72.。

高考理科数学真题练习题直线与圆圆与圆的位置关系理含解析

高考数学复习课时作业51 直线与圆、圆与圆的位置关系一、选择题1．已知点(a ，b )在圆C ：x 2＋y 2＝r 2(r ≠0)的外部，则ax ＋by ＝r 2与C 的位置关系是( D )A ．相切B ．相离C ．内含D ．相交解析：由已知a 2＋b 2>r 2，且圆心到直线ax ＋by ＝r 2的距离为d ＝r 2a 2＋b2，则d <r ，故直线ax ＋by ＝r 2与C 的位置关系是相交．2．与圆C 1：x 2＋y 2－6x ＋4y ＋12＝0，C 2：x 2＋y 2－14x －2y ＋14＝0都相切的直线有( A ) A ．1条 B ．2条 C ．3条D ．4条解析：两圆分别化为标准形式为C 1：(x －3)2＋(y ＋2)2＝1，C 2：(x －7)2＋(y －1)2＝36，则两圆圆心距|C 1C 2|＝7－32＋[1－－2]2＝5，等于两圆半径差，故两圆内切．所以它们只有一条公切线．故选A.3．过点(3,1)作圆(x －1)2＋y 2＝r 2的切线有且只有一条，则该切线的方程为( B ) A ．2x ＋y －5＝0 B ．2x ＋y －7＝0 C ．x －2y －5＝0D ．x －2y －7＝0解析：由题意知点(3,1)在圆上，代入圆的方程可得r 2＝5，圆的方程为(x －1)2＋y 2＝5，则过点(3,1)的切线方程为(x －1)·(3－1)＋y (1－0)＝5，即2x ＋y －7＝0.故选B. 4．已知圆心(a ，b )(a <0，b <0)在直线y ＝2x ＋1上的圆，其圆心到x 轴的距离恰好等于圆的半径，在y 轴上截得的弦长为25，则圆的方程为( B )A ．(x ＋3)2＋(y ＋5)2＝25 B ．(x ＋2)2＋(y ＋3)2＝9C.⎝ ⎛⎭⎪⎫x －232＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y －732＝499D.⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋232＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋732＝499解析：设圆的方程为(x －a )2＋(y －b )2＝r 2(r >0)，则⎩⎨⎧r＝|b |，b ＝2a ＋1，r 2＝|a |2＋52，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－2，b ＝－3，r ＝3，所以圆的方程为(x ＋2)2＋(y ＋3)2＝9.故选B.5．已知圆C 1：x 2＋y 2＋4x －4y －3＝0，动点P 在圆C 2：x 2＋y 2－4x －12＝0上，则△PC 1C 2面积的最大值为( B )A ．2 5B ．4 5C ．8 5D ．20解析：因为C 1(－2,2)，r 1＝11，C 2(2,0)，r 2＝4，所以|C 1C 2|＝－2－22＋22＝2 5.易知当PC 2⊥C 1C 2时，△PC 1C 2的面积最大，其最大值S ma x ＝12×25×4＝4 5.6．已知点M 在直线x ＋y ＋a ＝0上，过点M 引圆O ：x 2＋y 2＝2的切线，若切线长的最小值为22，则实数a 的值为( D )A ．±2 2B ．±3C ．±4D ．±2 5解析：设圆心O 到直线x ＋y ＋a ＝0的距离为d ，则d ＝|a |2，又过点M 引圆x 2＋y 2＝2的切线，切线长的最小值为22，则2＋(22)2＝a 22，解得a ＝±25，故选D.7．(2019·洛阳二模)已知圆C 的方程为x 2＋y 2＝1，直线l 的方程为x ＋y ＝2，过圆C 上任意一点P 作与l 夹角为45°的直线交l 于点A ，则|PA |的最小值为( D )A.12 B ．1 C.2－1D ．2－ 2解析：方法1：由题意可知，直线PA 与坐标轴平行或重合，不妨设直线PA 与y 轴平行或重合，设P (cos α，sin α)，则A (cos α，2－cos α)，∴|PA |＝|2－cos α－sin α| ＝|2－2sin(α＋π4)|，∴|PA |的最小值为2－2，故选D.方法2：由题意可知圆心(0,0)到直线x ＋y ＝2的距离d ＝22＝2，∴圆C 上一点到直线x ＋y ＝2的距离的最小值为2－1.由题意可得|PA |min ＝2(2－1)＝2－2，故选D.二、填空题8．圆x 2＋y 2＝50与圆x 2＋y 2－12x －6y ＋40＝0的公共弦的长度为2 5.解析：两圆的公共弦长即两圆交点间的距离，将两圆方程联立，可求得弦所在直线为2x ＋y －15＝0，原点到该直线的距离为d ＝|－15|22＋1＝35，则公共弦的长度为2r 2－d 2＝250－352＝2 5.9．已知圆C ：(x ＋1)2＋(y －1)2＝1与x 轴切于A 点，与y 轴切于B 点，设劣弧AB ︵的中点为M ，则过点M 的圆C 的切线方程是x －y ＋2－2＝0.解析：因为圆C 与两轴相切，且M 是劣弧AB ︵的中点，所以直线CM 是第二、四象限的角平分线，所以斜率为－1，所以过M 的切线的斜率为1.因为圆心到原点的距离为2，所以|OM |＝2－1，所以M ⎝⎛⎭⎪⎫22－1，1－22，所以切线方程为y －1＋22＝x －22＋1，整理得x －y ＋2－2＝0.10．过点M (1,2)的直线l 与圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝25交于A ，B 两点，C 为圆心，当∠ACB 最小时，直线l 的方程是x ＋y －3＝0.解析：由题意知，当∠ACB 最小时，圆心C (3,4)到直线l 的距离达到最大，此时直线l 与直线CM 垂直，又直线CM 的斜率为4－23－1＝1，所以直线l 的斜率为－11＝－1，因此所求的直线l 的方程是y －2＝－(x －1)，即x ＋y －3＝0.11．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为[1,5]．解析：由题意知，过点A 的两直线与圆M 相切时，夹角最大，当∠BAC ＝60°时，MA ＝MB sin ∠BAM ＝2sin30°＝4.设A (x,6－x )，所以(x －1)2＋(6－x －1)2＝16，解得x ＝1或x ＝5，因此点A 的横坐标的取值范围为[1,5]．三、解答题12．已知圆C 经过点A (2，－1)，和直线x ＋y ＝1相切，且圆心在直线y ＝－2x 上． (1)求圆C 的方程；(2)已知直线l 经过原点，并且被圆C 截得的弦长为2，求直线l 的方程．解：(1)设圆心的坐标为C (a ，－2a )，则a －22＋－2a ＋12＝|a －2a －1|2.化简，得a 2－2a ＋1＝0，解得a ＝1. ∴C (1，－2)，半径r ＝|AC | ＝1－22＋－2＋12＝ 2.∴圆C 的方程为(x －1)2＋(y ＋2)2＝2.(2)①当直线l 的斜率不存在时，直线l 的方程为x ＝0，此时直线l 被圆C 截得的弦长为2，满足条件．②当直线l 的斜率存在时，设直线l 的方程为y ＝kx ，由题意得|k ＋2|1＋k2＝1，解得k ＝－34，∴直线l 的方程为y ＝－34x ，即3x ＋4y ＝0.综上所述，直线l 的方程为x ＝0或3x ＋4y ＝0.13．(2019·河南安阳一模)已知AB 为圆C ：x 2＋y 2－2y ＝0的直径，点P 为直线y ＝x －1上任意一点，则|PA |2＋|PB |2的最小值为6.解析：圆心C (0,1)，设∠PCA ＝α，|PC |＝m ，则|PA |2＝m 2＋1－2m cos α，|PB |2＝m 2＋1－2m cos(π－α)＝m 2＋1＋2m cos α，∴|PA |2＋|PB |2＝2m 2＋2.又C 到直线y ＝x －1的距离为d ＝|0－1－1|2＝2，即m 的最小值为2，∴|PA |2＋|PB |2的最小值为2×(2)2＋2＝6. 14．(2019·江苏南通模拟)如图，在平面直角坐标系xOy 中，已知圆C ：x 2＋y 2－4x ＝0及点A (－1,0)，B (1,2)．(1)若直线l 平行于AB ，与圆C 相交于M ，N 两点，|MN |＝|AB |，求直线l 的方程； (2)在圆C 上是否存在点P ，使得|PA |2＋|PB |2＝12？若存在，求点P 的个数；若不存在，说明理由．解：(1)圆C 的标准方程为(x －2)2＋y 2＝4，所以圆心C (2,0)，半径为2.因为l ∥AB ，A (－1,0)，B (1,2)，所以直线l 的斜率为2－01－－1＝1.设直线l 的方程为x －y ＋m ＝0，则圆心C 到直线l 的距离为d ＝|2－0＋m |2＝|2＋m |2.因为|MN |＝|AB |＝22＋22＝22，而|CM |2＝d 2＋⎝⎛⎭⎪⎫|MN |22，所以4＝2＋m22＋2，解得m ＝0或m ＝－4，故直线l 的方程为x －y ＝0或x －y －4＝0. (2)假设圆C 上存在点P ，设P (x ，y )，则(x －2)2＋y 2＝4，|PA |2＋|PB |2＝(x ＋1)2＋(y －0)2＋(x －1)2＋(y －2)2＝12，化简得x 2＋y 2－2y －3＝0，即x 2＋(y －1)2＝4.因为|2－2|<2－02＋0－12<2＋2，所以圆(x －2)2＋y 2＝4与圆x 2＋(y －1)2＝4相交，所以存在点P ，点P 的个数为2.尖子生小题库——供重点班学生使用，普通班学生慎用15．(2019·河南中原名校联考)已知抛物线C ：y 2＝4x 的焦点为F ，过点F 且斜率为1的直线与抛物线C 交于点A ，B ，以线段AB 为直径的圆E 上存在点P ，Q ，使得以PQ 为直径的圆过点D (－2，t )，则实数t 的取值范围为( D )A ．(－∞，－1]∪[1，＋∞)B ．[－1,3]C ．(－∞，2－7]∪[2＋7，＋∞)D ．[2－7，2＋7]解析：由题意可得直线AB 的方程为x ＝y ＋1，与y 2＝4x 联立消去x ，可得y 2－4y －4＝0，设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，则y 1＋y 2＝4，y 1y 2＝－4，设E (x E ，y E )，则y E ＝y 1＋y 22＝2，x E＝y E ＋1＝3，又|AB |＝x 1＋x 2＋2＝y 1＋1＋y 2＋1＋2＝8，所以圆E 是以(3,2)为圆心，4为半径的圆，所以点D 恒在圆E 外．圆E 上存在点P ，Q ，使得以PQ 为直径的圆过点D (－2，t )即圆E 上存在点P ，Q ，使得DP ⊥DQ ，设过D 点的两直线分别切圆E 于P ′，Q ′点，要满足题意，则∠P ′DQ ′≥π2，所以|EP ′||DE |＝43＋22＋2－t2≥22，整理得t 2－4t －3≤0，解得2－7≤t ≤2＋7，故实数t 的取值范围为[2－7，2＋7]，故选D.16．已知⊙H 被直线x －y －1＝0，x ＋y －3＝0分成面积相等的四部分，且截x 轴所得线段的长为2.(1)求⊙H 的方程；(2)若存在过点P (a,0)的直线与⊙H 相交于M ，N 两点，且|PM |＝|MN |，求实数a 的取值范围．解：(1)设⊙H 的方程为(x －m )2＋(y －n )2＝r 2(r >0)，因为⊙H 被直线x －y －1＝0，x ＋y －3＝0分成面积相等的四部分，所以圆心H (m ，n )一定是两互相垂直的直线x －y －1＝0，x ＋y －3＝0的交点，易得交点坐标为(2,1)，所以m ＝2，n ＝1.又⊙H 截x 轴所得线段的长为2，所以r 2＝12＋n 2＝2. 所以⊙H 的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝2.(2)设N (x 0，y 0)，由题意易知点M 是PN 的中点，所以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0＋a 2，y 02.因为M ，N 两点均在⊙H 上，所以(x 0－2)2＋(y 0－1)2＝2，①⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0＋a 2－22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y 02－12＝2，即(x 0＋a －4)2＋(y 0－2)2＝8，② 设⊙I ：(x ＋a －4)2＋(y －2)2＝8，由①②知⊙H 与⊙I ：(x ＋a －4)2＋(y －2)2＝8有公共点，从而22－2≤|HI |≤22＋2，即2≤a－22＋1－22≤32，整理可得2≤a2－4a＋5≤18，解得2－17≤a≤1或3≤a≤2＋17，所以实数a的取值范围是[2－17，1]∪[3,2＋17]．。

直线与圆、圆与圆的位置关系高考数学真题详细解析高考数学真题复习

9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系一、选择题1．已知集合A＝{(x，y)|x，y为实数，且x2＋y2＝1}，B＝{(x，y)|x，y为实数，且x＋y＝1}，则A∩B的元素个数为( )．A．4 B．3 C．2 D．1解析法一(直接法)集合A表示圆，集合B表示一条直线，又圆心(0,0)到直线x＋y＝1的距离d＝12＝22＜1＝r，所以直线与圆相交，故选C.法二(数形结合法)画图可得，故选C.答案 C【点评】本题法二采用数形结合法求解与法一比较显得更容易、更直观. 2．过圆x2＋y2＝1上一点作圆的切线与x轴、y轴的正半轴交于A、B两点，则|AB|的最小值为( )A. 2B. 3C．2 D．3解析设圆上的点为(x0，y0)，其中x0>0，y0>0，则切线方程为x0x＋y0y＝1.分别令x＝0，y＝0得A(1x，0)，B(0，1y)，∴|AB|＝1x2＋1y2＝1xy≥1x2＋y202＝2.答案 C3．若直线2x－y＋a＝0与圆(x－1)2＋y2＝1有公共点，则实数a的取值范围( )．A ．－2－5＜a ＜－2＋ 5B ．－2－5≤a ≤－2＋ 5C ．－5≤a ≤ 5D ．－5＜a ＜ 5解析若直线与圆有公共点，即直线与圆相交或相切，故有|a ＋2|5≤1，解得－2－5≤a ≤－2＋ 5. 答案 B4．设两圆C 1、C 2都和两坐标轴相切，且都过点(4,1)，则两圆心的距离|C 1C 2|＝( )．A ．4B ．4 2C ．8D ．8 2解析设与两坐标轴都相切的圆的方程为(x －a )2＋(y －a )2＝a 2，将点(4,1)代入得a 2－10a ＋17＝0，解得a ＝5±22，设C 1(5－22，5－22)，则C 2(5＋22，5＋22)，则|C 1C 2|＝32＋32＝8. 答案 C5．直线y ＝kx ＋3与圆(x －2)2＋(y －3)2＝4相交于M 、N 两点，若|MN |≥23，则k 的取值范围是( )． A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－34，0 B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－33，33C.[]－3，3D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－23，0 解析如图，若|MN |＝23，则由圆与直线的位置关系可知圆心到直线的距离满足d 2＝22－(3)2＝1.∵ 直线方程为y ＝kx ＋3，∴d ＝|k ·2－3＋3|1＋k 2＝1，解得k ＝±33.若|MN |≥23，则－33≤k ≤33. 答案 B6．若圆(x －a )2＋(y －b )2＝b 2＋1始终平分圆(x ＋1)2＋(y ＋1)2＝4的周长，则a ，b 满足的关系是( ) A ．a 2＋2a ＋2b －3＝0 B ．a 2＋b 2＋2a ＋2b ＋5＝0 C ．a 2＋2a ＋2b ＋5＝0 D ．a 2－2a －2b ＋5＝0解析即两圆的公共弦必过(x ＋1)2＋(y ＋1)2＝4的圆心，两圆相减得相交弦的方程为－2(a ＋1)x －2(b ＋1)y ＋a 2＋1＝0，将圆心坐标(－1，－1)代入可得a 2＋2a ＋2b ＋5＝0. 答案 C7.直线3y kx =+与圆22(2)(3)4x y -+-=相交于,M N 两点，若MN ≥则k 的取值范围是（）A ．3,04⎡⎤-⎢⎥⎣⎦B ．33⎡⎤⎢⎥⎣⎦C ．⎡⎣D ．2,03⎡⎤-⎢⎥⎣⎦答案 B 二、填空题8．已知圆C 过点(1,0)，且圆心在x 轴的正半轴上，直线l ：y ＝x －1被圆C 截得的弦长为22，则过圆心且与直线l 垂直的直线的方程为________．解析由题可知，设圆心的坐标为(a,0)，a>0，则圆C的半径为|a－1|，圆心到直线l的距离为|a－1|2，根据勾股定理可得，(|a－1|2)2＋(2)2＝|a－1|2，解得a＝3或a＝－1(舍去)，所以圆C的圆心坐标为(3,0)，则过圆心且与直线l垂直的直线的方程为x＋y－3＝0.答案x＋y－3＝09．过点(－1，－2)的直线l被圆x2＋y2－2x－2y＋1＝0截得的弦长为2，则直线l的斜率为________．解析将圆的方程化成标准方程为(x－1)2＋(y－1)2＝1，其圆心为(1,1)，半径r＝1.由弦长为2得弦心距为22.设直线方程为y＋2＝k(x＋1)，即kx－y＋k－2＝0，∴|2k－3|k2＋1＝22，化简得7k2－24k＋17＝0，∴k＝1或k＝177.答案1或17 710．已知直线x＋y＋m＝0与圆x2＋y2＝2交于不同的两点A、B，O是坐标原点，|OA→＋OB→|≥|AB→|，那么实数m的取值范围是________．解析方法1：将直线方程代入圆的方程得2x2＋2mx＋m2－2＝0，Δ＝4m2－8(m2－2)>0得m2<4，即－2<m<2.设点A(x1，y1)，B(x2，y2)，则x1＋x2＝－m，x1x2＝m2－2 2，|OA→＋OB→|≥|AB→|即|OA→＋OB→|≥|OB→－OA→|，平方得OA→·OB→≥0，即x1x2＋y1y2≥0，即x1x2＋(m＋x1)(m＋x2)≥0，即2x1x2＋m(x1＋x2)＋m2≥0，即2×m2－22＋m(－m)＋m 2≥0，即m 2≥2，即m ≥2或m ≤－ 2.综合知－2<m ≤－2或2≤m <2. 方法2：根据向量加减法的几何意义|OA →＋OB →|≥|AB →|等价于向量OA →，OB →的夹角为锐角或者直角，由于点A ，B 是直线x ＋y ＋m ＝0与圆x 2＋y 2＝2的交点，故只要圆心到直线的距离大于或者等于1即可，也即m 满足1≤|m |2<2，即－2<m ≤－2或者2≤m <2.答案 (－2，－2]∪[2，2)11．从原点向圆x 2＋y 2－12y ＋27＝0作两条切线，则该圆夹在两条切线间的劣弧长为________．解析 (数形结合法)如图，圆x 2＋y 2－12y ＋27＝0 可化为x 2＋(y －6)2＝9，圆心坐标为(0,6)，半径为3. 在Rt △OBC 中可得：∠OCB ＝π3，∴∠ACB ＝2π3， ∴所求劣弧长为2π. 答案 2 π【点评】数形结合法是把题中的“数”与“形”有效结合，相辅相助，解题方便、直观，在圆的有关问题中较为常见.12．在平面直角坐标系xOy 中，已知圆x 2＋y 2＝4上有且只有四个点到直线12x －5y ＋c ＝0的距离为1，则实数c 的取值范围是________．解析画图可知，圆上有且只有四个点到直线12x －5y ＋c ＝0的距离为1，该圆半径为2即圆心O (0,0)到直线12x －5y ＋c ＝0的距离d ＜1，即0＜|c |13＜1，∴－13＜c ＜13.答案 (－13,13) 三、解答题13．已知：圆C ：x 2＋y 2－8y ＋12＝0，直线l ：ax ＋y ＋2a ＝0. (1)当a 为何值时，直线l 与圆C 相切；(2)当直线l 与圆C 相交于A 、B 两点，且AB ＝22时，求直线l 的方程．解析将圆C 的方程x 2＋y 2－8y ＋12＝0配方得标准方程为x 2＋(y －4)2＝4，则此圆的圆心为(0,4)，半径为2.(1)若直线l 与圆C 相切，则有|4＋2a |a 2＋1＝2.解得a ＝－34.(2)过圆心C 作CD ⊥AB ，则根据题意和圆的性质，得⎩⎪⎨⎪⎧|CD |＝|4＋2a |a 2＋1，|CD |2＋|DA |2＝|AC |2＝22，|DA |＝12|AB |＝ 2.解得a ＝－7或a ＝－1.故所求直线方程为7x －y ＋14＝0或x －y ＋2＝0.14．已知圆C ：x 2＋y 2－2x ＋4y －4＝0，是否存在斜率为1的直线l ，使以l 被圆截得的弦AB 为直径的圆过原点？若存在，求出直线l 的方程；若不存在，说明理由．解析假设存在斜率为1的直线l ，满足题意，则OA ⊥OB . 设直线l 的方程是y ＝x ＋b ，其与圆C 的交点A ，B 的坐标分别为A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)则y 1x 1·y 2x 2＝－1，即x 1x 2＋y 1y 2＝0① 由⎩⎨⎧y ＝x ＋b ，x 2＋y 2－2x ＋4y －4＝0消去y 得：2x 2＋2(b ＋1)x ＋b 2＋4b －4＝0，∴x 1＋x 2＝－(b ＋1)，x 1x 2＝12(b 2＋4b －4)，②y 1y 2＝(x 1＋b )(x 2＋b )＝x 1x 2＋b (x 1＋x 2)＋b 2 ＝12(b 2＋4b －4)－b 2－b ＋b 2＝12(b 2＋2b －4)．③ 把②③式代入①式，得b 2＋3b －4＝0，解得b ＝1或b ＝－4，且b ＝1或b ＝－4都使得Δ＝4(b ＋1)2－8(b 2＋4b －4)＞0成立．故存在直线l 满足题意，其方程为y ＝x ＋1或y ＝x －4.15．已知与圆C ：x 2＋y 2－2x －2y ＋1＝0相切的直线l 交x 轴，y 轴于A ，B 两点，|OA |＝a ，|OB |＝b (a >2，b >2)． (1)求证：(a －2)(b －2)＝2； (2)求线段AB 中点的轨迹方程； (3)求△AOB 面积的最小值．解析 (1)证明：圆的标准方程是(x －1)2＋(y －1)2＝1，设直线方程为x a ＋yb＝1，即bx ＋ay －ab ＝0，圆心到该直线的距离d ＝|a ＋b －ab |a 2＋b2＝1，即a 2＋b 2＋a 2b 2＋2ab －2a 2b －2ab 2＝a 2＋b 2，即a 2b 2＋2ab －2a 2b －2ab 2＝0，即ab ＋2－2a －2b ＝0，即(a －2)(b －2)＝2.(2)设AB 中点M (x ，y )，则a ＝2x ，b ＝2y ，代入(a －2)(b －2)＝2，得(x －1)(y －1)＝12(x >1，y >1)．(3)由(a－2)(b－2)＝2得ab＋2＝2(a＋b)≥4ab，解得ab≥2＋2(舍去ab≤2－2)，当且仅当a＝b时，ab取最小值6＋42，所以△AOB面积的最小值是3＋2 2.16．已知圆C的方程为x2＋y2＝4.(1)求过点P(1,2)且与圆C相切的直线l的方程；(2)直线l过点P(1,2)，且与圆C交于A、B两点，若|AB|＝23，求直线l的方程；(3)圆C上有一动点M(x0，y0)，ON→＝(0，y0)，若向量OQ→＝OM→＋ON→，求动点Q的轨迹方程，并说明此轨迹是什么曲线．解析(1)显然直线l的斜率存在，设切线方程为y－2＝k(x－1)，则由|2－k|k2＋1＝2，得k1＝0，k2＝－43，从而所求的切线方程为y＝2和4x＋3y－10＝0.(2)当直线l垂直于x轴时，此时直线方程为x＝1，l与圆的两个交点坐标为(1，3)和(1，－3)，这两点的距离为23，满足题意；当直线l不垂直于x轴时，设其方程为y－2＝k(x－1)，即kx－y－k＋2＝0，设圆心到此直线的距离为d(d＞0)，则23＝24－d2，得d＝1，从而1＝|－k＋2|k2＋1，得k＝34，此时直线方程为3x－4y＋5＝0，综上所述，所求直线方程为3x－4y＋5＝0或x＝1.(3)设Q 点的坐标为(x ，y )，M 点坐标是(x 0，y 0)，ON →＝(0，y 0)， ∵OQ →＝OM →＋ON →，∴(x ，y )＝(x 0,2y 0)⇒x ＝x 0，y ＝2y 0.∵x 2＋y 20＝4，∴x 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22＝4，即x 24＋y 216＝1.∴Q 点的轨迹方程是x 24＋y 216＝1，轨迹是一个焦点在y 轴上的椭圆．。

2020年高考数学专题复习直线与圆、圆与圆的位置关系

直线与圆、圆与圆的位置关系1．直线与圆的位置关系设直线l：Ax＋By＋C＝0(A2＋B2≠0)，圆：(x－a)2＋(y－b)2＝r2(r>0)，d为圆心(a，b)到直线l的距离，联立直线和圆的方程，消元后得到的一元二次方程的判别式为Δ.2.圆与圆的位置关系设圆O1：(x－a1)2＋(y－b1)2＝r21(r1>0)，圆O2：(x－a2)2＋(y－b2)2＝r22(r2>0)．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)若直线与圆组成的方程组有解，则直线与圆相交或相切．( )(2)若两个圆的方程组成的方程组无解，则这两个圆的位置关系为外切．( )(3)“k＝1”是“直线x－y＋k＝0与圆x2＋y2＝1相交”的必要不充分条件．( )(4)联立两相交圆的方程，并消掉二次项后得到的二元一次方程是两圆的公共弦所在的直线方程．( )答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√(教材习题改编)若直线x －y ＋1＝0与圆(x －a )2＋y 2＝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，＋∞)解析：选C.由题意可得，圆的圆心为(a ，0)，半径为2，所以|a －0＋1|12＋（－1）2≤2，即|a ＋1|≤2，解得－3≤a ≤1，故选C.圆Q ：x 2＋y 2－4x ＝0在点P (1，3)处的切线方程为( ) A ．x ＋3y －2＝0 B ．x ＋3y －4＝0 C ．x －3y ＋4＝0D ．x －3y ＋2＝0解析：选D.因点P 在圆上，且圆心Q 的坐标为(2，0)，所以k PQ ＝－32－1＝－3，所以切线斜率k ＝33，所以切线方程为y －3＝33(x －1)，即x －3y ＋2＝0.若圆C 1：x 2＋y 2＝1与圆C 2：x 2＋y 2－6x －8y ＋m ＝0外切，则实数m ＝________．解析：圆C 1的圆心是原点(0，0)，半径r 1＝1，圆C 2：(x －3)2＋(y －4)2＝25－m ，圆心C 2(3，4)，半径r 2＝25－m ，由两圆外切，得|C 1C 2|＝r 1＋r 2＝1＋25－m ＝5，所以m ＝9.答案：9直线x －2y ＋5＝0与圆x 2＋y 2＝8相交于A ，B 两点，则|AB |＝________．解析：如图，取AB 中点C ，连接OC ，OA ，则OC ⊥AB ， |OA |＝22，|OC |＝|0－2×0＋5|12＋（－2）2＝5，所以|AC |＝8－5＝3，所以|AB |＝2|AC |＝2 3. 答案：2 3直线与圆的位置关系(1)已知点M (a ，b )在圆O ：x 2＋y 2＝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(2)圆x 2＋y 2＝1与直线y ＝kx ＋2没有公共点的充要条件是________．【解析】 (1)因为M (a ，b )在圆O ：x 2＋y 2＝1外，所以a 2＋b 2＞1，从而圆心O 到直线ax ＋by ＝1的距离d ＝|a ·0＋b ·0－1|a 2＋b 2＝1a 2＋b 2＜1，所以直线与圆相交．(2)法一：将直线方程代入圆方程，得(k 2＋1)x 2＋4kx ＋3＝0，直线与圆没有公共点的充要条件是Δ＝16k 2－12(k 2＋1)<0，解得k ∈(－3，3)．法二：圆心(0，0)到直线y ＝kx ＋2的距离d ＝2k 2＋1，直线与圆没有公共点的充要条件是d >1，即2k 2＋1>1，解得k ∈(－3，3)．【答案】 (1)B (2)k ∈(－3，3)若将本例(1)的条件改为“点M (a ，b )在圆O ：x 2＋y 2＝1上”，则直线ax ＋by ＝1与圆O 的位置关系如何？解：由点M 在圆上，得a 2＋b 2＝1，所以圆心O 到直线ax ＋by ＝1的距离d ＝1a 2＋b 2＝1，则直线与圆O 相切．[提醒] 上述方法中最常用的是几何法，点与圆的位置关系法适用于动直线问题．(2019·衢州模拟)圆(x －3)2＋(y －3)2＝9上到直线3x ＋4y －11＝0的距离等于1的点的个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．4解析：选C.因为圆心到直线的距离为|9＋12－11|5＝2，又因为圆的半径为3，所以直线与圆相交，由数形结合知，圆上到直线的距离为1的点有3个．圆的切线与弦长问题(高频考点)圆的切线与弦长问题，是近年来高考的一个热点，多以选择题、填空题的形式呈现，多为中、低档题目．主要命题角度有：(1)求圆的切线方程； (2)求弦长及切线长； (3)由弦长及切线问题求参数．角度一求圆的切线方程过点(3，1)作圆(x －1)2＋y 2＝r 2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＝0 C ．x －2y －5＝0D ．x －2y －7＝0【解析】因为过点(3，1)作圆(x －1)2＋y 2＝r 2的切线有且只有一条，所以点(3，1)在圆(x －1)2＋y 2＝r 2上，因为圆心与切点连线的斜率k ＝1－03－1＝12，所以切线的斜率为－2，则圆的切线方程为y －1＝－2(x －3)，即2x ＋y －7＝0.故选B. 【答案】 B角度二求弦长及切线长(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 ：x 2＋y 2＝12所截得的弦长为( )A ．4 6B ．2 6C ．6D ．5(2)已知直线l ：x ＋ay －1＝0(a ∈R )是圆C ：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0的对称轴．过点A (－4，a )作圆C 的一条切线，切点为B ，则|AB |＝________．【解析】 (1)因为a sin A ＝b sin B ＝csin C，故由c sin C ＝3a sin A ＋3b sin B 可得c 2＝3(a 2＋b 2)．圆O ：x 2＋y 2＝12的圆心为O (0，0)，半径为r ＝23，圆心O 到直线l 的距离d ＝|c |a 2＋b 2＝3，所以直线l 被圆O 所截得的弦长为2r 2－d 2＝2（23）2－（3）2＝6，故选C.(2)由于直线x ＋ay －1＝0是圆C ：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0的对称轴，所以圆心C (2，1)在直线x ＋ay －1＝0上，所以2＋a －1＝0，所以a ＝－1，所以A (－4，－1)．所以|AC |2＝36＋4＝40.又r ＝2，所以|AB |2＝40－4＝36.所以|AB |＝6. 【答案】 (1)C (2)6角度三由弦长及切线问题求参数已知点P (x ，y )是直线kx ＋y ＋4＝0(k ＞0)上一动点，PA ，PB 是圆C ：x 2＋y 2－2y＝0的两条切线，A ，B 是切点，若四边形PACB 的最小面积是2，则k 的值为( )A ．3B ．212C ．2 2D ．2【解析】如图，把圆的方程化成标准形式得x 2＋(y －1)2＝1，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 ＝|5|k 2＋1＝12＋22＝5，即k 2＝4，因为k >0，所以k ＝2. 【答案】 D(1)求直线被圆截得的弦长的常用方法①几何法：用圆的几何性质求解，运用弦心距、半径及弦的一半构成的直角三角形，计算弦长|AB |＝2r 2－d 2.②代数法：联立直线与圆的方程得方程组，消去一个未知数得一元二次方程，再利用根与系数的关系结合弦长公式求解，其公式为|AB |＝1＋k 2|x 1－x 2|.(2)圆的切线方程的求法①几何法：设切线方程为y －y 0＝k (x －x 0)，利用点到直线的距离公式表示出圆心到切线的距离d ，然后令d ＝r ，进而求出k .②代数法：设切线方程为y －y 0＝k (x －x 0)，与圆的方程组成方程组，消元后得到一个一元二次方程，然后令判别式Δ＝0进而求得k .1．直线y ＝kx ＋3与圆(x －2)2＋(y －3)2＝4相交于M ，N 两点，若|MN |≥23，则k 的取值范围是( )A ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－34，0 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－33，33 C ．[－3，3] D ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤－23，0 解析：选B.如图，设圆心C (2，3)到直线y ＝kx ＋3的距离为d ，若|MN |≥23，则d 2＝r 2－⎝ ⎛⎭⎪⎫12|MN |2≤4－3＝1，即|2k |21＋k 2≤1，解得－33≤k ≤33.2．(2019·温州中学高三期末)若经过点P (－3，0)的直线l 与圆M ：x 2＋y 2＋4x －2y ＋3＝0相切，则圆M 的圆心坐标是________；半径为________；切线在y 轴上的截距是________．解析：圆的标准方程为(x ＋2)2＋(y －1)2＝2，则圆心坐标为(－2，1)，半径R ＝2，设切线斜率为k ，过P 的切线方程为y ＝k (x ＋3)，即kx －y ＋3k ＝0，则圆心到直线的距离d ＝|－2k －1＋3k |1＋k 2＝|k －1|1＋k 2＝2，平方得k 2＋2k ＋1＝(k ＋1)2＝0，解得k ＝－1，此时切线方程为y ＝－x －3，即在y 轴上的截距为－3.答案：(－2，1)2 －33．(2019·杭州市学军中学高三模拟)已知直线l ：mx －y ＝1，若直线l 与直线n ：x ＋m (m －1)y ＝2垂直，则m 的值为________，动直线l ：mx －y ＝1被圆C ：x 2－2x ＋y 2－8＝0截得的最短弦长为________．解析：由题意得m －m (m －1)＝0⇒m ＝0或m ＝2；动直线l ：mx －y ＝1过定点(0，－1)，而动直线l ：mx －y ＝1被圆C ：(x －1)2＋y 2＝9截得的弦长最短时，弦中点恰为(0，－1)，此时弦长为29－（1＋1）＝27.答案：0或2 27圆与圆的位置关系(1)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(2)已知圆C 1：(x －a )2＋(y ＋2)2＝4与圆C 2：(x ＋b )2＋(y ＋2)2＝1相外切，则ab 的最大值为( )A ．62B ．32C ．94D ．2 3【解析】 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－2ay ＝0，x ＋y ＝0得两交点为(0，0)，(－a ，a )．因为圆M 截直线所得线段长度为22，所以a 2＋（－a ）2＝2 2. 又a >0，所以a ＝2.所以圆M 的方程为x 2＋y 2－4y ＝0，即x 2＋(y －2)2＝4，圆心M (0，2)，半径r 1＝2. 又圆N ：(x －1)2＋(y －1)2＝1，圆心N (1，1)，半径r 2＝1，所以|MN |＝（0－1）2＋（2－1）2＝ 2. 因为r 1－r 2＝1，r 1＋r 2＝3，1<|MN |<3，所以两圆相交．(2)由圆C 1与圆C 2相外切，可得（a ＋b ）2＋（－2＋2）2＝2＋1＝3，即(a ＋b )2＝a 2＋2ab ＋b 2＝9，根据基本不等式可知9＝a 2＋2ab ＋b 2≥2ab ＋2ab ＝4ab ，即ab ≤94，当且仅当a＝b 时，等号成立．故选C.【答案】 (1)B (2)C若本例(2)条件中“外切”变为“内切”，求ab 的最大值．解：由C 1与C 2内切，得（a ＋b ）2＋（－2＋2）2＝1.即(a ＋b )2＝1, 又ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋b 22＝14，当且仅当a ＝b 时等号成立，故ab 的最大值为14.(1)几何法判断圆与圆的位置关系的步骤 ①确定两圆的圆心坐标和半径；②利用平面内两点间的距离公式求出圆心距d ，并求r 1＋r 2，|r 1－r 2|； ③比较d ，r 1＋r 2，|r 1－r 2|的大小，然后写出结论． (2)两圆公共弦长的求法两圆公共弦长，先求出公共弦所在直线的方程，在其中一圆中，由弦心距d ，半弦长l2，半径r 所在线段构成直角三角形，利用勾股定理求解．1．圆C 1：(x －m )2＋(y ＋2)2＝9与圆C 2：(x ＋1)2＋(y －m )2＝4外切，则m 的值为( ) A ．2 B ．－5 C ．2或－5D ．不确定解析：选C.由C 1(m ，－2)，r 1＝3；C 2(－1，m )，r 2＝2；则两圆心之间的距离为|C 1C 2|＝（m ＋1）2＋（－2－m ）2＝2＋3＝5，解得m ＝2或－5.故选C.2．(2019·嘉兴模拟)若⊙O ：x 2＋y 2＝5与⊙O 1：(x －m )2＋y 2＝20(m ∈R )相交于A ，B 两点，且两圆在点A 处的切线互相垂直，则线段AB 的长度是________．解析：⊙O 1与⊙O 在A 处的切线互相垂直，如图，可知两切线分别过另一圆的圆心，所以O 1A ⊥OA .又因为|OA |＝5，|O 1A |＝25，所以|OO 1|＝5.又A ，B 关于OO 1所在直线对称，所以AB 长为Rt △OAO 1斜边上的高的2倍．所以|AB |＝2 ×5×255＝4. 答案：4解决有关弦长问题的两种方法(1)几何法：直线被圆截得的半弦长l2、弦心距d 和圆的半径r 构成直角三角形，且r2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫l 22＋d 2； (2)代数法：联立直线方程和圆的方程，消元转化为关于x 的一元二次方程，由根与系数的关系即可求得弦长|AB |＝1＋k 2|x 1－x 2|＝1＋k 2·（x 1＋x 2）2－4x 1x 2或|AB |＝1＋1k2|y 1－y 2|＝1＋1k2·（y 1＋y 2）2－4y 1y 2(k ≠0)．求过一点的圆的切线方程时，首先要判断此点是否在圆上，然后设出切线方程．注意斜率不存在的情形．易错防范(1)求圆的弦长问题，注意应用圆的性质解题，即用圆心与弦中点连线与弦垂直的性质，可以用勾股定理或斜率之积为－1列方程来简化运算．(2)过圆上一点作圆的切线有且只有一条：过圆外一点作圆的切线有且只有两条，若仅求得一条，除了考虑运算过程是否正确外，还要考虑斜率不存在的情况，以防漏解．[基础达标]1．已知集合A ＝{(x ，y )|x ，y 为实数，且x 2＋y 2＝1}，B ＝{(x ，y )|x ，y 为实数，且x ＋y ＝1}，则A ∩B 的元素个数为( )A ．4B ．3C ．2D ．1解析：选C.(直接法)集合A 表示圆，集合B 表示一条直线，又圆心(0，0)到直线x ＋y ＝1的距离d ＝12＝22<1＝r ，所以直线与圆相交． 2．直线l ：x －y ＋m ＝0与圆C ：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0恒有公共点，则m 的取值范围是( )A ．[－2，2]B ．[－22，22]C ．[－2－1，2－1]D ．[－22－1，22－1]解析：选D.圆C 的标准方程为(x －2)2＋(y －1)2＝4，圆心为(2，1)，半径为2，圆心到直线的距离d ＝|2－1＋m |2＝|m ＋1|2，若直线l 与圆C 恒有公共点，则|m ＋1|2≤2，解得－22－1≤m ≤22－1，故选D.3．若圆x 2＋y 2＝a 2与圆x 2＋y 2＋ay －6＝0的公共弦长为23，则a 的值为( ) A ．±2 B ．2 C ．－2D ．无解解析：选A.圆x 2＋y 2＝a 2的圆心为原点O ，半径r ＝|a |. 将x 2＋y 2＝a 2与x 2＋y 2＋ay －6＝0左右分别相减，可得a 2＋ay －6＝0，即得两圆的公共弦所在直线的方程为a 2＋ay －6＝0.原点O 到直线a 2＋ay －6＝0的距离d ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪6a－a ，根据勾股定理可得a 2＝(3)2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫6a －a 2，所以a 2＝4，所以a ＝±2.故选A.4．(2019·台州中学高三月考)若直线y ＝kx ＋4＋2k 与曲线y ＝4－x 2有两个交点，则k 的取值范围是( )A ．[1，＋∞)B ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫－1，－34C ．⎝ ⎛⎦⎥⎤34，1D ．(－∞，－1]解析：选B.曲线y ＝ 4－x 2即x 2＋y 2＝4(y ≥0)，表示一个以(0，0)为圆心，以2为半径的位于x 轴上方的半圆，如图所示．直线y ＝kx ＋4＋2k 即y ＝k (x ＋2)＋4，表示恒过点(－2，4)，斜率为k 的直线，结合图形可得k AB ＝4－4＝－1，因为|4＋2k |1＋k2＝2，解得k ＝－34，即k AT ＝－34，所以要使直线与半圆有两个不同的交点，k 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫－1，－34.5．圆C ：x 2＋y 2＋Dx ＋Ey －3＝0(D <0，E 为整数)的圆心C 到直线4x －3y ＋3＝0的距离为1，且圆C 被截x 轴所得的弦长|MN |＝4，则E 的值为( )A ．－4B ．4C ．－8D ．8解析：选C.圆心C ⎝ ⎛⎭⎪⎫－D 2，－E2.由题意得⎪⎪⎪⎪⎪⎪4×⎝ ⎛⎭⎪⎫－D 2－3×⎝ ⎛⎭⎪⎫－E 2＋342＋（－3）2＝1，即|4D －3E －6|＝10，①在圆C ：x 2＋y 2＋Dx ＋Ey －3＝0中，令y ＝0得x 2＋Dx －3＝0. 设M (x 1，0)，N (x 2，0)，则x 1＋x 2＝－D ，x 1x 2＝－3. 由|MN |＝4得|x 1－x 2|＝4，即(x 1＋x 2)2－4x 1x 2＝16， (－D )2－4×(－3)＝16. 因为D <0，所以D ＝－2.将D ＝－2代入①得|3E ＋14|＝10，所以E ＝－8或E ＝－43(舍去)．6．已知圆C ：(x －3)2＋(y －1)2＝1和两点A (－t ，0)，B (t ，0)，(t >0)，若圆C 上存在点P ，使得∠APB ＝90°，则当t 取得最大值时，点P 的坐标是( )A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫32，322B ．⎝⎛⎭⎪⎫322，32 C ．⎝ ⎛⎭⎪⎫32，332 D ．⎝ ⎛⎭⎪⎫332，32 解析：选D.设P (a ，b )为圆上一点，由题意知，AP →·BP →＝0，即(a ＋t )(a －t )＋b 2＝0，a 2－t 2＋b 2＝0，所以t 2＝a 2＋b 2＝|OP |2，|OP |max ＝2＋1＝3，即t 的最大值为3，此时k OP ＝33，OP 所在直线的倾斜角为30°，所以点P 的纵坐标为32，横坐标为3×32＝332，即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫332，32. 7．(2019·浙江高中学科基础测试)由直线3x －4y ＋5＝0上的一动点P 向圆x 2＋y 2－4x ＋2y ＋4＝0引切线，则切线长的最小值为________．解析：当直线上的点到圆心(2，－1)的距离最短时，切线长最小．此时，圆心到直线的距离d ＝|3×2－4×（－1）＋5|32＋（－4）2＝3，r ＝1，所以切线长为2 2. 答案：2 28．(2019·杭州七校联考)已知圆C ：(x －3)2＋(y －5)2＝5，直线l 过圆心且交圆C 于A ，B 两点，交y 轴于P 点，若2 PA →＝PB →，则直线l 的斜率k ＝________．解析：依题意得，点A 是线段PB 的中点，|PC |＝|PA |＋|AC |＝35，过圆心C (3，5)作y 轴的垂线，垂足为C 1，则|CC 1|＝3，|PC 1|＝（35）2－32＝6.记直线l 的倾斜角为θ，则有|tan θ|＝|PC 1||CC 1|＝2，即k ＝±2.答案：±29．已知圆C ：(x －1)2＋(y －2)2＝2，若等边△PAB 的一边AB 为圆C 的一条弦，则|PC |的最大值为________．解析：已知圆C ：(x －1)2＋(y －2)2＝2，所以圆心为C (1，2)，半径r ＝2，若等边△PAB 的一边AB 为圆C 的一条弦，则PC ⊥AB .在△PAC 中，∠APC ＝30°，由正弦定理得|AC |sin 30°＝|PC |sin ∠PAC，所以|PC |＝22sin ∠PAC ≤22，故|PC |的最大值为2 2.答案：2 210．(2019·绍兴柯桥区高三下学期考试)已知圆O 1和圆O 2都经过点(0，1)，若两圆与直线4x －3y ＋5＝0及y ＋1＝0均相切，则|O 1O 2|＝________．解析：如图，因为原点O 到直线4x －3y ＋5＝0的距离d ＝|5|42＋（－3）2＝1，到直线y ＝－1的距离为1，且到(0，1)的距离为1，所以圆O 1和圆O 2的一个圆心为原点O ，不妨看作是圆O 1，设O 2(a ，b )，则由题意：⎩⎪⎨⎪⎧b ＋1＝a 2＋（b －1）2b ＋1＝|4a －3b ＋5|42＋（－3）2，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2b ＝1. 所以|O 1O 2|＝22＋12＝ 5. 答案： 511．(2019·浙江省名校协作体高三联考)已知圆C ：(x －1)2＋y 2＝9内有一点P (2，2)，过点P 作直线l 交圆C 于A ，B 两点．(1)当l 经过圆心C 时，求直线l 的方程； (2)当直线l 的倾斜角为45°时，求弦AB 的长．解：(1)已知圆C ：(x －1)2＋y 2＝9的圆心为C (1，0)，因为直线过点P ，C ，所以k PC ＝2－02－1＝2，直线l 的方程为y ＝2(x －1)，即2x －y －2＝0.(2)当直线l 的倾斜角为45°时，斜率为1，直线l 的方程为y －2＝x －2，即x －y ＝0，圆心C 到直线l 的距离为12，又因为圆的半径为3，所以弦AB 的长为34. 12．圆O 1的方程为x 2＋(y ＋1)2＝4，圆O 2的圆心坐标为(2，1)． (1)若圆O 1与圆O 2外切，求圆O 2的方程；(2)若圆O 1与圆O 2相交于A ，B 两点，且|AB |＝22，求圆O 2的方程．解：(1)因为圆O 1的方程为x 2＋(y ＋1)2＝4，所以圆心O 1(0，－1)，半径r 1＝2.设圆O 2的半径为r 2，由两圆外切知|O 1O 2|＝r 1＋r 2. 又|O 1O 2|＝（2－0）2＋（1＋1）2＝22，所以r 2＝|O 1O 2|－r 1＝22－2.所以圆O 2的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝12－8 2. (2)设圆O 2的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝r 22，又圆O 1的方程为x 2＋(y ＋1)2＝4，相减得AB 所在的直线方程为4x ＋4y ＋r 22－8＝0. 设线段AB 的中点为H ，因为r 1＝2，所以|O 1H |＝r 21－|AH |2＝ 2. 又|O 1H |＝|4×0＋4×（－1）＋r 22－8|42＋42＝|r 22－12|42，所以|r 22－12|42＝2，解得r 22＝4或r 22＝20.所以圆O 2的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝4或(x －2)2＋(y －1)2＝20. [能力提升]1．两圆x 2＋y 2＋2ax ＋a 2－4＝0和x 2＋y 2－4by －1＋4b 2＝0恰有三条公切线，若a ∈R 且ab ≠0，则1a 2＋1b2的最小值为( )A ．1B ．3C ．19D ．49解析：选A.由题意知两圆的标准方程为(x ＋a )2＋y 2＝4和x 2＋(y －2b )2＝1，圆心分别为(－a ，0)和(0，2b )，半径分别为2和1，因为两圆恰有三条公切线，所以两圆外切，故有a 2＋4b 2＝3，即a 2＋4b 2＝9，所以1a 2＋1b 2＝19⎝ ⎛⎭⎪⎫9a 2＋9b 2＝19⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋4b 2a 2＋a 2b 2＋4≥19×(1＋4＋4)＝1.当且仅当4b 2a 2＝a2b2，即|a |＝2|b |时取等号，故选A.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 ＝2MO ，则圆心C 的横坐标a 的取值范围是( )A ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，125B ．[0，1]C ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤1，125 D ．⎝⎛⎭⎪⎫0，125解析：选A.因为圆心在直线y ＝2x －4上，所以圆C 的方程为(x －a )2＋[y －2(a －2)]2＝1.设点M (x ，y )，因为MA ＝2MO ，所以x 2＋（y －3）2＝2x 2＋y 2，化简得x 2＋y 2＋2y －3＝0，即x 2＋(y ＋1)2＝4，所以点M 在以D (0，－1)为圆心，2为半径的圆上．由题意，点M (x ，y )在圆C 上，所以圆C 与圆D 有公共点，则|2－1|≤CD ≤2＋1，即1≤a 2＋（2a －3）2≤3.由a 2＋（2a －3）2≥1得5a 2－12a ＋8≥0，解得a ∈R ；由a 2＋（2a －3）2≤3得5a 2－12a ≤0，解得0≤a ≤125.所以点C 的横坐标a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，125.故选A.3．(2019·浙江省镇海中学高三模拟)已知点P (a ，b )关于直线l 的对称点为P ′(b ＋1，a －1)，则圆C ：x 2＋y 2－6x －2y ＝0关于直线l 对称的圆C ′的方程为______________；圆C 与圆C ′的公共弦的长度为________．解析：由题设将圆C ：x 2＋y 2－6x －2y ＝0中的x ，y 换为y ＋1，x －1可得圆C ′的方程为(y ＋1)2＋(x －1)2－6(y ＋1)－2(x －1)＝0，即x 2＋y 2－4x －4y －2＝0，也即(x －2)2＋(y －2)2＝10；将两圆的方程两边相减可得公共弦的直线方程为x －y －1＝0，圆心C ′(2，2)到该直线的距离d ＝12，半径r ＝10，故弦长L ＝210－12＝38.答案：(x －2)2＋(y －2)2＝10 384．(2017·高考全国卷Ⅲ)已知抛物线C ：y 2＝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．解：(1)证明：设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，l ：x ＝my ＋2. 由⎩⎪⎨⎪⎧x ＝my ＋2，y 2＝2x可得y 2－2my －4＝0，则y 1y 2＝－4.又x 1＝y 212，x 2＝y 222，故x 1x 2＝（y 1y 2）24＝4.因此OA 的斜率与OB 的斜率之积为y 1x 1·y 2x 2＝－44＝－1，所以OA ⊥OB .故坐标原点O 在圆M 上．(2)由(1)可得y 1＋y 2＝2m ，x 1＋x 2＝m (y 1＋y 2)＋4＝2m 2＋4. 故圆心M 的坐标为(m 2＋2，m )，圆M 的半径r ＝（m 2＋2）2＋m 2.由于圆M 过点P (4，－2)，因此AP →·BP →＝0，故(x 1－4)(x 2－4)＋(y 1＋2)(y 2＋2)＝0，即x 1x 2－4(x 1＋x 2)＋y 1y 2＋2(y 1＋y 2)＋20＝0. 由(1)可得y 1y 2＝－4，x 1x 2＝4.所以2m 2－m －1＝0，解得m ＝1或m ＝－12.当m ＝1时，直线l 的方程为x －y －2＝0，圆心M 的坐标为(3，1)，圆M 的半径为10，圆M 的方程为(x －3)2＋(y －1)2＝10.当m ＝－12时，直线l 的方程为2x ＋y －4＝0，圆心M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫94，－12，圆M 的半径为854，圆M 的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x －942＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋122＝8516.5．(2019·富阳市场口中学高三质检)已知半径为5的圆的圆心在x 轴上，圆心的横坐标是正整数，且与直线4x ＋3y －29＝0相切．(1)求圆的方程；(2)设直线ax －y ＋5＝0(a ＞0)与圆相交于A ，B 两点，求实数a 的取值范围； (3)在(2)的条件下，是否存在实数a ，使得弦AB 的垂直平分线l 过点P (－2，4)，若存在，求出实数a 的值；若不存在，请说明理由．解：(1)设圆心为M (m ，0)(m ∈N *)．由于圆与直线4x ＋3y －29＝0相切，且半径为5，所以|4m －29|5＝5，即|4m －29|＝25.因为m 为正整数，故m ＝1. 故所求圆的方程为(x －1)2＋y 2＝25. (2)把直线ax －y ＋5＝0，即y ＝ax ＋5 代入圆的方程，消去y ，整理得(a 2＋1)x 2＋2(5a －1)x ＋1＝0，由于直线ax －y ＋5＝0交圆于A ，B 两点，故Δ＝4(5a －1)2－4(a 2＋1)＞0，即12a 2－5a ＞0，由于a ＞0，解得a ＞512，所以实数a 的取值范围是⎝⎛⎭⎪⎫512，＋∞.(3)设符合条件的实数a 存在，则直线l 的斜率为－1a，l 的方程为y ＝－1a(x ＋2)＋4，即x ＋ay ＋2－4a ＝0.由于l 垂直平分弦AB ，故圆心M (1，0)必在l 上，所以1＋0＋2－4a ＝0，解得a ＝34.由于34∈⎝ ⎛⎭⎪⎫512，＋∞，故存在实数a ＝34，使得过点P (－2，4)的直线l 垂直平分弦AB .。

第4讲直线与圆、圆与圆的位置关系

系．
2.圆的弦长问题
逻辑推理
2.能用直线和圆的方程解决一些 3.圆的切线问题
直观想象
简单的数学问题与实际问题
2
4.圆与圆的位置关系
直线与圆、圆与圆的位置关系
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×+× − +
+

＝＜r，又因为直线不过圆心，

所以直线与圆相交但不过圆心．
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[记结论·提素能]
【记结论】
1．圆的切线方程常用结论
(1)过圆x2＋y2＝r2上一点P(x0，y0)的圆的切线的方程为x0x
＋y0y＝r2；
几何特征
代数特征
公切线条数
相交
R－r＜d＜R＋r
___________
两组实数解
2
内切
__________
d＝R－r
一组实数解
1
内含
d＜R－r
无实数解
0
________
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[思考]
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若两圆相交，如何求公共弦所在直线的方程？
点拨：从两圆的方程中消掉二次项后得到的二元一次方程
2025届
直线与圆、圆与圆的位置关系
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第4讲直线与圆、圆与圆的位置

新课标高考艺考数学复习教师用书：第七章第4节直线与圆、圆与圆的位置关系 Word版含解析

第4节直线与圆、圆与圆的位置关系最新考纲核心素养考情聚焦1.能根据给定直线、圆的方程判断直线与圆的位置关系；能根据给定两个圆的方程判断两圆的位置关系．2.能用直线和圆的方程解决一些简单的问题．3.初步了解用代数方法处理几何问题的思想1.直线与圆的位置关系判定，达成数学建模和数学抽象的素养．2.直线与圆相交、相切问题的研究，增强数学抽象、逻辑推理和数学运算的素养．3.圆与圆的位置关系的判定，增强数学抽象、逻辑推理和数学运算的素养本部分作为高考的重点内容，主要涉及直线与圆的位置关系、弦长问题、最值问题等．常与椭圆、双曲线、抛物线交汇考查，有时也与对称性等性质结合考查．题型以选择题、填空题为主，有时也以解答题形式出现，一般难度不会太大，属中低档题型，解答时要正确利用图形及性质，合理转化1．直线与圆的位置关系设圆C ：(x －a )2＋(y －b )2＝r 2，直线l ：Ax ＋By ＋C ＝0，圆心C (a ，b )到直线l 的距离为d ，由⎩⎪⎨⎪⎧(x －a )2＋(y －b )2＝r 2，Ax ＋By ＋C ＝0消去y (或x )，得到关于x (或y )的一元二次方程，其判别式为Δ. 方法位置关系几何法代数法相交 d <r Δ>0 相切 d ＝r Δ＝0 相离d >rΔ<02.设两个圆的半径分别为R ，r ，R ＞r ，圆心距为d ，则两圆的位置关系可用下表来表示：位置关系相离外切相交内切内含几何特征d ＞R ＋r d ＝R ＋r R －r ＜d ＜R ＋r d ＝R －r d ＜R －r 代数特征无实数解一组实数解两组实数解一组实数解无实数解公切线条43211.直线被圆截得弦长的求法(1)几何法：利用弦心距d ，弦长一半12l 及圆的半径r 所构成的直角三角形来求，即r 2＝d 2＋⎝⎛⎭⎫12l 2.(2)代数法：利用根与系数的关系来求，即|AB |＝1＋k 2·|x A －x B |＝(1＋k 2)[(x A ＋x B )2－4x A x B ]. 2．两圆相交时公共弦的方程设圆C 1：x 2＋y 2＋D 1x ＋E 1y ＋F 1＝0，① 圆C 2：x 2＋y 2＋D 2x ＋E 2y ＋F 2＝0，②若两圆相交，则有一条公共弦，其公共弦所在直线方程由①－②所得，即：(D 1－D 2)x ＋(E 1－E 2)y ＋(F 1－F 2)＝0.3．两圆不同的位置关系与对应公切线的条数 (1)两圆外离时，有4条公切线； (2)两圆外切时，有3条公切线； (3)两圆相交时，有2条公切线； (4)两圆内切时，有1条公切线； (5)两圆内含时，没有公切线．[思考辨析]判断下列说法是否正确，正确的在它后面的括号里打“√”，错误的打“×”． (1)“k ＝1”是“直线x －y ＋k ＝0与圆x 2＋y 2＝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)从两相交圆的方程中消掉二次项后得到的二元一次方程是两圆的公共弦所在的直线方程．( )(5)过圆O ：x 2＋y 2＝r 2上一点P (x 0，y 0)的圆的切线方程是x 0x ＋y 0y ＝r 2.( )(6)圆C 1：x 2＋y 2＋2x ＋2y －2＝0与圆C 2：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0的公切线有且仅有2条．( )解析：(1)“k ＝1”是“直线x －y ＋k ＝0与圆x 2＋y 2＝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．答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ [小题查验]1．(·西安市调研)若直线x －y ＋1＝0与圆(x －a )2＋y 2＝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，＋∞)解析：C [由题意可得，圆的圆心为(a,0)，半径为2， ∴|a －0＋1|12＋(－1)2≤2，即|a ＋1|≤2，解得－3≤a ≤1.]2．一条光线从点(－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( )A ．－53或－35B ．－32或－23C ．－54或－45D ．－43或－34解析：D [∵A (－2，－3)关于y 轴的对称点A ′(2，－3)在反射光线上，圆心(－3,2)．设反射光线的斜率为k ，则其方程为y ＋3＝k (x －2)，即kx －y －2k －3＝0， ∵d ＝|－3k －2－2k －3|k 2＋1，由d ＝r ，得k ＝－43或k ＝－34.]3．圆C 1：x 2＋y 2＋2x ＋2y －2＝0与圆C 2：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0的公切线有且仅有( ) A ．1条 B ．2条 C ．3条D ．4条解析：B [⊙C 1：(x ＋1)2＋(y ＋1)2＝4，圆心C 1(－1，－1)，半径r 1＝2.⊙C 2：(x －2)2＋(y －1)2＝4，圆心C 2(2,1)，半径r 2＝2.∴|C 1C 2|＝13，∴|r 1－r 2|＝0＜|C 1C 2|＜r 1＋r 2＝4，∴两圆相交，有两条公切线．]4．(人教A 版教材必修2P133A 组第9题改编)圆x 2＋y 2－4＝0与圆x 2＋y 2－4x ＋4y －12＝0的公共弦所在的直线方程为______________________．解析：由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－4＝0，x 2＋y 2－4x ＋4y －12＝0得4x －4y ＋8＝0，即x －y ＋2＝0.答案：x －y ＋2＝05．(·高考全国卷Ⅰ)直线y ＝x ＋1与圆x 2＋y 2＋2y －3＝0交于A ，B 两点，则|AB |＝________. 解析：圆的方程可化为x 2＋(y ＋1)2＝4，∴圆心为(0，－1)，半径r ＝2，圆心到直线x －y ＋1＝0的距离d ＝22＝2，∴|AB |＝222－d 2＝24－2＝2 2.答案：2 2考点一直线与圆的位置关系(自主练透)[题组集训]1．(·豫南九校联考)直线l ：mx －y ＋1－m ＝0与圆C ：x 2＋(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：A [法一：由⎩⎪⎨⎪⎧mx －y ＋1－m ＝0，x 2＋(y －1)2＝5，消去y ，整理得(1＋m 2)x 2－2m 2x ＋m 2－5＝0，则Δ＝4m 4－4(1＋m 2)(m 2－5)＝16m 2＋20>0，所以直线l 与圆C 相交．故选A. 法二：因为圆心(0,1)到直线l 的距离d ＝|m |m 2＋1<1<5，故直线l 与圆相交，选A.法三：直线l ：mx －y ＋1－m ＝0过定点(1,1)，因为点(1,1)在圆C ：x 2＋(y －1)2＝5的内部，所以直线l 与圆C 相交．故选A.]2．“a ＝3”是“直线y ＝x ＋4与圆(x －a )2＋(y －3)2＝8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解析：A [若直线y ＝x ＋4与圆(x －a )2＋(y －3)2＝8相切，则有|a －3＋4|2＝22，即|a ＋1|＝4，所以a ＝3或－5.但当a ＝3时，直线y ＝x ＋4与圆(x －a )2＋(x －3)2＝8一定相切，故“a＝3”是“直线y ＝x ＋4与圆(x －a )2＋(y －3)2＝8相切”的充分不必要条件．]3．圆x 2＋y 2＝1与直线y ＝kx ＋2没有公共点的充要条件是________________________________________________________________________．解析：法一：将直线方程代入圆方程，得(k 2＋1)x 2＋4kx ＋3＝0，直线与圆没有公共点的充要条件是Δ＝16k 2－12(k 2＋1)＜0，解得－3＜k ＜ 3.法二：圆心(0,0)到直线y ＝kx ＋2的距离d ＝2k 2＋1，直线与圆没有公共点的充要条件是d ＞1，即2k 2＋1＞1，解得－3＜k ＜ 3.答案：－3＜k ＜ 3判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．考点二直线与圆相交、相切问题(多维探究)[命题角度1] 求弦长或由弦长求直线(圆)的方程1．(经典高考)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 ．26 B ．8 C ．46 D ．10解析：C [设圆的方程为x 2＋y 2＋Dx ＋Ey ＋F ＝0，将点A ，B ，C 代入，得⎩⎪⎨⎪⎧D ＋3E ＋F ＋10＝0，4D ＋2E ＋F ＋20＝0，D －7E ＋F ＋50＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧D ＝－2，E ＝4，F ＝－20.则圆的方程为x 2＋y 2－2x ＋4y －20＝0.令x ＝0，得y 2＋4y －20＝0，设M (0，y 1)，N (0，y 2)，则y 1，y 2是方程y 2＋4y －20＝0的两根，由根与系数的关系，得y 1＋y 2＝－4，y 1y 2＝－20，故|MN |＝|y 1－y 2|＝(y 1＋y 2)2－4y 1y 2＝16＋80＝4 6.故选C.]弦长的两种求法(1)代数方法：将直线和圆的方程联立方程组，消元后得到一个一元二次方程．在判别式Δ＞0的前提下，利用根与系数的关系，根据弦长公式求弦长．(2)几何方法：若弦心距为d，圆的半径长为r，则弦长l＝2r2－d2.[提醒]代数法计算量较大，我们一般选用几何法．[命题角度2]由弦长求参数取值(范围)2．(·南充市一模)已知直线x－y＋m＝0与圆x2＋y2＝4交于不同的两点A，B，O是坐标原点．若圆周上存在一点C，使得△ABC为等边三角形，则实数m的值为________．解析：根据题意画出图形，连接OA，OB，作OD垂直于AB于D点．因为△ABC为等边三角形，所以∠AOB＝120°.由余弦定理得|AB|＝23，∴|BD|＝3，|OD|＝1，∴O(0,0)到直线AB的距离|m|2＝1，解得m＝±2.答案：±2解决与弦长有关参数或取值范围问题，一般是找到与弦长公式l＝2r2－d2有关的方程或不等式，解方程或不等式即可．[命题角度3]求切线方程(切线长)3．已知点A(1，a)，圆x2＋y2＝4.若过点A的圆的切线只有一条，则切线方程为______________________．解析：由于过点A的圆的切线只有一条，则点A在圆上，故12＋a2＝4，∴a＝±3.当a＝3时，A(1，3)，切线方程为x＋3y－4＝0；当a＝－3时，A(1，－3)，切线方程为x－3y－4＝0，答案：x＋3y－4＝0或x－3y－4＝04．(·武汉市模拟)已知直线l：mx＋y－1＝0(m∈R)是圆C：x2＋y2－4x＋2y＋1＝0的对称轴，过点A(－2，m)作圆C的一条切线，切点为B，则|AB|为()A ．4B ．2 5C ．4 2D ．3解析：A [∵圆C ：x 2＋y 2－4x ＋2y ＋1＝0，即(x －2)2＋(y ＋1)2 ＝4，表示以C (2，－1)为圆心、半径等于2的圆．由题意可得，直线l ：mx ＋y －1＝0经过圆C 的圆心(2，－1)，故有2m －1－1＝0，∴m ＝1，点A (－2,1)．∵AC ＝20，CB ＝R ＝2，∴切线的长|AB |＝20－4＝4.故选A.]1．求过一点的圆的切线方程时，首先要判断此点与圆的位置关系，若点在圆内，无解；若点在圆上，有一解，利用点斜式直接求解；若点在圆外，有两解．设切线的点斜式方程，用待定系数法求解，注意，需考虑无斜率的情况．2．切线长问题，利用圆心到定点的距离，半径，切线长三者之间的勾股定理来解决． [命题角度4] 圆的最值问题5．在平面直角坐标系xOy 中，以点(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：解法一：设A (1,0)，由mx －y －2m －1＝0，得m (x －2)－(y ＋1)＝0，则直线过定点P (2，－1)，即该方程表示所有过定点P 的直线系方程．当直线与AP 垂直时，所求圆的半径最大．此时，半径为|AP |＝(2－1)2＋(－1－0)2＝ 2. 故所求圆的标准方程为(x －1)2＋y 2＝2.解法二：设圆的半径为r ，根据直线与圆相切的关系得r ＝|m ＋1|1＋m 2＝m 2＋2m ＋1m 2＋1＝1＋2m m 2＋1，当m <0时，1＋2m m 2＋1<1，故1＋2mm 2＋1无最大值；当m ＝0时，r ＝1；当m >0时，m 2＋1≥2m (当且仅当m ＝1时取等号)．所以r ≤1＋1＝2，即r max ＝2，故半径最大的圆的方程为(x －1)2＋y 2＝2. 答案：(x －1)2＋y 2＝2对于圆的最值问题，一般是根据条件列出关于所求目标的式子——函数关系式，然后根据函数关系式的特征选用参数法、配方法、判别式法等，应用不等式的性质求出最值．考点三圆与圆的位置关系(子母变式)[母题] 已知圆C 1：(x －a )2＋(y ＋2)2＝4与圆C 2：(x ＋b )2＋(y ＋2)2＝1相外切，则ab 的最大值为( )A.62 B.32 C.94D ．2 3 [解析] C [由圆C 1与圆C 2相外切，可得(a ＋b )2＋(－2＋2)2＝2＋1＝3，即(a ＋b )2＝9，根据基本不等式可知ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22＝94，当且仅当a ＝b 时等号成立．故选C.][子题1] 本例条件中“外切”变为“内切”，则ab 的最大值为________．解析：由C 1与C 2内切得(a ＋b )2＋(－2＋2)2＝1. 即(a ＋b )2＝1，又ab ≤⎝⎛⎭⎫a ＋b 22＝14，当且仅当a ＝b 时等号成立，故ab 的最大值为14.答案：14[子题2] 本例条件“外切”变为“相交”，则公共弦所在的直线方程为________．解析：由题意得，把圆C 1，圆C 2的方程都化为一般方程．圆C 1：x 2＋y 2－2ax ＋4y ＋a 2＝0， ①圆C 2：x 2＋y 2＋2bx ＋4y ＋b 2＋3＝0， ② 由②－①得(2a ＋2b )x ＋3＋b 2－a 2＝0，即(2a ＋2b )x ＋3＋b 2－a 2＝0为所求公共弦所在直线方程．答案：(2a ＋2b )x ＋3＋b 2－a 2＝0[子题3] 本例条件“外切”变为“若两圆有四条公切线”，则直线x ＋y －1＝0与圆(x －a )2＋(y －b )2＝1的位置关系是________．解析：由两圆存在四条切线，故两圆外离， (a ＋b )2＋(－2＋2)2>3.∴(a ＋b )2>9.即a ＋b >3或a ＋b <－3.又圆心(a ，b )到直线x ＋y －1＝0的距离 d ＝|a ＋b －1|2>1，∴直线x ＋y －1＝0与圆(x －a )2＋(y －b )2＝1相离．答案：相离1．处理两圆位置关系多用圆心距与半径和或差的关系判断，一般不采用代数法． 2．若两圆相交，则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差得到．提醒：判断两圆位置关系时常用几何法，利用两圆组成的方程组解的个数，不能判断内切与外切，外离与内含．[跟踪训练]1．(·高考山东卷)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：B [∵圆M ∶x 2＋(y －a )2＝a 2， ∴圆心坐标为M (0，a )，半径r 1为a ，圆心M 到直线x ＋y ＝0的距离d ＝|a |2，由几何知识得⎝⎛⎭⎫|a |22＋(2)2＝a 2，解得a ＝2. ∴M (0,2)，r 1＝2.又圆N 的圆心坐标N (1,1)，半径r 2＝1， ∴|MN |＝(1－0)2＋(1－2)2＝2，r 1＋r 2＝3，r 1－r 2＝1.∴r 1－r 2＜|MN |＜r 1＋r 2，∴两圆相交，故选B.]2．若圆x 2＋y 2＝4与圆x 2＋y 2＋2ay －6＝0(a >0)的公共弦的长为23，则a ＝________. 解析：两圆的方程相减，得公共弦所在的直线方程为(x 2＋y 2＋2ay －6)－(x 2＋y 2)－4＝0⇒y ＝1a ，又a >0，结合图形，利用半径、弦长的一半及弦心距所构成的直角三角形，可知1a ＝22－(3)2＝1⇒a ＝1. 答案：11．(·上饶市一模)已知直线x ＋ay ＋2＝0与圆x 2＋y 2＋2x －2y ＋1＝0有公共点，则实数a 的取值范围是( )A ．a ＞0B ．a ≥0C ．a ≤0D ．a ＜0解析：C [圆x 2＋y 2＋2x －2y ＋1＝0，即(x ＋1)2＋(y －1)2＝1的圆心(－1,1)，半径为1，∵直线x ＋ay ＋2＝0与圆x 2＋y 2＋2x －2y ＋1＝0有公共点，∴|－1＋a ＋2|1＋a 2≤1，∴a ≤0，故选C.]2．(·兰州市模拟)已知圆C ：(x －1)2＋(y －4)2＝10和点M (5，t )，若圆C 上存在两点A ，B ，使得MA ⊥MB ，则实数t 的取值范围为( )A ．[－2,6]B ．[－3,5]C ．[2,6]D ．[3,5]解析：C [由题意，|CM |≤10×2，∴(5－1)2＋(t －4)2≤20，∴2≤t ≤6，故选C.] 3．(·开封市模拟)直线ax －y ＋3＝0与圆(x －1)2＋(y －2)2＝4相交于A 、B 两点且|AB |＝22，则a ＝( )A ．1B 3C ．2D ．3 解析：A [圆的圆心为(1,2)，半径为2， ∵|AB |＝22，∴圆心到直线AB 的距离d ＝4－2＝2，即|a ＋1|a 2＋1＝2，解得a ＝1.故选：A.]4．(·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 ．[22，3 2 ]解析：A [∵直线x ＋y ＋2＝0分别于x 轴，y 轴交于A ，B 两点，∴A (－2,0)，B (0，－2)，∴|AB |＝22，∵点P 在圆(x －2)2＋y 2＝2上，∴圆心为(2,0)，设圆心到直线的距离为d ，则d ＝|2＋0＋2|2＝2 2.故点P 到直线x ＋y ＋2＝0的距离d ′的范围是[2，32]，则S △ABP ＝12|AB |d ′＝2d ′∈[2,6]．]5．(·福州市模拟)过点P (1，－2)作圆C ：(x －1)2＋y 2＝1的两条切线，切点分别为A ，B ，则AB 所在直线的方程为( )A ．y ＝－34B ．y ＝－12C ．y ＝－32D ．y ＝－14解析：B [圆(x －1)2＋y 2＝1的圆心为(1,0)，半径为1，以|PC |＝(1－1)2＋(－2－0)2＝2为直径的圆的方程为(x －1)2＋(y ＋1)2＝1，将两圆的方程相减得AB 所在直线的方程为2y ＋1＝0，即y ＝－12. 故选B.] 6．(·信阳市质检)直线ax ＋by ＋c ＝0与圆C ：x 2－2x ＋y 2＋4y ＝0相交于A ，B 两点，且|AB→|＝15，则CA →·CB →＝________.解析：圆C ：x 2－2x ＋y 2＋4y ＝0⇔(x －1)2＋(y ＋2)2＝5，如图，过C 作CD ⊥AB 于D ，|AB |＝2|AD |＝2|AC |·sin ∠CAD ，∴15＝2×5×sin ∠CAD ，∴∠CAD ＝30°，∴∠ACB ＝120°，则CA →·CB →＝5×5×cos 120° ＝－52. 答案：－527．点P 在圆C 1：x 2＋y 2－8x －4y ＋11＝0上，点Q 在圆C 2：x 2＋y 2＋4x ＋2y ＋1＝0上，则|PQ |的最小值是________．解析：把圆C 1、圆C 2的方程都化成标准形式，得(x －4)2＋(y －2)2＝9，(x ＋2)2＋(y ＋1)2＝4.圆C 1的圆心坐标是(4,2)，半径长是3；圆C 2的圆心坐标是(－2，－1)，半径是2.圆心距d ＝(4＋2)2＋(2＋1)2＝3 5.所以，|PQ |的最小值是35－5. 答案：35－58．已知圆O ：x 2＋y 2＝8，点A (2,0)，动点M 在圆上，则∠OMA 的最大值为________．解析：设|MA |＝a ，因为|OM |＝22，|OA |＝2，由余弦定理知cos ∠OMA ＝|OM |2＋|MA |2－|OA |22|OM |·|MA |＝(22)2＋a 2－222×22a ＝142·⎝⎛⎭⎫4a ＋a ≥142·24a ·a ＝22，当且仅当a ＝2时等号成立．所以∠OMA ≤π4，即∠OMA 的最大值为π4. 答案：π49．已知点M (3,1)，直线ax －y ＋4＝0及圆(x －1)2＋(y －2)2＝4.(1)求过点M 的圆的切线方程；(2)若直线ax －y ＋4＝0与圆相切，求a 的值；(3)若直线ax －y ＋4＝0与圆相交于A ，B 两点，且弦AB 的长为23，求a 的值．解：(1)由题意知圆心的坐标为(1,2)，半径r ＝2，当过点M 的直线的斜率不存在时，方程为x ＝3.由圆心(1,2)到直线x ＝3的距离d ＝3－1＝2＝r 知，此时，直线与圆相切．当过点M 的直线的斜率存在时，设方程为y －1＝k (x －3)，即kx －y ＋1－3k ＝0. 由题意知|k －2＋1－3k |k 2＋(－1)2＝2，解得k ＝34. ∴方程为y －1＝34(x －3)，即3x －4y －5＝0. 故过点M 的圆的切线方程为x ＝3或3x －4y －5＝0.(2)由题意有|a －2＋4|a 2＋(－1)2＝2，解得a ＝0或a ＝43. (3)∵圆心到直线ax －y ＋4＝0的距离为|a ＋2|a 2＋1，∴⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫|a ＋2|a 2＋12＋⎝⎛⎭⎫2322＝4，解得a ＝－34. 10．过平面内M 点的光线经x 轴反射后与圆C ：x 2＋(y －2)2＝2相切于A ，B 两点．(1)若M 点的坐标为(5,1)，求反射光线所在直线的方程；(2)若|AB |＝3144，求动点M 的轨迹方程．解：(1)由光的反射原理知，反射光线所在直线必过点(5，－1)，设反射光线所在直线的斜率为k ，则此直线方程可以设为y ＋1＝k (x －5)，即kx －y －5k －1＝0(*)．又反射光线与圆C ：x 2＋(y －2)2＝2相切，所以|－2－5k －1|k 2＋1＝2，解得k ＝－1或－723，代入(*)化简整理，得反射光线所在直线的方程为x ＋y －4＝0或7x ＋23y －12＝0.(2)设动点M 的坐标为(x ，y )(y ≥0)，则反射光线所在直线必过点M 关于x 轴的对称点Q (x ，－y )，设动弦AB 的中点为P ，则|AP |＝3148，故|CP |＝2－⎝⎛⎭⎫31482＝28. 由射影定理|CP |·|CQ |＝|AC |2，得|CQ |＝228＝82，即x 2＋(－y －2)2＝82，即x 2＋(y ＋2)2＝128(y ≥0)．。

高考数学复习考知识解析与专题练习24---直线与圆、圆与圆的位置关系

∴0<m<1 和－1<m<0 都是直线与圆相交的充分不必要条件． 7 ．过点 A(3,5) 作圆 O ： x2 ＋ y2 － 2x － 4y ＋ 1 ＝ 0 的切线，则切线的方程为
________________．答案 5x－12y＋45＝0 或 x－3＝0 解析化圆 x2＋y2－2x－4y＋1＝0 为标准方程得(x－1)2＋(y－2)2＝4，其圆心为(1,2)，半径为 2， ∵|OA|＝ (3－1)2＋(5－2)2＝ 13>2，∴点 A(3,5)在圆外．显然，当切线斜率不存在时，
故有 61－m－ 11＝5，解得 m＝25－10 11.
6－3 3
4
因为 kMN＝5－1＝4，所以两圆公切线的斜率是－3.
4
43×1＋3－b
设切线方程为 y＝－3x＋b，则有
432＋1 ＝ 11.
13 5 解得 b＝ 3 ±3 11.
13 5 容易验证，当 b＝ 3 ＋3
11时，直线与圆 x2＋y2－10x－12y＋m＝0 相交，舍去．
A．0<r≤1
B．0<r<1
C．r≥1
D．r>1
答案 D 1
解析圆心到直线的距离 d＝ cos2α＋sin2α＝1，
故 r>1. (2)(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( )
ห้องสมุดไป่ตู้
A．圆 M 的圆心为(4，－3)
B．圆 M 被 x 轴截得的弦长为 8
C．圆 M 的半径为 25
题组二教材改编 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( )

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1
【步步高】（浙江专用）2017年高考数学专题七立体几何第61练
直线与圆、圆与圆的位置关系练习
训练目标
(1)会求圆的方程；(2)会判断直线与圆的位置关系；(3)会判断两圆的位置关系；
(4)能应用直线与圆、圆与圆的位置关系解决相关问题.

训练题型
(1)求圆的方程；(2)判断直线与圆、圆与圆的位置关系；(3)直线与圆的位置关
系的应用.

解题策略
(1)代数法：联立直线与圆，圆与圆的方程，解方程组；(2)几何法：圆心到直
线的距离与半径比较，两圆圆心距与半径之和、半径之差比较.

一、选择题
1．(2015·贵州凯里一中2月阶段性检测)已知圆C与直线x－y＝0及直线x－y－4＝0都相
切，圆心在直线x＋y＝0上，则圆C的方程为( )
A．(x＋1)2＋(y－1)2＝2
B．(x－1)2＋(y＋1)2＝2
C．(x－1)2＋(y－1)2＝2
D．(x＋1)2＋(y＋1)2＝2
2．(2015·西安西北工业大学附中第一次适应性训练)直线(a＋1)x＋(a－1)y＋2a＝0(a∈R)
与圆x2＋y2－2x＋2y－7＝0的位置关系是( )
A．相切 B．相交
C．相离 D．不确定
3．(2015·潍坊模拟)圆C：(x－1)2＋y2＝25，过点P(2，－1)作圆的所有弦中，以最长弦和
最短弦为对角线的四边形的面积是( )
A．1013 B．921
C．1023 D．911
4．(2015·南昌一模)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
5．(2015·大庆二模)能够把圆O：x2＋y2＝9的周长和面积同时分为相等的两部分的函数f(x)
称为圆O的“亲和函数”，下列函数不是圆O的“亲和函数”的是( )

A．f(x)＝4x3＋x2 B．f(x)＝ln5－x5＋x

C．f(x)＝ex＋e－x2 D．f(x)＝tan x5
2

6．(2015·广东中山一中等七校第二次联考)M(x0，y0)为圆x2＋y2＝a2(a>0)内异于圆心的一
点，则直线x·x0＋y·y0＝a2与该圆的位置关系为( )
A．相离 B．相交
C．相切 D．相切或相离
7．(2015·天水秦安第二中学第四次检测)已知圆C1：x2＋y2＋4ax＋4a2－4＝0和圆C2：x2＋

y2－2by＋b2－1＝0只有一条公切线，若a，b∈R，且ab
≠0，则1a2＋1b2的最小值为( )

A．2 B．4 C．8 D．9
8．圆C1：x2＋y2＝16与C2：(x－4)2＋(y＋3)2＝r2(r>0)在交点处的切线互相垂直，则r等于
( )
A．5 B．4 C．3 D．2
二、填空题
9．已知圆C的方程为x2＋y2－2y－3＝0，过点P(－1,2)的直线l与圆C交于A，B两点，若
使|AB|最小，则直线l的方程是________________．
10．(2015·济南模拟)已知P是直线3x＋4y－10＝0上的动点，PA，PB是圆x2＋y2－2x＋4
y
＋4＝0的两条切线，A，B是切点，C是圆心，那么四边形PACB面积的最小值为________．
11．(2015·甘肃天水一中一模)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|，则圆心C的横坐标
a
的取值范围为________．
12．已知P(2,0)为圆C：x2＋y2－2x＋2my＋m2－7＝0(m>0)内一点，过点P的直线AB交圆
C
于A，B两点，若△ABC面积的最大值为4，则正实数m的取值范围为________．
3

答案解析
1．B [设圆心坐标为(a，－a)，
由r＝|a＋a|2＝|a＋a－4|2得a＝1，∴r＝2.
该圆的标准方程为(x－1)2＋(y＋1)2＝2.]
2．B [圆x2＋y2－2x＋2y－7＝0，
即(x－1)2＋(y＋1)2＝9，
表示以O(1，－1)为圆心、3为半径的圆．
圆心到直线的距离

d
＝|(a＋1)－(a－1)＋2a|(a＋1)2＋(a－1)2＝|2a＋2|2a2＋2.

9－d2＝9－4a2＋8a＋42a2＋2＝7a2－4a＋7a2＋1，
而方程7a2－4a＋7＝0的判别式
Δ＝16－196＝－180＜0，
故有9>d2，即d<3，故直线和圆相交．]
3．C [因为圆的方程为(x－1)2＋y2＝25，
所以圆心坐标为C(1,0)，半径r＝5，
因为点P(2，－1)是该圆内一点，
所以经过点P的直径是圆的最长弦，
且最短的弦是与该直径垂直的弦．
因为|PC|＝2，
所以与PC垂直的弦长为225－2＝223.

因此所求四边形的面积S＝12×10×223＝1023.]
4．B [圆O1的圆心坐标为(1,0)，半径r1＝1，
圆O2的圆心坐标为(0,2)，半径r2＝2.
故两圆的圆心距|O1O2|＝5，而r2－r1＝1，r1＋r2＝3，
则有r2－r1<|O1O2|故两圆相交．]
5．C [若函数f(x)是圆O的“亲和函数”，
则函数的图象经过圆心且关于圆心对称．
圆O：x2＋y2＝9的圆心为坐标原点，
4

A中f(x)＝4x3＋x2，B中f(x)＝ln5－x5＋x，
D中f(x)＝tan x5的图象均过圆心O(0,0)，
在C中，f(x)＝ex＋e－x2的图象不过圆心，不满足要求，故选C.]
6．A [∵点M在圆内，∴x20＋y200)．
圆心到直线的距离d＝a2x20＋y20>a，
即d>r，故直线与圆相离，故选A.]
7．D [∵圆C1：(x＋2a)2＋y2＝4和
圆C2：x2＋(y－b)2＝1只有一条公切线，
∴两圆内切，|C1C2|＝2－1＝1，
即4a2＋b2＝1.
1a2＋1b2＝(4a2＋b2)(1a2＋1b2)＝5＋b2a2＋4
a
2
b
2
≥9，

当且仅当b2＝2a2，即a2＝16，b2＝13时取等号．]
8．C [设其中一个交点为P(x0，y0)，
则 x20＋y20＝16，(x0－4)2＋(y0＋3)3＝r2
可得r2＝41－8x0＋6y0，
∵两切线互相垂直，
∴过交点的两半径也互相垂直，

即y0x0·y0＋3x0－4＝－1，
∴3y0－4x0＝－16，
∴r2＝41－8x0＋6y0＝41＋2(3y0－4x0)
＝41－32＝9，
∴r＝3.]
9．x－y＋3＝0
解析易知点P在圆的内部，根据圆的性质，

若使|AB|最小，则AB⊥CP，因为圆心C(0,1)，所以kCP＝2－1－1－0＝－1，kl＝1，
因此直线l的方程为y－2＝x＋1，即x－y＋3＝0.
10．22
5

解析圆的标准方程为：(x－1)2＋(y＋2)2＝1，
其圆心C(1，－2)，半径为1，且直线与圆相离，如图所示，

四边形PACB的面积等于2S△PAC，
而S△PAC＝12|PA|·|AC|

＝12|PA|＝12|PC|2－1，
又 |PC|min＝|3－8－10|5＝3，
所以(S△PAC)min＝129－1＝2，
故四边形PACB面积的最小值为22.
11．[0，125]
解析设点M(x，y)，由|MA|＝2|MO|，
知x2＋(y－3)2＝2x2＋y2.
化简，得x2＋(y＋1)2＝4，
∴点M的轨迹为以D(0，－1)为圆心，2为半径的圆，
可记为圆D.
又∵点M在圆C上，
∴圆C与圆D的关系为相交或相切，
∴1≤|CD|≤3.
∵圆C的圆心在直线y＝2x－4上，∴设C(a,2a－4)，
∴|CD|＝a2＋(2a－3)2，
∴1≤a2＋(2a－3)2≤3，

解得0≤a≤125.
12．[3，7)
解析圆的标准方程为(x－1)2＋(y＋m)2＝8，
6

则圆心坐标为(1，－m)，半径r＝22，
S△ABC＝12r2sin∠ACB＝4sin∠ACB
，

当∠ACB＝90°时，△ABC的面积取得最大值4，
此时△ABC为等腰直角三角形，
AB＝2r
＝4，

则点C到直线AB的距离等于2，
故2≤PC＜22，即2≤1＋m2＜22，
所以4≤1＋m2＜8，即3≤m2＜7，
因为m＞0，所以3≤m＜7.