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2019-2020年高考数学总复习9.4直线与圆圆与圆的位置关系演练提升同步测评文新人教B版

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2020版高考数学历史专用讲义：第九章 9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系

2020版高考数学历史专用讲义：第九章 9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系

§9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系最新考纲 1.能根据给定直线、圆的方程，判断直线与圆、圆与圆的位置关系.2.能用直线和圆的方程解决一些简单的问题.3.在平面解析几何初步的学习过程中，体会用代数方法处理几何问题的思想．1．判断直线与圆的位置关系常用的两种方法(1)几何法：利用圆心到直线的距离d 和圆的半径r 的大小关系． d <r ⇔相交；d ＝r ⇔相切；d >r ⇔相离． (2)代数法：――→判别式Δ＝b 2－4ac⎩⎪⎨⎪⎧>0⇔相交；＝0⇔相切；<0⇔相离.2．圆与圆的位置关系设圆O 1：(x －a 1)2＋(y －b 1)2＝r 21(r 1>0)， 圆O 2：(x －a 2)2＋(y －b 2)2＝r 22(r 2>0).概念方法微思考1．在求过一定点的圆的切线方程时，应注意什么？提示 应首先判断这点与圆的位置关系，若点在圆上则该点为切点，切线只有一条；若点在圆外，切线应有两条；若点在圆内，切线为零条．2．用两圆的方程组成的方程组有一解或无解时能否准确判定两圆的位置关系？提示 不能，当两圆方程组成的方程组有一解时，两圆有外切和内切两种可能情况，当方程组无解时，两圆有相离和内含两种可能情况．题组一 思考辨析1．判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和，则两圆相交．( × )(2)从两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．( × )(3)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.( √ )(4)过圆O ：x 2＋y 2＝r 2外一点P (x 0，y 0)作圆的两条切线，切点分别为A ，B ，则O ，P ，A ，B 四点共圆且直线AB 的方程是x 0x ＋y 0y ＝r 2.( √ )(5)如果直线与圆组成的方程组有解，则直线与圆相交或相切．( √ ) 题组二 教材改编2．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，＋∞)答案 C解析 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 ≤1.3．圆(x ＋2)2＋y 2＝4与圆(x －2)2＋(y －1)2＝9的位置关系为( ) A ．内切 B ．相交 C ．外切 D ．相离答案 B解析 两圆圆心分别为(－2,0)，(2,1)，半径分别为2和3，圆心距d ＝42＋1＝17.∵3－2<d <3＋2，∴两圆相交．4．圆x 2＋y 2－4＝0与圆x 2＋y 2－4x ＋4y －12＝0的公共弦长为________． 答案 2 2解析 由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－4＝0，x 2＋y 2－4x ＋4y －12＝0，得两圆公共弦所在直线为x －y ＋2＝0.又圆x 2＋y 2＝4的圆心到直线x －y ＋2＝0的距离为22＝ 2.由勾股定理得弦长的一半为4－2＝2，所以所求弦长为2 2.题组三易错自纠5．若直线l：x－y＋m＝0与圆C：x2＋y2－4x－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]答案 D解析圆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，若直线与圆恒有公共点，则|2－1＋m|2≤2，解得－22－1≤m≤22－1，故选D.6．(2018·石家庄模拟)设圆C1，C2都和两坐标轴相切，且都过点(4,1)，则两圆心的距离|C1C2|等于()A．4 B．4 2 C．8 D．8 2答案 C解析因为圆C1，C2和两坐标轴相切，且都过点(4,1)，所以两圆都在第一象限内，设圆心坐标为(a，a)，则|a|＝(a－4)2＋(a－1)2，解得a＝5＋22或a＝5－22，可取C1(5＋22，5＋22)，C2(5－22，5－22)，故|C1C2|＝(42)2＋(42)2＝8，故选C.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)，∵|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，直线与圆相切，即切线方程为x－3＝0，当切线斜率存在时，可设所求切线方程为y－5＝k(x－3)，即kx－y＋5－3k＝0.又圆心为(1,2)，半径r＝2，而圆心到切线的距离d＝|3－2k|k2＋1＝2，即|3－2k|＝2k2＋1，∴k＝512，故所求切线方程为5x－12y＋45＝0或x－3＝0.题型一 直线与圆的位置关系命题点1 位置关系的判断例1 (2018·贵州黔东南州联考)在△ABC 中，若a sin A ＋b sin B －c sin C ＝0，则圆C ：x 2＋y 2＝1与直线l ：ax ＋by ＋c ＝0的位置关系是( ) A ．相切 B ．相交 C ．相离 D ．不确定答案 A解析 因为a sin A ＋b sin B －c sin C ＝0， 所以由正弦定理得a 2＋b 2－c 2＝0.故圆心C (0,0)到直线l ：ax ＋by ＋c ＝0的距离d ＝|c |a 2＋b 2＝1＝r ，故圆C ：x 2＋y 2＝1与直线l ：ax ＋by ＋c ＝0相切，故选A. 命题点2 弦长问题例2 已知直线：12x －5y ＝3与圆x 2＋y 2－6x －8y ＋16＝0相交于A ，B 两点，则|AB |＝________. 答案 4 2解析 把圆的方程化成标准方程为(x －3)2＋(y －4)2＝9，所以圆心坐标为(3,4)，半径r ＝3，所以圆心到直线12x －5y ＝3的距离d ＝|12×3－5×4－3|122＋(－5)2＝1，则|AB |＝2r 2－d 2＝4 2.命题点3 切线问题例3 已知圆C ：(x －1)2＋(y ＋2)2＝10，求满足下列条件的圆的切线方程． (1)与直线l 1：x ＋y －4＝0平行； (2)与直线l 2：x －2y ＋4＝0垂直； (3)过切点A (4，－1)．解 (1)设切线方程为x ＋y ＋b ＝0， 则|1－2＋b |2＝10，∴b ＝1±25， ∴切线方程为x ＋y ＋1±25＝0.(2)设切线方程为2x ＋y ＋m ＝0， 则|2－2＋m |5＝10，∴m ＝±52，∴切线方程为2x ＋y ±52＝0.(3)∵k AC ＝－2＋11－4＝13，∴过切点A (4，－1)的切线斜率为－3，∴过切点A (4，－1)的切线方程为y ＋1＝－3(x －4)， 即3x ＋y －11＝0.思维升华 (1)判断直线与圆的位置关系的常见方法 ①几何法：利用d 与r 的关系． ②代数法：联立方程之后利用Δ判断．③点与圆的位置关系法：若直线恒过定点且定点在圆内，可判断直线与圆相交． 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．(2)处理直线与圆的弦长问题时多用几何法，即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形． (3)圆的切线问题的处理要抓住圆心到直线的距离等于半径，从而建立关系解决问题． 跟踪训练1 (1)圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0与直线2tx －y －2－2t ＝0(t ∈R )的位置关系为________． 答案 相交解析 直线2tx －y －2－2t ＝0恒过点(1，－2)， ∵12＋(－2)2－2×1＋4×(－2)＝－5<0， ∴点(1，－2)在圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0内，直线2tx －y －2－2t ＝0与圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0相交．(2)过点(3,1)作圆(x －2)2＋(y －2)2＝4的弦，其中最短弦的长为________． 答案 2 2解析 设P (3,1)，圆心C (2,2)，则|PC |＝2，半径r ＝2，由题意知最短的弦过P (3,1)且与PC 垂直，所以最短弦长为222－(2)2＝2 2.(3)过点P (2,4)引圆(x －1)2＋(y －1)2＝1的切线，则切线方程为__________________． 答案 x ＝2或4x －3y ＋4＝0解析 当直线的斜率不存在时，直线方程为x ＝2，此时，圆心到直线的距离等于半径，直线与圆相切，符合题意；当直线的斜率存在时，设直线方程为y －4＝k (x －2)，即kx －y ＋4－2k ＝0，∵直线与圆相切，∴圆心到直线的距离等于半径，即d ＝|k －1＋4－2k |k 2＋(－1)2＝|3－k |k 2＋1＝1，解得k ＝43，∴所求切线方程为43x －y ＋4－2×43＝0，即4x －3y ＋4＝0.综上，切线方程为x ＝2或4x －3y ＋4＝0.题型二 圆与圆的位置关系命题点1 位置关系的判断例4 分别求当实数k 为何值时，两圆C 1：x 2＋y 2＋4x －6y ＋12＝0，C 2：x 2＋y 2－2x －14y ＋k ＝0相交和相切．解 将两圆的一般方程化为标准方程，得C 1：(x ＋2)2＋(y －3)2＝1，C 2：(x －1)2＋(y －7)2＝50－k ， 则圆C 1的圆心为C 1(－2,3)，半径r 1＝1； 圆C 2的圆心为C 2(1,7)，半径r 2＝50－k ，k <50.从而|C 1C 2|＝(－2－1)2＋(3－7)2＝5.当|50－k －1|<5<50－k ＋1，即4<50－k <6，即14<k <34时，两圆相交． 当1＋50－k ＝5，即k ＝34时，两圆外切；当|50－k －1|＝5，即k ＝14时，两圆内切．所以当k ＝14或k ＝34时，两圆相切． 命题点2 公共弦问题例5 已知圆C 1：x 2＋y 2－2x －6y －1＝0和C 2：x 2＋y 2－10x －12y ＋45＝0. (1)求证：圆C 1和圆C 2相交；(2)求圆C 1和圆C 2的公共弦所在直线的方程和公共弦长．(1)证明 由题意得，圆C 1和圆C 2一般方程化为标准方程，得(x －1)2＋(y －3)2＝11，(x －5)2＋(y －6)2＝16，则圆C 1的圆心C 1(1,3)，半径r 1＝11， 圆C 2的圆心C 2(5,6)，半径r 2＝4，两圆圆心距d ＝|C 1C 2|＝5，r 1＋r 2＝11＋4， |r 1－r 2|＝4－11，∴|r 1－r 2|<d <r 1＋r 2， ∴圆C 1和C 2相交．(2)解 圆C 1和圆C 2的方程相减，得4x ＋3y －23＝0， ∴两圆的公共弦所在直线的方程为4x ＋3y －23＝0. 圆心C 2(5,6)到直线4x ＋3y －23＝0的距离 d ＝|20＋18－23|16＋9＝3，故公共弦长为216－9＝27.思维升华 (1)判断两圆位置关系的方法常用几何法，即用两圆圆心距与两圆半径和及差的绝对值的大小关系判断，一般不用代数法．重视两圆内切的情况，作图观察． (2)两圆相交时，公共弦所在直线方程的求法两圆的公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x 2，y 2项得到． (3)两圆公共弦长的求法求两圆公共弦长，常选其中一圆，由弦心距d ，半弦长l2，半径r 构成直角三角形，利用勾股定理求解．跟踪训练2 (1)(2016·山东)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 答案 B解析 ∵圆M ：x 2＋(y －a )2＝a 2(a >0)， ∴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)圆x 2＋y 2＋4x －4y －1＝0与圆x 2＋y 2＋2x －13＝0相交于P ，Q 两点，则直线PQ 的方程为______________． 答案 x －2y ＋6＝0解析 两个圆的方程两端相减，可得2x －4y ＋12＝0. 即x －2y ＋6＝0.1．若两圆x 2＋y 2＝m 和x 2＋y 2＋6x －8y －11＝0有公共点，则实数m 的取值范围是( ) A ．(－∞，1) B ．(121，＋∞) C ．[1,121] D ．(1,121)答案 C解析 x 2＋y 2＋6x －8y －11＝0化成标准方程为 (x ＋3)2＋(y －4)2＝36. 圆心距为d ＝(0＋3)2＋(0－4)2＝5，若两圆有公共点，则|6－m |≤5≤6＋m ， 所以1≤m ≤121.故选C.2．直线x －3y ＋3＝0与圆(x －1)2＋(y －3)2＝10相交所得弦长为( ) A.30 B.532 C ．4 2 D ．3 3答案 A解析 圆(x －1)2＋(y －3)2＝10的圆心坐标为(1,3)，半径r ＝10，圆心(1,3)到直线x －3y ＋3＝0的距离d ＝|1－9＋3|10＝510，故弦|AB |＝210－2510＝30，故选A.3．已知直线l ：x cos α＋y sin α＝2(α∈R )，圆C ：x 2＋y 2＋2x cos θ＋2y sin θ＝0(θ∈R )，则直线l 与圆C 的位置关系是( )A ．相交B ．相切C ．相离D ．与α，θ有关答案 D解析 圆C ：x 2＋y 2＋2x cos θ＋2y sin θ＝0(θ∈R )，即(x ＋cos θ)2＋(y ＋sin θ)2＝1(θ∈R )，圆心C 的坐标为(－cos θ，－sin θ)，半径为r ＝1.圆心C 到直线l ：x cos α＋y sin α＝2(α∈R )的距离d ＝|－cos θcos α－sin θsin α－2|cos 2α＋sin 2α＝2＋cos(θ－α)．当cos(θ－α)＝－1时，d ＝r ，直线l 和圆C 相切； 当－1<cos(θ－α)≤1时，d >r ，直线l 和圆C 相离，故选D.4．(2018·福州模拟)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 ＝－34 B ．y ＝－12C ．y ＝－32D ．y ＝－14答案 B解析 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 ＝－12.5．若点A (1,0)和点B (4,0)到直线l 的距离依次为1和2，则这样的直线有( ) A ．1条 B ．2条 C ．3条 D ．4条 答案 C解析 如图，分别以A ，B 为圆心，1,2为半径作圆．由题意得，直线l 是圆A 的切线，A 到l 的距离为1，直线l 也是圆B 的切线，B 到l 的距离为2，所以直线l 是两圆的公切线，共3条(2条外公切线，1条内公切线)．6．(2018·东北三省联考)直线x ＋2y ＋m ＝0(m >0)与⊙O ：x 2＋y 2＝5交于A ，B 两点，若|OA →＋OB →|>2|AB →|，则m 的取值范围是( )A ．(5，25)B ．(25，5)C ．(5，5)D ．(2，5)答案 B解析 ∵直线x ＋2y ＋m ＝0与⊙O ：x 2＋y 2＝5交于相异两点A ，B ，∴O 点到直线x ＋2y ＋m ＝0的距离d < 5.记OA →＋OB →＝OD →，则四边形OADB 是菱形，且|OD →|＝2d . ∵|OA →＋OB →|>2|AB →|，∴2d >2|AB →|， 即d >|AB →|＝25－d 2，解得d >2.又d <5，∴2<d <5，即2<|m |5< 5. 又m >0，解得m ∈(25，5)．7．(2016·全国Ⅲ)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 |＝________. 答案 4解析 设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由⎩⎪⎨⎪⎧x －3y ＋6＝0，x 2＋y 2＝12，得y 2－33y ＋6＝0，解得x 1＝－3，y 1＝3；x 2＝0，y 2＝23， ∴A (－3，3)，B (0,23)．过A ，B 作l 的垂线方程分别为 y －3＝－3(x ＋3)，y －23＝－3x ，令y ＝0， 则x C ＝－2，x D ＝2，∴|CD |＝2－(－2)＝4.8．过点P (1，3)作圆x 2＋y 2＝1的两条切线，切点分别为A ，B ，则P A →·PB →＝________. 答案 32解析 由题意，得圆心为O (0,0)，半径为1.如图所示，∵P (1，3)，∴PB ⊥x 轴，|P A |＝|PB |＝ 3.∴△POA 为直角三角形， 其中|OA |＝1，|AP |＝3，则|OP |＝2，∴∠OP A ＝30°，∴∠APB ＝60°. ∴P A →·PB →＝|P A →||PB →|·cos ∠APB ＝3×3×cos 60°＝32.9．在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的方程为x 2＋y 2－8x ＋15＝0，若直线y ＝kx －2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，则k 的最大值是________． 答案 43解析 圆C 的标准方程为(x －4)2＋y 2＝1，圆心为(4,0)． 由题意知(4,0)到kx －y －2＝0的距离应不大于2， 即|4k －2|k 2＋1≤2，整理得3k 2－4k ≤0，解得0≤k ≤43.故k 的最大值是43.10．(2018·成都模拟)已知圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝25，圆C 上的点到直线l ：3x ＋4y ＋m ＝0(m <0)的最短距离为1，若点N (a ，b )在直线l 上位于第一象限的部分，则1a ＋1b 的最小值为____________． 答案7＋4355解析 圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝25，圆心坐标(3,4)，半径为5，因为圆C 上的点到直线l ：3x ＋4y ＋m ＝0(m <0)的最短距离为1，则直线l 与圆C 相离，设圆心到直线的距离为d ，则d －r ＝1，可得|9＋16＋m |9＋16＝6，解得m ＝－55或m ＝5(舍去)．因为点N (a ，b )在直线l 上位于第一象限的部分， 所以3a ＋4b ＝55，a >0，b >0. 则1a ＋1b ＝155⎝⎛⎭⎫1a ＋1b (3a ＋4b )＝155⎝⎛⎭⎫7＋4b a ＋3a b ≥155⎝⎛⎭⎫7＋24b a ·3a b ＝7＋4355， 当且仅当a ＝－55＋11033，b ＝55－5532时取等号．11．已知圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋1＝0，O 为坐标原点，动点P 在圆C 外，过P 作圆C 的切线，设切点为M .(1)若点P 运动到(1,3)处，求此时切线l 的方程； (2)求满足条件|PM |＝|PO |的点P 的轨迹方程．解 把圆C 的方程化为标准方程为(x ＋1)2＋(y －2)2＝4， ∴圆心为C (－1,2)，半径r ＝2.(1)当l 的斜率不存在时，此时l 的方程为x ＝1， C 到l 的距离d ＝2＝r ，满足条件． 当l 的斜率存在时，设斜率为k ， 得l 的方程为y －3＝k (x －1)， 即kx －y ＋3－k ＝0， 则|－k －2＋3－k |1＋k 2＝2，解得k ＝－34.∴l 的方程为y －3＝－34(x －1)，即3x ＋4y －15＝0.综上，满足条件的切线l 的方程为x ＝1或3x ＋4y －15＝0. (2)设P (x ，y )，则|PM |2＝|PC |2－|MC |2 ＝(x ＋1)2＋(y －2)2－4， |PO |2＝x 2＋y 2，∵|PM |＝|PO |， ∴(x ＋1)2＋(y －2)2－4＝x 2＋y 2， 整理，得2x －4y ＋1＝0，∴点P 的轨迹方程为2x －4y ＋1＝0.12.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l 的方程为y ＝2x ＋m ，即2x －y ＋m ＝0.又BC ＝OA ＝22＋42＝2 5.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＝2 5.即|2×6－7＋m |22＋(－1)2＝25，解得m ＝5或m ＝－15.∴直线l 的方程为y ＝2x ＋5或y ＝2x －15.(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 的取值范围为[2－221，2＋221]．13．(2018·贵阳第一中学月考)已知直线l ：(m ＋2)x ＋(m －1)y ＋4－4m ＝0上总存在点M ，使得过M 点作的圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋3＝0的两条切线互相垂直，则实数m 的取值范围是( )A ．m ≤1或m ≥2B ．2≤m ≤8C ．－2≤m ≤10D ．m ≤－2或m ≥8答案 C 解析 如图，设切点分别为A ，B .连接AC ，BC ，MC ，由∠AMB ＝∠MAC ＝∠MBC ＝90°及MA ＝MB 知，四边形MACB 为正方形，故|MC |＝2＋2＝2，若直线l 上总存在点M 使得过点M 的两条切线互相垂直，只需圆心(－1,2)到直线l 的距离d ＝|－m －2＋2m －2＋4－4m |(m ＋2)2＋(m －1)2≤2，即m 2－8m－20≤0，∴－2≤m ≤10，故选C.14．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 的长是________． 答案 4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，∴O 1A ⊥OA .又∵|OA |＝5，|O 1A |＝25，∴|OO 1|＝5. 又A ，B 关于OO 1所在直线对称， ∴AB 长为Rt △OAO 1斜边上的高的2倍， ∴|AB |＝2×5×255＝4.15．已知圆O ：x 2＋y 2＝9，点P 为直线x ＋2y －9＝0上一动点，过点P 向圆O 引两条切线P A ，PB ，A ，B 为切点，则直线AB 过定点( ) A.⎝⎛⎭⎫49，89 B.⎝⎛⎭⎫29，49 C ．(1,2) D ．(9,0)答案 C解析 因为P 是直线x ＋2y －9＝0上的任一点，所以设P (9－2m ，m )，因为P A ，PB 为圆x 2＋y 2＝9的两条切线，切点分别为A ，B ，所以OA ⊥P A ，OB ⊥PB ，则点A ，B 在以OP 为直径的圆(记为圆C )上，即AB 是圆O 和圆C 的公共弦，易知圆C 的方程是⎝⎛⎭⎪⎫x －9－2m 22＋⎝⎛⎭⎫y －m 22＝(9－2m )2＋m24， ① 又x 2＋y 2＝9， ②②－①得，(2m －9)x －my ＋9＝0，即公共弦AB 所在直线的方程是(2m －9)x －my ＋9＝0，即m (2x －y )＋(－9x ＋9)＝0，由⎩⎪⎨⎪⎧2x －y ＝0，－9x ＋9＝0得x ＝1，y ＝2.所以直线AB 恒过定点(1,2)，故选C.16．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 ⎝⎛⎭⎫－32，t ，求实数t 的取值范围．解 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，显然Δ＝16＋16>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 ⎝⎛⎭⎫－32，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 |＝4⎝⎛⎭⎫3＋322＋()2－t 2≥22，整理得t 2－4t －314≤0，解得2－472≤t ≤2＋472，故实数t 的取值范围为⎣⎡⎦⎤2－472，2＋472.。

2023高考数学一轮总复习第九章平面解析几何第四节直线与圆圆与圆的位置关系pptx课件北师大版

2023高考数学一轮总复习第九章平面解析几何第四节直线与圆圆与圆的位置关系pptx课件北师大版
第九章
第四节
直线与圆、圆与圆的位置关系
内
容
索
引
01
强基础 增分策略
02
增素能 精准突破
课标解读
衍生考点
核心素养
1.能根据给定直线、圆的方程,
判断直线与圆、圆与圆的位置 1.直线与圆的位置关系 直观想象
关系.
2.圆的切线与弦长问题 数学运算
2.能用直线和圆的方程解决一
3.圆与圆的位置关系
些简单的数学问题与实际问题.
设圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,①
圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0,②
若两圆相交,则有一条公共弦,其公共弦所在直线的方程可由①-②得到,即
(D1-D2)x+(E1-E2)y+(F1-F2)=0.
(2)两个圆系方程
①过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方
典例突破
例1.(1)已知直线l:ax+by-r2=0与圆C:x2+y2=r2,点A(a,b),则下列说法错误的
是(
)
A.若点A在圆C上,则直线l与圆C相切
B.若点A在圆C内,则直线l与圆C相离
C.若点A在圆C外,则直线l与圆C相离
D.若点A在直线l上,则直线l与圆C相切
(2)(2021北京人大附中模拟)已知圆C过点(-1,0)和(1,0),且与直线y=x-1只有
对点演练
1.判断下列结论是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)若两圆的圆心距小于两圆的半径之和,则两圆相交.( × )

2019年高考数学(理)一轮复习精品资料专题44直线与圆、圆与圆的位置关系(教学案)含解析

2019年高考数学(理)一轮复习精品资料专题44直线与圆、圆与圆的位置关系(教学案)含解析

2019年高考数学（理）一轮复习精品资料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.2.圆与圆的位置关系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 外离外切相交内切内含几何特征 d ＞R ＋rd ＝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 无实数解公切线条数4321高频考点一 直线与圆的位置关系问题【例1】 (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)直线y ＝－33x ＋m 与圆x 2＋y 2＝1在第一象限内有两个不同的交点，则m 的取值范围是( ) A ．(3，2) B ．(3，3) C.⎝⎛⎭⎪⎫33，233 D.⎝⎛⎭⎪⎫1，233解析 (1)因为M (a ，b )在圆O ：x 2＋y 2＝1外，所以a 2＋b 2＞1，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＋b2＜1，故直线与圆O 相交．答案 (1)B (2)D【感悟提升】(1)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．(2)已知直线与圆的位置关系求参数的取值范围时，可根据数形结合思想利用直线与圆的位置关系的判断条件建立不等式解决．【变式探究】 (1)“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 ．充分必要条件 D ．既不充分也不必要条件(2)若曲线C 1：x 2＋y 2－2x ＝0与曲线C 2：y (y －mx －m )＝0有四个不同的交点，则实数m 的取值范围是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫－33，33 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫－33，0∪⎝⎛⎭⎪⎫0，33 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－33，33D.⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－33∪⎝⎛⎭⎪⎫33，＋∞ 解析 (1)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＋(y －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．(2)整理曲线C 1的方程得，(x －1)2＋y 2＝1，知曲线C 1为以点C 1(1，0)为圆心，以1为半径的圆；曲线C 2则表示两条直线，即x 轴与直线l ：y ＝m (x ＋1)，显然x 轴与圆C 1有两个交点，依题意知直线l 与圆相交，故有圆心C 1到直线l 的距离d ＝|m （1＋1）－0|m 2＋1＜r ＝1，解得m ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－33，33，又当m ＝0时，直线l 与x 轴重合，此时只有两个交点，应舍去．故选B.答案 (1)A (2)B高频考点二 圆的切线与弦长问题【例2】 (1)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_ _______.(2)过原点O 作圆x 2＋y 2－6x －8y ＋20＝0的两条切线，设切点分别为P ，Q ，则线段PQ 的长为________.(2)将圆的方程化为标准方程为(x －3)2＋(y －4)2＝5，则圆心为(3，4)，半径长为 5.由题意可设切线的方程为y ＝kx ，则圆心(3，4)到直线y ＝kx 的距离等于半径长5，即|3k －4|k 2＋1＝5，解得k＝12或k ＝112，则切线的方程为y ＝12x 或y ＝112x . 联立切线方程与圆的方程，解得两切点坐标分别为(4，2)，⎝ ⎛⎭⎪⎫45，225，此即为P ，Q 的坐标.由两点间的距离公式得|PQ |＝4. 答案 (1)4π (2)4【举一反三】已知点M (3，1)，直线ax －y ＋4＝0及圆(x －1)2＋(y －2)2＝4. (1)求过M 点的圆的切线方程；(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)圆心C (1，2)，半径r ＝2， 当直线的斜率不存在时，方程为x ＝3.由圆心C (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，解得k ＝34.∴圆的切线方程为y －1＝34(x －3)，即3x －4y －5＝0.故过M 点的圆的切线方程为x ＝3或3x －4y －5＝0.【方法规律】(1)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 ＝2r 2－d 2. (2)圆的切线方程的两种求法①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 .②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 .【变式探究】 (1)过点(3，1)作圆(x －2)2＋(y －2)2＝4的弦，其中最短弦的长为________．(2)过原点O 作圆x 2＋y 2－6x －8y ＋20＝0的两条切线，设切点分别为P ，Q ，则线段PQ 的长为________． 解析 (1)设P (3，1)，圆心C (2，2)，则|PC |＝2，由题意知最短的弦过P (3，1)且与PC 垂直，所以最短弦长为222－（2）2＝2 2.(2)将圆的方程化为标准方程为(x －3)2＋(y －4)2＝5，则圆心为(3，4)，半径长为 5.由题意可设切线的方程为y ＝kx ，则圆心(3，4)到直线y ＝kx 的距离等于半径长5，即|3k －4|k 2＋1＝5，解得k＝12或k ＝112，则切线的方程为y ＝12x 或y ＝112x .联立切线方程与圆的方程，解得两切点坐标分别为(4，2)，⎝ ⎛⎭⎪⎫45，225，此即为P ，Q 的坐标，由两点间的距离公式得|PQ |＝4.答案 (1)2 2 (2)4高频考点三 圆与圆的位置关系【例3】(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.62 B.32C.94D.2 3(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＝9，根据均值不等式可知ab ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋b 22＝94，当且仅当a ＝b 时等号成立. 答案 (1)B (2)C【举一反三】 (1)圆(x ＋2)2＋y 2＝4与圆(x －2)2＋(y －1)2＝9的位置关系为( ) A ．内切 B ．相交 C ．外切 D ．相离(2)过两圆x 2＋y 2＋4x ＋y ＝－1，x 2＋y 2＋2x ＋2y ＋1＝0的交点的圆中面积最小的圆的方程为________． 解析 (1)两圆圆心分别为(－2，0)和(2，1)，半径分别为2和3， 圆心距d ＝42＋1＝17. ∵3－2<d <3＋2，∴两圆相交．(2)由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2＋4x ＋y ＝－1， ①x 2＋y 2＋2x ＋2y ＋1＝0， ②①－②得2x －y ＝0，代入①得x ＝－15或－1，∴两圆两个交点为⎝ ⎛⎭⎪⎫－15，－25，(－1，－2)．过两交点圆中，以⎝ ⎛⎭⎪⎫－15，－25，(－1，－2)为端点的线段为直径的圆时，面积最小．∴该圆圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫－35，－65，半径为⎝ ⎛⎭⎪⎫－15＋12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－25＋222＝255， 圆方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋352＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋652＝45.答案 (1)B (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋352＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋652＝45规律方法 判断两圆的位置关系时常用几何法，即利用两圆圆心之间的距离与两圆半径之间的关系，一般不采用代数法．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消去x 2，y 2项得到．【变式探究】 (1)已知圆C 1：x 2＋y 2－2mx ＋4y ＋m 2－5＝0与圆C 2：x 2＋y 2＋2x －2my ＋m 2－3＝0，若圆C 1与圆C 2相外切，则实数m ＝________．(2)两圆x 2＋y 2－6x ＋6y －48＝0与x 2＋y 2＋4x －8y －44＝0公切线的条数是________．答案 (1)2或－5 (2)2高频考点四 直线与圆的综合问题例4、过三点A (1,3)，B (4,2)，C (1，－7)的圆交y 轴于M 、N 两点，则|MN |等于( ) A ．2 6 B ．8 C ．4 6 D ．10 答案 C解析 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，解得y 1＝－2－26，y 2＝－2＋26，所以|MN |＝|y 1－y 2|＝46，选C.【变式探究】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， 因为直线l 与圆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.【举一反三】(1)过点P (2,4)引圆(x －1)2＋(y －1)2＝1的切线，则切线方程为__________________； 答案 x ＝2或4x －3y ＋4＝0解析 当直线的斜率不存在时，直线方程为x ＝2，此时，圆心到直线的距离等于半径，直线与圆相切，符合题意；当直线的斜率存在时，设直线方程为y －4＝k (x －2)，即kx －y ＋4－2k ＝0，∵直线与圆相切，∴圆心到直线的距离等于半径，即d ＝|k －1＋4－2k |k 2＋－2＝|3－k |k 2＋1＝1，解得k ＝43，∴所求切线方程为43x －y ＋4－2×43＝0，即4x －3y ＋4＝0.综上，切线方程为x ＝2或4x －3y ＋4＝0.(2)已知圆C ：(x －1)2＋(y ＋2)2＝10，求满足下列条件的圆的切线方程． ①与直线l 1：x ＋y －4＝0平行； ②与直线l 2：x －2y ＋4＝0垂直； ③过切点A (4，－1)．【感悟提升】直线与圆综合问题的常见类型及解题策略(1)处理直线与圆的弦长问题时多用几何法，即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形． (2)圆的切线问题的处理要抓住圆心到直线的距离等于半径，从而建立关系解决问题． 【变式探究】(1)过点(3,1)作圆(x －2)2＋(y －2)2＝4的弦，其中最短弦的长为________．(2)已知圆C 的方程为x 2＋y 2＋ax ＋2y ＋a 2＝0，一定点为A (1,2)，要使过A 点作圆的切线有两条，则a 的取值范围是____________．答案 (1)2 2 (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫－233，233解析 (1)设P (3,1)，圆心C (2,2)，则|PC |＝2，由题意知最短的弦过P (3,1)且与PC 垂直，所以最短弦长为222－22＝2 2.(2)将圆C 的方程化为标准方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋a 22＋(y ＋1)2＝4－3a 24，其圆心坐标为C ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2，－1，半径r ＝4－3a24. 当点A 在圆外时，过点A 可作圆的两条切线， 则|AC |>r ，即⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋a 22＋＋2>4－3a24， 即a 2＋a ＋9>0，解得a ∈R .又4－3a 2>0时x 2＋y 2＋ax ＋2y ＋a 2＝0才表示圆，故可得a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫－233，233.1. （2018年北京卷）在平面直角坐标系中，记d 为点P （cos θ，sin θ）到直线的距离，当θ，m变化时，d 的最大值为A. 1B. 2C. 3D. 4 【答案】C 【解析】 P 为单位圆上一点，而直线过点A （2，0），所以d 的最大值为OA+1=2+1=3,选C.2. （2018年全国Ⅲ卷理数）直线分别与轴，轴交于，两点，点在圆上，则面积的取值范围是A.B.C.D.【答案】A3. （2018年江苏卷）在平面直角坐标系中，A为直线上在第一象限内的点，，以AB为直径的圆C与直线l交于另一点D．若，则点A的横坐标为________．【答案】3【解析】设，则由圆心为中点得易得，与联立解得点D的横坐标所以.所以，由得或，因为，所以4.（2018年天津卷）已知圆的圆心为C，直线(为参数)与该圆相交于A，B两点，则的面积为___________.【答案】19.【2017江苏，13】在平面直角坐标系xOy 中,(12,0),(0,6),A B -点P 在圆2250O x y +=：上,若20,PA PB ⋅≤则点P 的横坐标的取值范围是 ▲ .【答案】52,1⎡⎤-⎣⎦【解析】设(),P x y ，由20PA PB ⋅≤，易得250x y -+≤，由22250{50x y x y -+=+=，可得5:{5x A y =-=-或1:{7x B y ==，由250x y -+≤得P 点在圆左边弧AB 上，结合限制条件5252x -≤≤P 横坐标的取值范围为⎡⎤-⎣⎦．1.【2016高考新课标2理数】圆2228130x y x y +--+=的圆心到直线10ax y +-=的距离为1，则a=（ ） （A ）43-（B ）34- （C 3（D ）2 【答案】A【解析】圆的方程可化为22(x 1)(y 4)4-+-=，所以圆心坐标为(1,4)，由点到直线的距离公式得：1d ==，解得43a =-，故选A ．2.【2016高考新课标1卷】（本小题满分12分）设圆222150x y x ++-=的圆心为A ,直线l 过点B （1,0）且与x 轴不重合,l 交圆A 于C ,D 两点,过B 作AC 的平行线交AD 于点E .（I ）证明EA EB +为定值,并写出点E 的轨迹方程；（II ）设点E 的轨迹为曲线C 1,直线l 交C 1于M ,N 两点,过B 且与l 垂直的直线与圆A 交于P ,Q 两点,求四边形MPNQ 面积的取值范围.【答案】（Ⅰ）13422=+y x （0≠y ）（II ）)38,12[（Ⅱ）当l 与x 轴不垂直时，设l 的方程为)0)(1(≠-=k x k y ，),(11y x M ，),(22y x N .由⎪⎩⎪⎨⎧=+-=134)1(22y x x k y 得01248)34(2222=-+-+k x k x k .则3482221+=+k k x x ，341242221+-=k k x x . 所以34)1(12||1||22212++=-+=k k x x k MN . 过点)0,1(B 且与l 垂直的直线m ：)1(1--=x k y ，A 到m 的距离为122+k ，所以1344)12(42||22222++=+-=k k k PQ .故四边形MPNQ 的面积 341112||||212++==k PQ MN S . 可得当l 与x 轴不垂直时，四边形MPNQ 面积的取值范围为)38,12[.当l 与x 轴垂直时，其方程为1=x ，3||=MN ，8||=PQ ，四边形MPNQ 的面积为12. 综上，四边形MPNQ 面积的取值范围为)38,12[.3.【2016高考江苏卷】（本小题满分16分）如图，在平面直角坐标系xOy 中，已知以M 为圆心的圆22:1214600M x y x y +--+=及其上一点(2,4)A（1）设圆N 与x 轴相切，与圆M 外切，且圆心N 在直线6x =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(,0)T t 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。

直线与圆、圆与圆的位置关系(讲)-2019年高考数学(理)---精校解析 Word版

直线与圆、圆与圆的位置关系(讲)-2019年高考数学(理)---精校解析 Word版

，圆心距为(特别地，，且倾斜角为相切于点，且，则的面积是B.【答案】半径分别为，直线的方程为.，直线与圆相切的问题，往往用这个结论解题届高三入学摸底】若过点的取值范围是（B D，若对任意与一定圆相切，【答案】【解析】取特殊值，三条直线分别为，这三条直线只与圆都相切，经验证，对任意，直线都与这个圆相切）及直线，当直线被时，则B. C. D.【解析】由题意，得，又因为，所以，且与圆，求【答案】，圆心到直线的距离为和圆两点，若，则D已知直线：与圆交于过的垂线与轴交于两点，则【解析】由，得，代入圆的方程，并整理，得，所以，所以．又直线的倾斜，由平面几何知识知在梯形中，．，（上存在点，使得，则正实数B. C. D..的值．【解析】将配方得：由于两圆相切，故或或.届高考适应性】已知圆截直线所得线段的长度是与圆的位置关系是，则圆心为圆心到直线的距离截直线所得线段的长度是，即则圆心为，半径的圆心为，半径届高考适应性】已知圆，点为直线引两条切线为切点，则直线经过定点C是圆是圆②得，过定点，故选上有且仅有两个点到直线的距离等于的距离为：的距离为当】已知点及圆的方程；两点，当时，求以线段为直径的圆或；的.，..，故圆心必在，所以，使得过点垂直平分弦在平面直角坐标系已知的最小值为（B. C. D.作圆的弦，其中最短的弦长为【答案】圆的圆心坐标为，点作圆的弦，过点垂足为点，则，且，当点与点重合时，大值，此时取最小值，且求过点的切线方程，半径为，当直线的斜率不存在时，过点的方程为到直线的距离知，此时，直线与圆相切；，即由题意知，所以方程为，即，.已知直线上总存在点，使得过点作的圆的两条切线互相垂直，则实数的取值范围是（或 C. D. 或。

2021高考数学复习专题 直线与圆、圆与圆的位置关系(文 精练)

2021高考数学复习专题 直线与圆、圆与圆的位置关系(文 精练)

专题9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系1．(2020·福建省厦门市科技中学模拟)直线kx －2y ＋1＝0与圆x 2＋(y －1)2＝1的位置关系是( ) A ．相交 B ．相切 C ．相离 D ．不确定2．(2020·江西省鹰潭市一中模拟)若直线x ＝5与圆x 2＋y 2－6x ＋a ＝0相切，则a ＝( ) A ．13B ．5C ．－5D ．－133．(2020·山东省日照市实验中学模拟)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 ．1条B ．2条C ．3条D ．4条4．(2020·河南省卫辉一中模拟)直线y ＝kx ＋3被圆(x －2)2＋(y －3)2＝4截得的弦长为23，则直线的倾斜角为( )A.π6或5π6 B ．－π3或π3C ．－π6或π6D.π65．(2020·湖北省武汉市四中模拟)已知直线l ：kx －y －3＝0与圆O ：x 2＋y 2＝4交于A ，B 两点，且OA →·OB→＝2，则k ＝( )A ．2B ．± 2C ．±2D.26．(2020·湖南省邵阳模拟)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7．(2020·广东省深圳市松岗中学模拟)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]8．(2020·重庆市合川中学模拟)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 ＝－34 B ．y ＝－12C ．y ＝－32D ．y ＝－149．(2020·四川省攀枝花市三中模拟)直线y ＝x ＋1与圆x 2＋y 2＋2y －3＝0交于A ，B 两点，则|AB |＝ .10．(2020·湖北荆州中学模拟)过点P (－3,1)，Q (a,0)的光线经x 轴反射后与圆x 2＋y 2＝1相切，则a 的值为 ．11．(2020·云南昆明第三中学模拟)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 ．12．(2020·贵州凯里一中模拟)已知直线l ：x －3y －a ＝0与圆C ：(x －3)2＋(y ＋3)2＝4交于M ，N ，点P 在圆C 上，且△MPN ＝π3，则实数a ＝ .13．(2020·浙江温州中学模拟)设O 为坐标原点，曲线x 2＋y 2＋2x －6y ＋1＝0上有两点P ，Q ，满足关于直线x ＋my ＋4＝0对称，且OP →·OQ →＝0.(1)求m 的值； (2)求直线PQ 的方程．14．(2020·吉林省实验中学模拟)已知圆C 的方程为x 2＋(y －4)2＝1，直线l 的方程为2x －y ＝0，点P 在直线l 上，过点P 作圆C 的切线P A ，PB ，切点为A ，B .(1)若△APB ＝60°，求点P 的坐标；(2)求证：经过A ，P ，C (其中点C 为圆C 的圆心)三点的圆必经过定点，并求出所有定点的坐标． 15．(2020·湖南浏阳一中模拟)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．16．(2020·山西康杰中学模拟)如图所示，圆C ：x 2－(1＋a )x ＋y 2－ay ＋a ＝0.(1)若圆C 与x 轴相切，求圆C 的方程；(2)已知a ＞1，圆C 与x 轴相交于两点M ，N (点M 在点N 的左侧)．过点M 任作一条直线与圆O ：x 2＋y 2＝4相交于两点A ，B .问：是否存在实数a ，使得△ANM ＝△BNM ？若存在，求出实数a 的值；若不存在，请说明理由．专题9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系1．(2020·福建省厦门市科技中学模拟)直线kx －2y ＋1＝0与圆x 2＋(y －1)2＝1的位置关系是( ) A ．相交 B ．相切 C ．相离 D ．不确定 【答案】A【解析】直线kx －2y ＋1＝0恒过定点⎝⎛⎭⎫0，12，且0＋⎝⎛⎭⎫12－12＜1， 所以点⎝⎛⎭⎫0，12在圆内，故直线和圆恒相交，故选A. 2．(2020·江西省鹰潭市一中模拟)若直线x ＝5与圆x 2＋y 2－6x ＋a ＝0相切，则a ＝( ) A ．13 B ．5 C ．－5 D ．－13【答案】B【解析】圆的标准方程为(x －3)2＋y 2＝9－a .其圆心坐标为(3,0)，半径r ＝9－a (a ＜9)．由直线x ＝5和圆x 2＋y 2－6x ＋a ＝0相切，则圆的半径r ＝5－3＝2，即9－a ＝2.解得a ＝5，故选B.3．(2020·山东省日照市实验中学模拟)与圆C 1：x 2＋y 2－6x ＋4y ＋12＝0，C 2：x 2＋y 2－14x －2y ＋14＝都相切的直线有( )A ．1条B ．2条C ．3条D ．4条【答案】A【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|＝(7－3)2＋[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.4．(2020·河南省卫辉一中模拟)直线y ＝kx ＋3被圆(x －2)2＋(y －3)2＝4截得的弦长为23，则直线的倾斜角为( )A.π6或5π6 B ．－π3或π3C ．－π6或π6D.π6 【答案】A【解析】由题知，圆心(2,3)，半径为2，所以圆心到直线的距离为d ＝22－(3)2＝1.即d ＝|2k |1＋k 2＝1，所以k ＝±33，由k ＝tan α，得α＝π6或5π6.故选A. 5．(2020·湖北省武汉市四中模拟)已知直线l ：kx －y －3＝0与圆O ：x 2＋y 2＝4交于A ，B 两点，且OA →·OB →＝2，则k ＝( )A ．2B ．± 2C ．±2 D.2【答案】B【解析】圆O ：x 2＋y 2＝4的圆心为(0,0)，半径为2， 设OA →与OB →的夹角为θ，则 2×2×cos θ＝2， 解得cos θ＝12，θ＝π3，△圆心到直线l 的距离为2cos π6＝3，可得|－3|1＋k 2＝3，解得k ＝± 2. 6．(2020·湖南省邵阳模拟)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 【答案】B【解析】由题意知a 2＋b 2＞1，圆心O (0,0)到直线ax ＋by －1＝0的距离d ＝1a 2＋b 2＜1，因此直线和圆相交，故选B.7．(2020·广东省深圳市松岗中学模拟)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]【答案】A【解析】由题意知圆心的坐标为(2,0)，半径r ＝2，圆心到直线x ＋y ＋2＝0的距离d ＝|2＋2|1＋1＝22，所以圆上的点到直线的最大距离是d ＋r ＝32，最小距离是d －r ＝ 2.易知A (－2,0)，B (0，－2)，所以|AB |＝22，所以2≤S △ABP ≤6.故选A.8．(2020·重庆市合川中学模拟)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 ＝－34 B ．y ＝－12C ．y ＝－32D ．y ＝－14【答案】B【解析】圆(x －1)2＋y 2＝1的圆心为C (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.9．(2020·四川省攀枝花市三中模拟)直线y ＝x ＋1与圆x 2＋y 2＋2y －3＝0交于A ，B 两点，则|AB |＝ .【答案】22【解析】由题意知圆的标准方程为x 2＋(y ＋1)2＝4，所以圆心坐标为(0，－1)，半径为2，则圆心到直线y ＝x ＋1的距离d ＝|1＋1|2＝2，所以|AB |＝222－(2)2＝2 2.10．(2020·湖北荆州中学模拟)过点P (－3,1)，Q (a,0)的光线经x 轴反射后与圆x 2＋y 2＝1相切，则a 的值为 ．【答案】－53【解析】因为P (－3,1)关于x 轴的对称点的坐标为P ′(－3，－1)，所以直线P ′Q 的方程为y ＝－1－3－a (x －a )，即x －(3＋a )y －a ＝0，圆心(0,0)到直线的距离d ＝|－a |1＋(3＋a )2＝1，所以a ＝－53.11．(2020·云南昆明第三中学模拟)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 ．【答案】4π【解析】圆C ：x 2＋y 2－2ay －2＝0化为标准方程是C ：x 2＋(y －a )2＝a 2＋2，所以圆心C (0，a )，半径r ＝a 2＋2.|AB |＝23，点C 到直线y ＝x ＋2a 即x －y ＋2a ＝0的距离d ＝|0－a ＋2a |2，由勾股定理得⎝⎛⎭⎫2322＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|0－a ＋2a |22＝a 2＋2，解得a 2＝2，所以r ＝2，所以圆C 的面积为π×22＝4π.12．(2020·贵州凯里一中模拟)已知直线l ：x －3y －a ＝0与圆C ：(x －3)2＋(y ＋3)2＝4交于M ，N ，点P 在圆C 上，且△MPN ＝π3，则实数a ＝ .【答案】4或8【解析】由△MPN ＝π3可得△MCN ＝2△MPN ＝2π3，在△MCN 中，CM ＝CN ＝2，△CMN ＝△CNM ＝π6.则圆心C (3，－3)到直线l 的距离d ＝2sin π6＝1，即|3－3×(－3)－a |1＋3＝1，解得a ＝4或a ＝8.13．(2020·浙江温州中学模拟)设O 为坐标原点，曲线x 2＋y 2＋2x －6y ＋1＝0上有两点P ，Q ，满足关于直线x ＋my ＋4＝0对称，且OP →·OQ →＝0.(1)求m 的值； (2)求直线PQ 的方程．【解析】(1)x 2＋y 2＋2x －6y ＋1＝0的标准方程为(x ＋1)2＋(y －3)2＝9，所以曲线是以(－1,3)为圆心，3为半径的圆．由已知得直线过圆心，所以－1＋3m ＋4＝0，解得m ＝－1.(2)设直线PQ ：y ＝－x ＋b ，联立⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2＋2x －6y ＋1＝0，y ＝－x ＋b ，得2x 2＋2(4－b )x ＋b 2－6b ＋1＝0. 设P (x 1，y 1)，Q (x 2，y 2)，则有x 1＋x 2＝b －4，x 1x 2＝b 2－6b ＋12.又OP →·OQ →＝0，所以x 1x 2＋y 1y 2＝0，即2x 1x 2－b (x 1＋x 2)＋b 2＝0，将x 1＋x 2＝b －4，x 1x 2＝b 2－6b ＋12代入上式得b 2－2b ＋1＝0，所以b ＝1，所以直线PQ 的方程为y ＝－x ＋1.14．(2020·吉林省实验中学模拟)已知圆C 的方程为x 2＋(y －4)2＝1，直线l 的方程为2x －y ＝0，点P 在直线l 上，过点P 作圆C 的切线P A ，PB ，切点为A ，B .(1)若△APB ＝60°，求点P 的坐标；(2)求证：经过A ，P ，C (其中点C 为圆C 的圆心)三点的圆必经过定点，并求出所有定点的坐标． 【解析】(1)由条件可得圆C 的圆心坐标为(0,4)，|PC |＝2， 设P (a,2a )，则a 2＋(2a －4)2＝2，解得a ＝2或a ＝65，△点P 的坐标为(2,4)或⎝⎛⎭⎫65，125.(2)设P (b,2b )，过点A ，P ，C 的圆即是以PC 为直径的圆，其方程为x (x －b )＋(y －4)(y －2b )＝0，整理得x 2＋y 2－bx －4y －2by ＋8b ＝0，即(x 2＋y 2－4y )－b (x ＋2y －8)＝0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2－4y ＝0，x ＋2y －8＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝0，y ＝4或⎩⎨⎧x ＝85，y ＝165，△该圆必经过定点(0,4)和⎝⎛⎭⎫85，165.15．(2020·湖南浏阳一中模拟)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． 【解析】(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. 又点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 ＝－m2，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⎝⎛⎭⎫－m 2，－12，半径r ＝m 2＋92.故圆在y 轴上截得的弦长为2r 2－⎝⎛⎭⎫m 22＝3，即过A ，B ，C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值．16．(2020·山西康杰中学模拟)如图所示，圆C ：x 2－(1＋a )x ＋y 2－ay ＋a ＝0.(1)若圆C 与x 轴相切，求圆C 的方程；(2)已知a ＞1，圆C 与x 轴相交于两点M ，N (点M 在点N 的左侧)．过点M 任作一条直线与圆O ：x 2＋y 2＝4相交于两点A ，B .问：是否存在实数a ，使得△ANM ＝△BNM ？若存在，求出实数a 的值；若不存在，请说明理由．【解析】(1)联立⎩⎪⎨⎪⎧y ＝0，x 2－(1＋a )x ＋y 2－ay ＋a ＝0， 得x 2－(1＋a )x ＋a ＝0，由题意得Δ＝(1＋a )2－4a ＝(a －1)2＝0，解得a ＝1， 故所求圆C 的方程为x 2－2x ＋y 2－y ＋1＝0. (2)令y ＝0，得x 2－(1＋a )x ＋a ＝0， 即(x －1)(x －a )＝0， 所以M (1,0)，N (a,0)．假设存在实数a ，当直线AB 与x 轴不垂直时，设直线AB 的方程为y ＝k (x －1)， 代入x 2＋y 2＝4，得 (1＋k 2)x 2－2k 2x ＋k 2－4＝0.设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，则x 1＋x 2＝2k 21＋k 2，x 1x 2＝k 2－41＋k 2.因为△ANM ＝△BNM ，所以y 1x 1－a ＋y 2x 2－a＝0. 因为y 1x 1－a ＋y 2x 2－a第 11 页 共 11 页 ＝k [(x 1－1)(x 2－a )＋(x 2－1)(x 1－a )](x 1－a )(x 2－a )， 而(x 1－1)(x 2－a )＋(x 2－1)(x 1－a )＝2x 1x 2－(a ＋1)(x 2＋x 1)＋2a ＝2·k 2－41＋k 2－(a ＋1)·2k 21＋k 2＋2a ＝2a －81＋k 2， 所以2a －81＋k 2＝0，解得a ＝4. 当直线AB 与x 轴垂直时，也成立．故存在实数a ＝4，使得△ANM ＝△BNM .。

2019高考数学一轮复习9.4直线与圆、圆与圆的位置关系课件理新人教B

2019高考数学一轮复习9.4直线与圆、圆与圆的位置关系课件理新人教B

故选 A
A.
关闭
关闭
解析 答案
-10-
知识梳理 考点自测
12345
5.(2017山东枣庄一模)圆(x-2)2+(y+1)2=4与圆(x-3)2+(y-2)2=4的
位置关系是
.
关闭
由题意可得,两圆的圆心距 C1C2= (2-3)2 + (-1-2)2 = √10.
∵0<√10<4,∴两圆相交.
关闭
A
√1+������
2
=r=2,化简得

k2=3.
∵切点在第二象限,∴k=-√3.
∴直线方程为 y=-√3x,故选 B.
关闭
(1)B (2)B
解析 答案
考点1 考点2 考点3
-12-
思考在直线与圆的位置关系中,求参数的取值范围的常用方法有 哪些?
解题心得1.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 的距离的表达较烦琐,则用代数法.
(2)圆(2)心(2坐01标7北为京(0东,4)城,半一径模为文2，. 4)如果过原点的直线l与圆x2+(y-
由4)直2=线4切过于原第点二,当象直限线,那斜么率直不线存l的在方时程,不是合(题意,)
设直A.线y=方√3程x为 y=Bk.xy,=即-√k3xx-y=0.
则圆C.心y=到2x直线的D距.y离=-d2=x 4
-6-
知识梳理 考点自测
12345
1.判断下列结论是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”.
(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

2025年高考数学一轮复习-9.4-直线与圆、圆与圆的位置关系【课件】

2025年高考数学一轮复习-9.4-直线与圆、圆与圆的位置关系【课件】
第九章
第四节
直线与圆、圆锥曲线
直线与圆、圆与圆的位置关系
必备知识·逐点夯实
核心考点·分类突破
【课标解读】
【课程标准】
1.能根据给定直线、圆的方程,判断直线与圆、圆与圆的位置关系.
2.能用直线和圆的方程解决一些简单的数学问题与实际问题.
【核心素养】
数学抽象、数学运算、逻辑推理.
【命题说明】
考向
考法
(3)若两圆外切,则两圆有且只有一个公共点,反之也成立.(
×
)
提示:(3)若两圆外切,则两圆有且只有一个公共点;若两圆有且只有一个公共点,则两
圆外切或内切,故(3)错误;
(4)若两圆有公共点,则|r1-r2|≤d≤r1+r2.(
√
)
提示:(4)若两圆有公共点,则两圆外切或相交或内切,所以|r1-r2|≤d≤r1+r2,故(4)正确.
2.当两圆外切时,两圆有一条内公切线,该公切线垂直于两圆圆心的连线;当两圆内
切时,两圆有一条外公切线,该公切线垂直于两圆圆心的连线.
3.两圆相交时公共弦的性质
圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0(12 +12 -4F1>0)与圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2 =0(22 +22 -
x= 或x+2 y-5 =0
______________________.
【解析】由圆C方程知:圆心C(0,1),半径r= 2;
当过P的直线斜率不存在,即直线方程为
x= 2时,直线与圆C相切;
设过P点且斜率存在的圆C的切线方程为y-2=k(x- 2),即kx-y- 2k+2=0,

2020新课标高考艺术生数学复习：直线与圆、圆与圆的位置关系含解析

2020新课标高考艺术生数学复习：直线与圆、圆与圆的位置关系含解析

教课资料范本2020新课标高考艺术生数学复习：直线与圆、圆与圆的地点关系含分析编辑： __________________时间： __________________第 4节直线与圆、圆与圆的地点关系最新考纲中心修养考情聚焦本部分作为 2020年高考的1.直线与圆的地点关系判断要点内容、主要波及直线1.能依据给定直线、圆的方与圆的地点关系、弦长问、完成数学建模和数学抽象程判断直线与圆的地点关系题、最值问题等．常与椭的修养．；能依据给定两个圆的方程圆、双曲线、抛物线交汇2.直线与圆订交、相切问题判断两圆的地点关系．考察、有时也与对称性等的研究、加强数学抽象、逻2.能用直线和圆的方程解决性质联合考察．题型以选辑推理和数学运算的修养．一些简单的问题．择题、填空题为主、有时3.圆与圆的地点关系的判断3.初步认识用代数方法办理也以解答题形式出现、一、加强数学抽象、逻辑推理几何问题的思想般难度不会太大、属中低和数学运算的修养档题型、解答时要正确利用图形及性质、合理转变1．直线与圆的地点关系设圆 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、x－ a 2＋ y－ b 2＝ r 2，消去 y(或x)、获得对于 x( 或y) 的一元二次方程、其鉴别式为.由Ax＋By＋ C＝ 02.圆与圆的地点关系设两个圆的半径分别为R、 r 、 R＞ r、圆心距为 d、则两圆的地点关系可用下表来表示：方法地点关系几何法代数法订交d<r>0相切d＝ r＝0相离d>r<0地点关系相离外切订交内切内含几何特点d＞ R d＝ R＋ R－ r ＜ dd＝ R－ rd＜R ＋ r r＜ R＋ r－ r代数特点无实一组实两组实一组实无实数解数解数解数解数解公切线条43210数1.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1 2l及圆的半径 r所构成的直角三角形来求、即12. r 2＝d2＋ l2(2)代数法：利用根与系数的关系来求、即|AB|＝1＋ k2·|x A－ x B|＝2A B 2－ 4xA B1＋ k[ x＋ x x ].2．两圆订交时公共弦的方程设圆 C1： x2＋ y2＋ D1x＋ E1y＋ F1＝ 0、①圆C2： x2＋ y2＋ D2 x＋E2y＋ F 2＝ 0、②若两圆订交、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－ D2) x＋ ( E1－ E2)y＋ (F1－ F2 )＝ 0.3．两圆不一样的地点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)两圆订交时、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．[思虑辨析 ]判断以下说法能否正确、正确的在它后边的括号里打“√”、错误的打“×”．(1)“ k＝ 1”是“直线 x－ y＋ k＝ 0与圆 x2＋ y2＝ 1订交”的必需不充足条件．()(2)假如两个圆的方程构成的方程组只有一组实数解、则两圆外切．()(3)假如两圆的圆心距小于两圆的半径之和、则两圆订交．()(4)从两订交圆的方程中消掉二次项后获得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： x2＋ y2＝ r2上一点 P(x0、y0)的圆的切线方程是 x0x＋ y0y＝ r2.()(6)圆 C1：x2＋y2＋2x＋ 2y－ 2＝ 0与圆 C2： x2＋ y2－ 4x－ 2y＋1＝ 0的公切线有且仅有2条． ( )分析： (1) “ k＝ 1”是“直线 x－ y＋ k＝ 0 与圆 x2＋ y2＝ 1 订交”的充足不用要条件．(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)√[小题检验 ]1．(20xx ××·市调研 )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 () A．[－ 3、－ 1]B． [－ 1,3]C． [－ 3,1]D． (－∞、－ 3]∪ [1、＋∞ )分析： C [ 由题意可得、圆的圆心为(a,0)、半径为2、∴|a－0＋1|≤ 2、即 |a＋ 1|≤ 2、解得－ 3≤ a≤1.] 12＋－1 22．一条光芒从点(－ 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 ．－5或－ 3B．－3或－23523C．－5或－ 4D．－4或－ 34534分析： D[ ∵ A(－ 2、－ 3)对于 y 轴的对称点 A′ (2、－ 3)在反射光芒上、圆心 (－ 3,2)．设反射光芒的斜率为k、则其方程为y＋ 3＝k(x－2)、即 kx－y－2k－ 3＝ 0、∵d＝|－3k－2－2k－3|、由 d＝ r、得 k＝－4或 k＝－3.] 34k2＋13．圆 C1：x2＋y2＋2x＋2y－2＝0与圆C2：x2＋ y2－4x－ 2y＋ 1＝0的公切线有且仅有 () A．1条B． 2条C． 3条D． 4条分析： B[ ⊙ C1： (x＋ 1)2＋ (y＋ 1)2＝ 4、圆心 C1(－ 1、－ 1)、半径 r1＝ 2.⊙ C2： (x－ 2)2＋ ( y－ 1)2＝ 4、圆心C2(2,1)、半径r 2＝ 2.∴ |C1C2|＝13、∴ |r 1－ r 2|＝ 0 ＜|C C|＜ r ＋ r ＝ 4、∴两圆订交、有两条公切线．]12124．(人教A版教材必修2P133A组第9题改编 )圆 x2＋ y2－ 4＝ 0与圆 x2＋ y2－ 4x＋ 4y－ 12＝0的公共弦所在的直线方程为_________________ _____．x2＋ y2－ 4＝ 0，分析：由得4x－4y＋8＝0、即x－y＋2＝0.x2＋ y2－ 4x＋ 4y－ 12＝ 0答案： x－ y＋ 2＝ 05．(20xx ·高考全国卷Ⅰ)直线 y＝ x＋ 1与圆 x2＋ y2＋ 2y－3＝ 0交于 A、 B两点、则 |AB|＝________.分析：圆的方程可化为x2＋ (y＋ 1)2＝ 4、∴圆心为 (0、－ 1)、半径 r＝ 2、圆心到直线x－y4/132＋ 1＝ 0 的距离 d＝＝2、∴ |AB |＝ 2 22－ d2＝ 2 4－2＝ 2 2.答案：22考点一直线与圆的地点关系(自主练透 )[ 题组集训 ]1．(20xx ·豫南九校联考 )直线 l： mx－ y＋ 1－m＝0与圆 C： x2＋ (y－ 1)2＝ 5的地点关系是()A ．订交B．相切C．相离D．不确立mx－ y＋ 1－ m＝ 0，分析： A [ 法一：由消去 y、整理得 (1＋m2)x2－ 2m2x＋m2－ 5＝0、x2＋ y－1 2＝ 5，则＝4m4－ 4(1＋m2)( m2－ 5)＝ 16m2＋ 20>0、因此直线l 与圆 C 订交．应选 A.法二：因为圆心(0,1)到直线 l 的距离 d＝|m|<1< 5、故直线 l 与圆订交、选 A. m2＋ 1法三：直线 l： mx－ y＋ 1－ m＝0 过定点 (1,1)、因为点 (1,1)在圆 C： x2＋ (y－ 1)2＝ 5 的内部、因此直线 l 与圆 C 订交．应选 A.]2．“ a＝ 3”是“直线 y＝ x＋ 4与圆 ( x－a)2＋ (y－ 3)2＝8相切”的 ()A．充足不用要条件B．必需不充足条件C．充要条件D．既不充足也不用要条件分析： A[ 若直线 y＝ x＋4 与圆 (x－ a)2＋ (y－ 3)2＝8相切、则有|a－3＋4|＝ 2 2、即 |a＋ 1| 2＝ 4、因此 a＝ 3 或－ 5.但当 a＝ 3 时、直线 y＝ x＋ 4 与圆 (x－ a)2＋ (x－ 3)2＝ 8必定相切、故“a＝ 3”是“ 直线 y＝x＋ 4 与圆 (x－ a)2＋ (y－ 3)2＝ 8 相切”的充足不用要条件．] 3．圆 x2＋ y2＝ 1与直线 y＝ kx＋ 2没有公共点的充要条件是________________________________________________________________________ ．分析：法一：将直线方程代入圆方程、得(k2＋ 1)x2＋ 4kx＋ 3＝ 0、直线与圆没有公共点的充要条件是＝ 16k2－ 12(k2＋ 1)＜ 0、解得－3＜ k＜ 3.法二：圆心 (0,0)到直线 y＝ kx＋ 2 的距离 d＝2、直线与圆没有公共点的充要条件是k2＋ 1d＞ 1、即2＞ 1、解得－ 3＜ k＜ 3.k2＋ 1答案：－3＜ k＜3判断直线与圆的地点关系时、若双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．考点二直线与圆订交、相切问题(多维研究 )[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．2 6B．8C．4 6D． 10分析： C [ 设圆的方程为x2＋ y2＋ Dx＋ Ey＋ F＝ 0、将点 A、 B、 C代入、D ＋3E＋ F＋ 10＝ 0， D ＝－ 2，得 4D＋ 2E＋ F＋ 20＝ 0，解得E＝ 4，D － 7E＋ F＋ 50＝ 0，F＝－ 20.则圆的方程为 x2＋y2－2x＋ 4y－ 20＝ 0.令x＝0、得 y2＋ 4y－ 20＝ 0、设 M(0、 y1) 、N(0、 y2)、则y1、 y2是方程 y2＋ 4y－ 20＝ 0的两根、由根与系数的关系、得 y1＋ y2＝－ 4、 y1y2＝－ 20、故|MN |＝ |y1－ y2 |＝y1＋ y22－ 4y1y2＝16＋80＝ 4 6.应选 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、消元后获得一个一元二次方程．在鉴别式＞ 0 的前提下、利用根与系数的关系、依据弦长公式求弦长．(2)几何方法：若弦心距为d、圆的半径长为r、则弦长l ＝ 2r2－ d2.[提示 ]代数法计算量较大、我们一般采纳几何法．[命题角度2]由弦长求参数取值(范围 )2．(20xx ·××市一模 )已知直线 x－ y＋m＝ 0与圆 x2＋ y2＝ 4交于不一样的两点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 ________．分析：依据题意画出图形、连结OA、 OB、作 OD 垂直于 AB 于 D 点．因为△ ABC 为等边三角形、因此∠AOB ＝ 120°.由余弦定理得 |AB |＝2 3、∴|BD |＝ 3、 |OD |＝ 1、∴O(0,0)到直线 AB 的距离|m|＝ 1、解得 m＝± 2.2答案：±2解决与弦长相关参数或取值范围问题、一般是找到与弦长公式l ＝ 2 r2－ d2相关的方程或不等式、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_________ _____________ ．分析：因为过点 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．(20xx ××·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： x2＋y2－4x＋ 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.应选 A.]1．求过一点的圆的切线方程时、第一要判断此点与圆的地点关系、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、需考虑无斜率的状况．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 )相切的全部圆中、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)、即该方程表示全部过定点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 、依据直线与圆相切的关系得r ＝|m ＋ 1| ＝m2＋ 2m ＋ 11＋ m2 m2＋ 1＝1＋2m、m2＋ 1当m<0时、 1＋2m2m无最大值；m2＋1<1 、故 1＋m2＋ 1当m ＝ 0时、 r ＝ 1；当m>0时、 m 2＋1≥ 2m(当且仅当 m ＝ 1时取等号 )．因此 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、一般是依据条件列出对于所求目标的式子 —— 函数关系式、而后根据函数关系式的特点采纳参数法、配方法、鉴别式法等、应用不等式的性质求出最值．考点三 圆与圆的地点关系 (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 ()6 3 9A. 2B.2C.4D ．2 3[分析 ] 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、依据基本不等式可知ab ≤a ＋b2＝9、24当且仅当 a ＝b 时等号建立．应选 C.][子题 1] 本例条件中“外切”变成“内切”、则ab 的最大值为 ________．分析：由Ca ＋b 2＋ －2＋2 2＝1.1与 C 2内切得即( a ＋b)2＝1、又 ab ≤ a ＋ b 2＝ 1、当且仅当 a ＝ b 时241等号建立、故 ab 的最大值为 4. 答案：14[子题 2]本例条件“外切”变成“订交”、则公共弦所在的直线方程为________．分析：由题意得、把圆C1、圆 C2的方程都化为一般方程．圆C1： x2＋ y2－ 2ax＋ 4y＋a2＝0、①圆 C2： x2＋ y2＋ 2bx＋4y＋ b2＋ 3＝ 0、②由②－①得 (2a＋2b)x＋ 3＋ b2－ a2＝ 0、即(2a＋2b)x＋ 3＋ b2－ a2＝0 为所求公共弦所在直线方程．答案： (2a＋ 2b)x＋3＋ b2－ a2＝ 0[子题3]本例条件“外切”变成“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的地点关系是________．分析：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|a＋ b－ 1|d＝>1、2∴直线 x＋ y－1＝ 0 与圆 (x－ a)2＋ (y－ b)2＝ 1 相离．答案：相离1．办理两圆地点关系多用圆心距与半径和或差的关系判断、一般不采纳代数法．2．若两圆订交、则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差获得．提示：判断两圆地点关系经常用几何法、利用两圆构成的方程组解的个数、不可以判断内切与外切、外离与内含．[追踪训练 ]1．(20xx ·高考山东卷 )已知圆 M：x2＋ y2－2ay＝ 0(a＞ 0)截直线 x＋ y＝ 0所得线段的长度是 2 2 、则圆 M与圆 N： (x － 1)2＋ (y－ 1)2＝ 1的地点关系是()A ．内切B．订交C．外切D．相离分析： B[ ∵圆 M∶ x2＋ (y－ a)2＝ a2、∴圆心坐标为M(0、 a)、半径 r1为 a、圆心 M 到直线 x＋ y＝ 0 的距离 d＝|a|、2|a|2＋(22、解得 a＝ 2.由几何知识得2) ＝ a2∴M (0,2)、 r1＝ 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、 r1－ r2＝ 1.∴r 1－ r 2＜ |MN|＜ r 1＋r 2、∴两圆订交、应选 B.]2．若圆 x2＋ y2＝ 4与圆 x2＋ y2＋ 2ay－6＝ 0(a>0) 的公共弦的长为 2 3、则 a＝ ________.分析：两圆的方程相减、得公共弦所在的直线方程为(x2＋ y2＋ 2ay－6)－ (x2＋y2)－ 4＝0?y＝1、又 a>0、联合图形、利用半径、弦长的一半及弦心距所构成的直角三角形、可知1 a a＝22－ 3 2＝1? a＝ 1.答案： 11．(20xx ·××市一模 )已知直线 x＋ ay＋ 2＝ 0与圆 x2＋ y2＋ 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分析： C [圆 x2＋ y2＋ 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 x2＋ y2＋ 2x－ 2y＋ 1＝ 0有公共点、∴|－1＋a＋2|≤ 1、∴ a≤ 0、应选C.] 1＋ a22．(20xx ××·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]分析： C[由题意、 |CM|≤10× 2、∴ (5－ 1)2＋ (t －4) 2≤20、∴ 2≤ t≤ 6、应选 C.]3．(20xx ××·市模拟 )直线 ax－y＋ 3＝ 0与圆 (x－ 1)2＋ (y－2)2＝4订交于 A、 B两点且 |AB|＝22、则 a＝()A ． 1B 3C． 2D． 3分析： 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|＝2、解得 a＝ 1.应选： A.] a2＋ 14．(20xx·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＋ y2＝ 2上、则△ABP面积的取值范围是 ()A ． [2,6]B． [4,8]C．[ 2、3 2]D．[2 2、3 2 ]分析： 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)、10/13∴|AB|＝ 2 2、∵点 P在圆 (x－ 2)2＋ y2＝ 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 [12、 3 2]、则 S△ABP＝ |AB |d′＝ 2d′∈2[2,6] ． ]5．(20xx ××·市模拟 )过点 P(1、－ 2)作圆 C： (x－ 1)2＋ y2＝ 1的两条切线、切点分别为A、B、则 AB所在直线的方程为()31A ． y＝－4B． y＝－231C． y＝－2D． y＝－4分析：B[圆 (x－ 1)2＋ y2＝ 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、1将两圆的方程相减得AB所在直线的方程为2y＋1＝ 0、即 y＝－2. 应选 B.]6．(20xx ××·市质→→ →检 )直线 ax＋ by＋ c＝ 0与圆 C： x2－ 2x＋ y2＋ 4y＝0订交于 A、 B两点、且 |AB |＝15 、则 CA ·CB ＝ ________.分析：圆 C： x2－ 2x＋ y2＋ 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＝－5 . 2答案：－5 27．点 P在圆 C1： x2＋ y2－ 8x－4y＋ 11＝ 0上、点 Q在圆 C2： x2＋ y2＋ 4x＋ 2y＋ 1＝ 0上、则 |P Q|的最小值是 ________．解析：11/13把圆 C1、圆 C2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 C1的圆心坐标是 (4,2) 、半径长是 3；圆 C2的圆心坐标是 (－ 2、－ 1)、半径是 2.圆心距 d＝4＋2 2＋ 2＋1 2＝3 5.因此、 |PQ|的最小值是 3 5－ 5.答案： 3 5－58．已知圆 O： x2＋ y2＝ 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 | ＝ 2 2 、 |OA| ＝ 2 、由余弦定理知 cos ∠ OMA ＝|OM|2 ＋ |MA|2 － |OA|2 2 2 2＋ a2－ 2214＋ a≥1·24·a＝2、当且仅当 a＝ 2 时等2|OM| ·|MA|＝＝·2× 22a42a42a2ππ号建立．因此∠ OMA ≤、即∠ OMA 的最大值为4.4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与圆订交于 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|＝2、解得k＝ 3.k2＋－ 1 243∴方程为y－ 1＝4(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.|a－ 2＋ 4|＝ 2、解得 a＝ 04(2)由题意有或 a＝ .a2＋－123 (3)∵圆心到直线 ax－ y＋ 4＝ 0 的距离为|a＋ 2| 、a2＋ 1∴|a＋2|2＋2 32＝4、解得a＝－3. a2＋ 12410．过平面内 M点的光芒经 x轴反射后与圆C： x2＋ (y－ 2)2＝ 2相切于 A、 B两点．(1)若 M点的坐标为 (5,1)、求反射光芒所在直线的方程；(2)若 |AB|＝314、求动点 M的轨迹方程．4解： (1) 由光的反射原理知、反射光芒所在直线必过点(5、－ 1)、设反射光芒所在直线的12/13斜率为 k、则此直线方程能够设为y＋ 1＝ k(x－ 5)、即 kx－ y－ 5k－ 1＝0(*) ．又反射光芒与圆 C： x2＋( y－ 2)2＝2 相切、因此|－2－5k－1|＝ 2、解得 k＝－ 1 或－7、k2 ＋ 123代入 (*) 化简整理、得反射光芒所在直线的方程为x＋ y－ 4＝0 或 7x＋ 23y－ 12＝0.(2)设动点 M 的坐标为 (x、y)( y≥ 0)、则反射光芒所在直线必过点M 对于 x 轴的对称点Q(x、－ y)、设动弦 AB 的中点为 P、则|AP |＝3 14、故 |CP |＝2－3142 882＝8.由射影定理 |CP| |CQ· |＝ |AC|2、得 |CQ|＝2＝ 82 、即 x2＋－ y－ 2 2＝ 8 2、即 x2＋ (y＋282)2＝128(y≥ 0)．13/13。

高考数学一轮复习专题：9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系(教案及同步练习)

高考数学一轮复习专题：9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系(教案及同步练习)

1．判断直线与圆的位置关系常用的两种方法(1)几何法：利用圆心到直线的距离d 和圆半径r 的大小关系． d <r ⇔相交；d ＝r ⇔相切；d >r ⇔相离． (2)代数法：――→判别式Δ＝b 2－4ac⎩⎪⎨⎪⎧>0⇔相交；＝0⇔相切；<0⇔相离.2．圆与圆的位置关系设圆O 1：(x －a 1)2＋(y －b 1)2＝r 21(r 1>0)， 圆O 2：(x －a 2)2＋(y －b 2)2＝r 22(r 2>0).【知识拓展】1．圆的切线方程常用结论(1)过圆x 2＋y 2＝r 2上一点P (x 0，y 0)的圆的切线方程为x 0x ＋y 0y ＝r 2.(2)过圆(x －a )2＋(y －b )2＝r 2上一点P (x 0，y 0)的圆的切线方程为(x 0－a )(x －a )＋(y 0－b )(y －b )＝r 2. (3)过圆x 2＋y 2＝r 2外一点M (x 0，y 0)作圆的两条切线，则两切点所在直线方程为x 0x ＋y 0y ＝r 2. 2．圆与圆的位置关系的常用结论(1)两圆的位置关系与公切线的条数：①内含：0条；②内切：1条；③相交：2条；④外切：3条；⑤外离：4条．(2)当两圆相交时，两圆方程(x 2，y 2项系数相同)相减便可得公共弦所在直线的方程． 【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)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．( × ) (2)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和，则两圆相交．( × )(3)从两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．( × ) (4)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.( √ )(5)过圆O ：x 2＋y 2＝r 2外一点P (x 0，y 0)作圆的两条切线，切点分别为A ，B ，则O ，P ，A ，B 四点共圆且直线AB 的方程是x 0x ＋y 0y ＝r 2.( √ )1．(教材改编)圆(x －1)2＋(y ＋2)2＝6与直线2x ＋y －5＝0的位置关系是( ) A ．相切 B ．相交但直线不过圆心 C ．相交过圆心 D ．相离答案 B解析 由题意知圆心(1，－2)到直线2x ＋y －5＝0的距离d ＝|2×1－2－5|22＋1＝5<6且2×1＋(－2)－5≠0，所以直线与圆相交但不过圆心．2．(2016·全国甲卷)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 等于( ) A ．－43 B ．－34 C. 3 D ．2答案 A解析 由圆的方程x 2＋y 2－2x －8y ＋13＝0，得圆心坐标为(1,4)，由点到直线的距离公式得d ＝|1×a ＋4－1|1＋a 2＝1，解之得a ＝－43.3．(2016·西安模拟)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，＋∞) 答案 C解析 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 ≤1.4．(2016·黑龙江大庆实验中学检测)已知圆C 1：(x －2)2＋(y －3)2＝1，圆C 2：(x －3)2＋(y －4)2＝9，M ，N 分别是圆C 1，C 2上的动点，P 为x 轴上的动点，则|PM |＋|PN |的最小值为( ) A ．6－2 2 B ．52－4 C.17－1 D.17答案 B解析 圆C 1关于x 轴对称的圆C 1′的圆心为C 1′(2，－3)，半径不变，圆C 2的圆心为(3,4)，半径r ＝3，|PM |＋|PN |的最小值为圆C 1′和圆C 2的圆心距减去两圆的半径，所以|PM |＋|PN |的最小值为(3－2)2＋(4＋3)2－1－3＝52－4.5．已知圆C 1：(x －a )2＋(y ＋2)2＝4与圆C 2：(x ＋b )2＋(y ＋2)2＝1外切，则ab 的最大值为________． 答案 94解析 由两圆外切可得圆心(a ，－2)，(－b ，－2)之间的距离等于两圆半径之和， 即(a ＋b )2＝(2＋1)2，即9＝a 2＋b 2＋2ab ≥4ab ， 所以ab ≤94，当且仅当a ＝b 时取等号，即ab 的最大值是94.题型一 直线与圆的位置关系的判断例1 (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)(2016·江西吉安月考)圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0与直线2tx －y －2－2t ＝0(t ∈R )的位置关系为( ) A ．相离 B ．相切C ．相交D ．以上都有可能答案 (1)B (2)C解析 (1)因为M (a ，b )在圆O ：x 2＋y 2＝1外，所以a 2＋b 2>1，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)直线2tx －y －2－2t ＝0恒过点(1，－2)， ∵12＋(－2)2－2×1＋4×(－2)＝－5<0， ∴点(1，－2)在圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0内．直线2tx －y －2－2t ＝0与圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0相交， 故选C.思维升华判断直线与圆的位置关系的常见方法(1)几何法：利用d与r的关系．(2)代数法：联立方程之后利用Δ判断．(3)点与圆的位置关系法：若直线恒过定点且定点在圆内，可判断直线与圆相交．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．已知方程x2＋xtan θ－1sin θ＝0有两个不等实根a和b，那么过点A(a，a2)，B(b，b2)的直线与圆x2＋y2＝1的位置关系是________．答案相切解析由题意可知过A，B两点的直线方程为(a＋b)x－y－ab＝0，圆心到直线AB的距离d＝|－ab|(a＋b)2＋1，而a＋b＝－1tan θ，ab＝－1sin θ，因此d＝⎪⎪⎪⎪1sin θ⎝⎛⎭⎫－1tan θ2＋1，化简后得d＝1，故直线与圆相切．题型二圆与圆的位置关系例2(1)(2016·山东)已知圆M：x2＋y2－2ay＝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)(2017·重庆调研)如果圆C：x2＋y2－2ax－2ay＋2a2－4＝0与圆O：x2＋y2＝4总相交，那么实数a的取值范围是______________________．答案(1)B(2)(－22，0)∪(0,22)解析(1)∵圆M：x2＋(y－a)2＝a2(a>0)，∴圆心坐标为M(0，a)，半径r1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＝a2，解得a＝2.∴M(0,2)，r1＝2.又圆N的圆心坐标N(1,1)，半径r2＝1，∴|MN|＝(1－0)2＋(1－2)2＝2，r1＋r2＝3，r1－r2＝1.∴r1－r2＜|MN|＜r1＋r2，∴两圆相交，故选B.(2)圆C的标准方程为(x－a)2＋(y－a)2＝4，圆心坐标为(a，a)，半径为2.依题意得0<a2＋a2<2＋2，∴0<|a|<2 2.∴a∈(－22，0)∪(0,22)．思维升华判断圆与圆的位置关系时，一般用几何法，其步骤是(1)确定两圆的圆心坐标和半径长；(2)利用平面内两点间的距离公式求出圆心距d，求r1＋r2，|r1－r2|；(3)比较d ，r 1＋r 2，|r 1－r 2|的大小，写出结论．已知两圆x 2＋y 2－2x －6y －1＝0和x 2＋y 2－10x －12y ＋m ＝0.(1)m 取何值时两圆外切； (2)m 取何值时两圆内切；(3)求m ＝45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长．解 两圆的标准方程分别为(x －1)2＋(y －3)2＝11，(x －5)2＋(y －6)2＝61－m ， 圆心分别为M (1,3)，N (5,6)，半径分别为11和61－m . (1)当两圆外切时，(5－1)2＋(6－3)2＝11＋61－m ， 解得m ＝25＋1011.(2)当两圆内切时，因为定圆的半径11小于两圆圆心间距离5， 故只有61－m －11＝5，解得m ＝25－1011. (3)两圆的公共弦所在直线方程为(x 2＋y 2－2x －6y －1)－(x 2＋y 2－10x －12y ＋45)＝0， 即4x ＋3y －23＝0，所以公共弦长为 2(11)2－(|4×1＋3×3－23|42＋32)2＝27.题型三 直线与圆的综合问题 命题点1 求弦长问题例3 (2016·全国丙卷)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 分别做l 的垂线与x 轴交于C ，D 两点，若|AB |＝23，则|CD |＝________. 答案 4解析 设AB 的中点为M ，由题意知，圆的半径R ＝23，|AB |＝23，所以|OM |＝3，解得m ＝－33，由⎩⎨⎧x －3y ＋6＝0，x 2＋y 2＝12解得A (－3，3)，B (0，23)，则AC 的直线方程为y －3＝－3(x ＋3)，BD 的直线方程为y －23＝－3x ，令y ＝0，解得C (－2,0)，D (2,0)，所以|CD |＝4. 命题点2 直线与圆相交求参数范围例4 (2015·课标全国Ⅰ)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. 命题点3 直线与圆相切的问题例5 已知圆C ：(x －1)2＋(y ＋2)2＝10，求满足下列条件的圆的切线方程． (1)与直线l 1：x ＋y －4＝0平行； (2)与直线l 2：x －2y ＋4＝0垂直； (3)过切点A (4，－1)．解 (1)设切线方程为x ＋y ＋b ＝0， 则|1－2＋b |2＝10，∴b ＝1±25， ∴切线方程为x ＋y ＋1±25＝0. (2)设切线方程为2x ＋y ＋m ＝0， 则|2－2＋m |5＝10，∴m ＝±52，∴切线方程为2x ＋y ±52＝0. (3)∵k AC ＝－2＋11－4＝13，∴过切点A (4，－1)的切线斜率为－3，∴过切点A (4，－1)的切线方程为y ＋1＝－3(x －4)， 即3x ＋y －11＝0.思维升华 直线与圆综合问题的常见类型及解题策略(1)处理直线与圆的弦长问题时多用几何法，即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形． (2)圆的切线问题的处理要抓住圆心到直线的距离等于半径，从而建立关系解决问题．(1)(2015·课标全国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 |等于( )A ．2 6B ．8C ．4 6D ．10(2)若直线x cos θ＋y sin θ－1＝0与圆(x －1)2＋(y －sin θ)2＝116相切，且θ为锐角，则该直线的斜率是( ) A ．－33 B ．－ 3 C.33D.3 答案 (1)C (2)A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，解得y 1＝－2－26，y 2＝－2＋26， 所以|MN |＝|y 1－y 2|＝46，选C.(2)依题意得，圆心到直线的距离等于半径， 即|cos θ＋sin 2θ－1|＝14，|cos θ－cos 2θ|＝14，所以cos θ－cos 2θ＝14或cos θ－cos 2θ＝－14(不符合题意，舍去)．由cos θ－cos 2θ＝14，得cos θ＝12，又θ为锐角，所以sin θ＝32， 故该直线的斜率是－cos θsin θ＝－33，故选A.7．高考中与圆交汇问题的求解考点分析 与圆有关的最值问题及直线与圆相结合的题目是近年来高考高频小考点．与圆有关的最值问题主要表现在求几何图形的长度、面积的最值，求点到直线的距离的最值，求相关参数的最值等方面．解决此类问题的主要思路是利用圆的几何性质将问题转化；直线与圆的综合问题主要包括弦长问题，切线问题及组成图形面积问题，解决方法主要依据圆的几何性质． 一、与圆有关的最值问题典例1 (1)(2015·湖南)已知点A ，B ，C 在圆x 2＋y 2＝1上运动，且AB ⊥BC .若点P 的坐标为(2,0)，则|P A →＋PB →＋PC →|的最大值为( ) A ．6 B ．7 C ．8 D ．9(2)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( ) A.33 B ．－33 C ．±33D ．－3 解析 (1)∵A ，B ，C 在圆x 2＋y 2＝1上，且AB ⊥BC ，∴AC 为圆的直径，故P A →＋PC →＝2PO →＝(－4,0)，设B (x ，y )，则x 2＋y 2＝1且x ∈[－1,1]，PB →＝(x －2，y )，∴P A →＋PB →＋PC →＝(x －6，y )．故|P A →＋PB →＋PC →|＝－12x ＋37， ∴当x ＝－1时有最大值49＝7，故选B. (2)∵S △AOB ＝12|OA ||OB |sin ∠AOB＝12sin ∠AOB ≤12. 当∠AOB ＝π2时，△AOB 面积最大． 此时O 到AB 的距离d ＝22.设AB 方程为y ＝k (x －2)(k <0)，即kx －y －2k ＝0.由d ＝|2k |k 2＋1＝22得k ＝－33.(也可k ＝－tan ∠OPH ＝－33)． 答案 (1)B (2)B 二、直线与圆的综合问题典例2 (1)(2015·重庆)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 |等于( ) A ．2 B ．4 2 C ．6 D ．210(2)在平面直角坐标系中，A ，B 分别是x 轴和y 轴上的动点，若以AB 为直径的圆C 与直线2x ＋y －4＝0相切，则圆C 面积的最小值为( ) A.45π B.34π C ．(6－25)π D.54π解析 (1)由于直线x ＋ay －1＝0是圆C ：x 2＋y 2－4x －2y ＋1＝0的对称轴，∴圆心C (2,1)在直线x ＋ay －1＝0上，∴2＋a －1＝0，∴a ＝－1，∴A (－4，－1)． ∴|AC |2＝36＋4＝40.又r ＝2，∴|AB |2＝40－4＝36. ∴|AB |＝6.(2)∵∠AOB ＝90°，∴点O 在圆C 上． 设直线2x ＋y －4＝0与圆C 相切于点D ，则点C 与点O 间的距离等于它到直线2x ＋y －4＝0的距离，∴点C 在以O 为焦点，以直线2x ＋y －4＝0为准线的抛物线上，∴当且仅当O ，C ，D 共线时，圆的直径最小为|OD |. 又|OD |＝|2×0＋0－4|5＝45， ∴圆C 的最小半径为25， ∴圆C 面积的最小值为π(25)2＝45π.答案 (1)C (2)A1．(2017·广州调研)若点A (1,0)和点B (4,0)到直线l 的距离依次为1和2，则这样的直线有( ) A ．1条 B ．2条 C ．3条 D ．4条答案 C解析 如图，分别以A ，B 为圆心，1,2为半径作圆．依题意得，直线l 是圆A 的切线，A 到l 的距离为1，直线l 也是圆B 的切线，B 到l 的距离为2，所以直线l 是两圆的公切线，共3条(2条外公切线，1条内公切线)．2．若圆C 1：x 2＋y 2＝1与圆C 2：x 2＋y 2－6x －8y ＋m ＝0外切，则m 等于( ) A ．21 B ．19 C ．9 D ．－11 答案 C解析 圆C 2的标准方程为(x －3)2＋(y －4)2＝25－m . 又圆C 1：x 2＋y 2＝1，∴|C 1C 2|＝5.又∵两圆外切，∴5＝1＋25－m ，解得m ＝9.3．(2016·南昌二模)若圆C 1：x 2＋y 2－2ax ＋a 2－9＝0(a ∈R )与圆C 2：x 2＋y 2＋2by ＋b 2－1＝0(b ∈R )内切，则ab 的最大值为( )A. 2 B ．2 C ．4 D ．22 答案 B解析 圆C 1：x 2＋y 2－2ax ＋a 2－9＝0(a ∈R )． 化为(x －a )2＋y 2＝9，圆心坐标为(a,0)，半径为3.圆C 2：x 2＋y 2＋2by ＋b 2－1＝0(b ∈R )，化为x 2＋(y ＋b )2＝1，圆心坐标为(0，－b )，半径为1， ∵圆C 1：x 2＋y 2－2ax ＋a 2－9＝0(a ∈R )与圆C 2：x 2＋y 2＋2by ＋b 2－1＝0(b ∈R )内切， ∴a 2＋b 2＝3－1，即a 2＋b 2＝4，ab ≤12(a 2＋b 2)＝2.∴ab 的最大值为2.4．(2016·泰安模拟)过点P (3,1)作圆C ：(x －1)2＋y 2＝1的两条切线，切点分别为A ，B ，则直线AB 的方程为( )A ．2x ＋y －3＝0B ．2x －y －3＝0C ．4x －y －3＝0D ．4x ＋y －3＝0答案 A解析 如图所示：由题意知：AB ⊥PC ，k PC ＝12，∴k AB ＝－2，∴直线AB 的方程为y －1＝－2(x －1)，即2x＋y －3＝0.5．若直线l ：y ＝kx ＋1(k <0)与圆C ：x 2＋4x ＋y 2－2y ＋3＝0相切，则直线l 与圆D ：(x －2)2＋y 2＝3的位置关系是( ) A ．相交 B ．相切 C ．相离 D ．不确定答案 A解析 因为圆C 的标准方程为(x ＋2)2＋(y －1)2＝2，所以其圆心坐标为(－2,1)，半径为2，因为直线l 与圆C 相切．所以|－2k －1＋1|k 2＋1＝2，解得k ＝±1，因为k <0，所以k ＝－1，所以直线l 的方程为x ＋y －1＝0.圆心D (2,0)到直线l 的距离d ＝|2＋0－1|2＝22<3，所以直线l 与圆D 相交． 6．已知A (－2,0)，B (0,2)，实数k 是常数，M ，N 是圆x 2＋y 2＋kx ＝0上两个不同点，P 是圆x 2＋y 2＋kx ＝0上的动点，如果M ，N 关于直线x －y －1＝0对称，那么△P AB 面积的最大值是( ) A ．3－ 2 B ．4 C ．3＋ 2 D ．6答案 C解析 依题意得圆x 2＋y 2＋kx ＝0的圆心(－k2，0)位于直线x －y －1＝0上，于是有－k2－1＝0，即k ＝－2，因此圆心坐标是(1,0)，半径是1.由题意可得|AB |＝22，直线AB 的方程是x －2＋y2＝1，即x －y ＋2＝0，圆心(1,0)到直线AB 的距离等于|1－0＋2|2＝322，点P 到直线AB 的距离的最大值是322＋1，∴△P AB 面积的最大值为12×22×32＋22＝3＋2，故选C.7．(2016·全国乙卷)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________． 答案 4π解析 圆C ：x 2＋y 2－2ay －2＝0，即C ：x 2＋(y －a )2＝a 2＋2，圆心为C (0，a )，C 到直线y ＝x ＋2a 的距离d ＝|0－a ＋2a |2＝|a |2.又由|AB |＝23，得⎝⎛⎭⎫2322＋⎝⎛⎭⎫|a |22＝a 2＋2，解得a 2＝2，所以圆的面积为π(a 2＋2)＝4π.8．(2016·天津四校联考)过点(1，2)的直线l 将圆(x －2)2＋y 2＝4分成两段弧，当劣弧所对的圆心角最小时，直线l 的斜率k ＝________. 答案22解析 ∵(1－2)2＋(2)2＝3<4，∴点(1，2)在圆(x －2)2＋y 2＝4的内部．当劣弧所对的圆心角最小时，圆心(2,0)与点(1，2)的连线垂直于直线l . ∵2－01－2＝－2，∴所求直线l 的斜率k ＝22.9．(2015·山东)过点P (1，3)作圆x 2＋y 2＝1的两条切线，切点分别为A ，B ，则P A →·PB →＝________. 答案 32解析 由题意，圆心为O (0,0)，半径为1.如图所示，∵P (1，3)，∴PB ⊥x 轴，|P A |＝|PB |＝ 3. ∴△POA 为直角三角形，其中|OA |＝1，|AP |＝3， 则|OP |＝2，∴∠OP A ＝30°，∴∠APB ＝60°.∴P A →·PB →＝|P A →||PB →|·cos ∠APB ＝3×3×cos 60°＝32.10．在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的方程为x 2＋y 2－8x ＋15＝0，若直线y ＝kx －2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C 有公共点，则k 的最大值是________． 答案 43解析 圆C 的标准方程为(x －4)2＋y 2＝1，圆心为(4,0)． 由题意知(4,0)到kx －y －2＝0的距离应不大于2， 即|4k －2|k 2＋1≤2.整理，得3k2－4k ≤0.解得0≤k ≤43. 故k 的最大值是43.11．已知圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋1＝0，O 为坐标原点，动点P 在圆C 外，过P 作圆C 的切线，设切点为M .(1)若点P 运动到(1,3)处，求此时切线l 的方程；(2)求满足条件|PM |＝|PO |的点P 的轨迹方程．解 把圆C 的方程化为标准方程为(x ＋1)2＋(y －2)2＝4， ∴圆心为C (－1,2)，半径r ＝2.(1)当l 的斜率不存在时，此时l 的方程为x ＝1， C 到l 的距离d ＝2＝r ，满足条件． 当l 的斜率存在时，设斜率为k ， 得l 的方程为y －3＝k (x －1)， 即kx －y ＋3－k ＝0， 则|－k －2＋3－k |1＋k 2＝2，解得k ＝－34.∴l 的方程为y －3＝－34(x －1)，即3x ＋4y －15＝0.综上，满足条件的切线l 的方程为x ＝1或3x ＋4y －15＝0. (2)设P (x ，y )，则|PM |2＝|PC |2－|MC |2 ＝(x ＋1)2＋(y －2)2－4， |PO |2＝x 2＋y 2，∵|PM |＝|PO |， ∴(x ＋1)2＋(y －2)2－4＝x 2＋y 2， 整理，得2x －4y ＋1＝0，∴点P 的轨迹方程为2x －4y ＋1＝0.12．设M ＝{(x ，y )|y ＝2a 2－x 2，a >0}，N ＝{(x ，y )|(x －1)2＋(y －3)2＝a 2，a >0}，且M ∩N ≠∅，求a 的最大值和最小值．解 M ＝{(x ，y )|y ＝2a 2－x 2，a >0}，即{(x ，y )|x 2＋y 2＝2a 2，y ≥0}， 表示以原点O 为圆心，半径等于2a 的半圆(位于横轴或横轴以上的部分)． N ＝{(x ，y )|(x －1)2＋(y －3)2＝a 2，a >0}， 表示以O ′(1，3)为圆心，半径等于a 的一个圆． 再由M ∩N ≠∅，可得半圆和圆有交点， 故半圆和圆相交或相切．当半圆和圆相外切时，由|OO ′|＝2＝2a ＋a ， 求得a ＝22－2；当半圆和圆相内切时，由|OO ′|＝2＝2a －a ， 求得a ＝22＋2，故a 的取值范围是[22－2,22＋2]， a 的最大值为22＋2，最小值为22－2.*13.(2016·湖南六校联考)已知直线l ：4x ＋3y ＋10＝0，半径为2的圆C 与l 相切，圆心C 在x 轴上且在直线l 的右上方． (1)求圆C 的方程；(2)过点M (1,0)的直线与圆C 交于A ，B 两点(A 在x 轴上方)，问在x 轴正半轴上是否存在定点N ，使得x 轴平分∠ANB ？若存在，请求出点N 的坐标；若不存在，请说明理由． 解 (1)设圆心C (a,0)(a >－52)，则|4a ＋10|5＝2⇒a ＝0或a ＝－5(舍)． 所以圆C 的方程为x 2＋y 2＝4.(2)当直线AB ⊥x 轴时，x 轴平分∠ANB .当直线AB 的斜率存在时，设直线AB 的方程为y ＝k (x －1)，N (t,0)，A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2＝4，y ＝k (x －1)，得(k 2＋1)x 2－2k 2x ＋k 2－4＝0， 所以x 1＋x 2＝2k 2k 2＋1，x 1x 2＝k 2－4k 2＋1.若x 轴平分∠ANB ，则k AN ＝－k BN ⇒y 1x 1－t ＋y 2x 2－t ＝0⇒k (x 1－1)x 1－t ＋k (x 2－1)x 2－t＝0 ⇒2x 1x 2－(t ＋1)(x 1＋x 2)＋2t ＝0 ⇒2(k 2－4)k 2＋1－2k 2(t ＋1)k 2＋1＋2t ＝0⇒t ＝4，所以当点N 为(4,0)时，能使得∠ANM ＝∠BNM 总成立．第3讲直线与圆、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 C2．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()．A．[－3，－1] B．[－1,3]C．[－3,1] D．(－∞，－3]∪[1，＋∞)解析由题意可得，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.答案C3．若圆(x－a)2＋(y－b)2＝b2＋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．a2＋2a＋2b－3＝0B．a2＋b2＋2a＋2b＋5＝0C．a2＋2a＋2b＋5＝0D．a2－2a－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＋a2＋1＝0，将圆心坐标(－1，－1)代入可得a2＋2a＋2b＋5＝0.答案 C4．若圆C 1：x 2＋y 2＋2ax ＋a 2－4＝0(a ∈R )与圆C 2：x 2＋y 2－2by －1＋b 2＝0(b ∈R )恰有三条切线，则a ＋b 的最大值为( )．A ．－3 2B ．－3C ．3D ．32解析 易知圆C 1的圆心为C 1(－a,0)，半径为r 1＝2； 圆C 2的圆心为C 2(0，b )，半径为r 2＝1. ∵两圆恰有三条切线，∴两圆外切，∴|C 1C 2|＝r 1＋r 2，即a 2＋b 2＝9.∵⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b 22≤a 2＋b 22， ∴a ＋b ≤32(当且仅当a ＝b ＝32时取“＝”)， ∴a ＋b 的最大值为3 2. 答案 D5．若曲线C 1：x 2＋y 2－2x ＝0与曲线C 2：y (y －mx －m )＝0有四个不同的交点，则实数m 的取值范围是( )．A.⎝ ⎛⎭⎪⎫－33，33B.⎝ ⎛⎭⎪⎫－33，0∪⎝ ⎛⎭⎪⎫0，33C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤－33，33D.⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－33∪⎝ ⎛⎭⎪⎫33，＋∞解析 C 1：(x －1)2＋y 2＝1，C 2：y ＝0或y ＝mx ＋m ＝m (x ＋1)． 当m ＝0时，C 2：y ＝0，此时C 1与C 2显然只有两个交点； 当m ≠0时，要满足题意，需圆(x －1)2＋y 2＝1与直线y ＝m (x ＋1)有两交点，当圆与直线相切时，m ＝±33，即直线处于两切线之间时满足题意， 则－33<m <0或0<m <33. 综上知－33<m <0或0<m <33. 答案 B6．如右图，一个直径为1的小圆沿着直径为2的大圆内壁的逆时针方向滚动，M 和N 是小圆的一条固定直径的两个端点．那么，当小圆这样滚过大圆内壁的一周，点M ，N 在大圆内所绘出的图形大致是( )．解析 如图，建立直角坐标系，由题意可知，小圆O 1总与大圆O 相内切，且小圆O 1总经过大圆的圆心O .设某时刻两圆相切于弧的长与点A ，此时动点M 所处位置为点M ′，则大圆圆小圆圆弧的长之差为0或2π.切点A 在三、四象限的差为0，在一、二象限的差为2π.以切点A 在第三象限为例，记直线OM 与此时小圆O 1的交点为M 1，记∠AOM ＝θ，则∠OM 1O 1＝∠M 1OO 1＝θ，故∠M 1O 1A ＝∠M 1OO 1＋∠OM 1O 1＝2θ.大圆圆弧的长为l 1＝θ×2＝2θ，小圆圆弧的长为l 2＝2θ×1＝2θ，则l 1＝l 2，即小圆的两段圆弧与的长相等，故点M 1与点M ′重合．即动点M 在线段MO 上运动，同理可知，此时点N 在线段OB 上运动．点A 在其他象限类似可得，故M ，N 的轨迹为相互垂直的线段．观察各选项知，只有选项A 符合．故选A. 答案 A 二、填空题7．直线y ＝x 被圆x 2＋(y －2)2＝4截得的弦长为________．解析 由题意得，圆x 2＋(y －2)2＝4的圆心为(0,2)，半径为2，圆心到直线x －y ＝0的距离d ＝22＝ 2. 设截得的弦长为l ，则由⎝ ⎛⎭⎪⎫l 22＋(2)2＝22，得l ＝2 2.答案 228．设集合A ＝(x ，y )⎪⎪⎪m2≤(x －2)2＋y 2≤m 2，x ，y ∈R ，B ＝{(x ，y )|2m ≤x ＋y ≤2m ＋1，x ，y ∈R }，若A ∩B ＝∅，则实数m 的取值范围是________． 解析 ∵A ∩B ≠∅，∴A ≠∅，∴m 2≥m 2.∴m ≥12或m ≤0.显然B ≠∅.要使A ∩B ≠∅，只需圆(x －2)2＋y 2＝m 2(m ≠0)与x ＋y ＝2m 或x ＋y ＝2m ＋1有交点，即|2－2m |2≤|m |或|1－2m |2≤|m |，∴2－22≤m ≤2＋ 2.又∵m ≥12或m ≤0，∴12≤m ≤2＋ 2. 当m ＝0时，(2,0)不在0≤x ＋y ≤1内．综上所述，满足条件的m 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2＋2.答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，2＋29．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 π10．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11．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 将圆C 的方程x 2＋y 2－8y ＋12＝0化成标准方程为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＝0.12．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 (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＋b 2＝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 2.13．设直线l 的方程为y ＝kx ＋b (其中k 的值与b 无关)，圆M 的方程为x 2＋y 2－2x －4＝0. (1)如果不论k 取何值，直线l 与圆M 总有两个不同的交点，求b 的取值范围； (2)b ＝1时，l 与圆交于A ，B 两点，求|AB |的最大值和最小值．解 圆M 的标准方程为(x －1)2＋y 2＝5， ∴圆心M 的坐标为(1,0)，半径为r ＝ 5. (1)∵不论k 取何值，直线l 总过点P (0，b )，∴欲使l 与圆M 总有两个不同的交点，必须且只需点P 在圆M 的内部，即|MP |<5，即1＋b 2<5，∴－2<b <2，即b 的取值范围是(－2,2)．(2)当l 过圆心M 时，|AB |的值最大，最大值为圆的直径长2 5.当l ⊥MP 时，此时|MP |最大，|AB |的值最小，|MP |2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫k ＋1k 2＋12＝k 2＋2k ＋1k 2＋1＝1＋2k ＋1k ≤1＋22 k ·1k＝2，当且仅当k ＝1时取等号．最小值为2r 2－|MP |2＝25－2＝2 3.14．已知圆M ：x 2＋(y －2)2＝1，Q 是x 轴上的动点，QA ，QB 分别切圆M 于A ，B 两点． (1)若Q (1,0)，求切线QA ，QB 的方程； (2)求四边形QAMB 面积的最小值； (3)若|AB |＝423，求直线MQ 的方程．解 (1)设过点Q 的圆M 的切线方程为x ＝my ＋1， 则圆心M 到切线的距离为1， ∴|2m ＋1|m 2＋1＝1，∴m ＝－43或0， ∴QA ，QB 的方程分别为3x ＋4y －3＝0和x ＝1. (2)∵MA ⊥AQ ，∴S 四边形MAQB＝|MA |·|QA |＝|QA |＝|MQ |2－|MA |2＝|MQ |2－1≥|MO |2－1＝3.∴四边形QAMB 面积的最小值为 3.(3)设AB 与MQ 交于P ，则MP ⊥AB ，MB ⊥BQ ， ∴|MP |＝1－⎝⎛⎭⎪⎫2232＝13. 在Rt △MBQ 中，|MB |2＝|MP ||MQ |， 即1＝13|MQ |，∴|MQ |＝3，∴x 2＋(y －2)2＝9. 设Q (x,0)，则x 2＋22＝9，∴x ＝±5，∴Q (±5，0)，∴MQ的方程为2x＋5y－25＝0或2x－5y＋25＝0.。

2021届高考数学一轮总复习第9章解析几何第4节直线与圆圆与圆的位置关系跟踪检测文含解析

2021届高考数学一轮总复习第9章解析几何第4节直线与圆圆与圆的位置关系跟踪检测文含解析

第九章解析几何第四节直线与圆、圆与圆的位置关系A级·基础过关|固根基|1.(2020届长春市高三质量监测一)已知直线x＋y＝0与圆(x－1)2＋(y－b)2＝2相切，则b＝( ) A．－3 B．1C．－3或1 D.5 2解析：选 C 由圆的方程知，圆的圆心为(1，b)，半径为 2.由直线与圆相切，得|1＋b|12＋12＝2，解得b＝－3或b＝1，故选C.2．已知圆C：x2＋y2－2x－2my＋m2－3＝0关于直线l：x－y＋1＝0对称，则直线x＝－1与圆C的位置关系是( )A．相切B．相交C．相离D．不能确定解析：选A 由已知得，圆C：(x－1)2＋(y－m)2＝4，则圆心C(1，m)，半径r＝2，因为圆C关于直线l：x－y＋1＝0对称，所以圆心(1，m)在直线l：x－y＋1＝0上，所以m＝2.由圆心C(1，2)到直线x ＝－1的距离d＝1＋1＝2＝r知，直线x＝－1与圆C相切．故选A.3．已知圆O1的方程为x2＋y2＝4，圆O2的方程为(x－a)2＋y2＝1，如果这两个圆有且只有一个公共点，那么a的所有取值构成的集合是( )A．{1，－1} B．{3，－3}C．{1，－1，3，－3} D．{5，－5，3，－3}解析：选C 因为两圆有且只有一个公共点，所以两个圆内切或外切，内切时，|a|＝1，外切时，|a|＝3，所以实数a的取值集合是{1，－1，3，－3}．4．已知圆C：(x－1)2＋y2＝r2(r>0)，设条件p：0<r<3，条件q：圆C上至多有2个点到直线y－3y ＋3＝0的距离为1，则p是q的( )A．充分不必要条件B．必要不充分条件C．充要条件D．既不充分也不必要条件解析：选C 圆心C(1，0)到直线x－3y＋3＝0的距离d＝2.若圆C上至多有2个点到直线x－3y ＋3＝0的距离为1，则0<r<3，所以p是q的充要条件．5．已知圆O1的方程为x2＋(y＋1)2＝6，圆O2的圆心坐标为(2，1)．若两圆相交于A，B两点，且|AB|＝4，则圆O2的方程为( )A．(x－2)2＋(y－1)2＝6B．(x－2)2＋(y－1)2＝22C ．(x －2)2＋(y －1)2＝6或(x －2)2＋(y －1)2＝22 D ．(x －2)2＋(y －1)2＝36或(x －2)2＋(y －1)2＝32解析：选C 设圆O 2的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝r 2(r>0)．因为圆O 1的方程为x 2＋(y ＋1)2＝6，所以直线AB 的方程为4x ＋4y ＋r 2－10＝0.圆心O 1(0，－1)到直线AB 的距离d ＝|r 2－14|42，由题意得d 2＋22＝6，即（r 2－14）232＝2，所以r 2－14＝±8，所以r 2＝6或22.故圆O 2的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝6或(x －2)2＋(y －1)2＝22.6．若直线y ＝－12x －2与圆x 2＋y 2－2x ＝15相交于A ，B 两点，则弦AB 的垂直平分线的方程为________．解析：圆的方程可整理为(x －1)2＋y 2＝16，所以圆心坐标为(1，0)，半径r ＝4，易知弦AB 的垂直平分线l 过圆心，且与直线AB 垂直，而k AB ＝－12，所以k l ＝2.由点斜式方程可得直线l 的方程为y －0＝2(x－1)，即2x －y －2＝0.答案：2x －y －2＝07．已知圆C 的圆心是直线x －y ＋1＝0与x 轴的交点，且圆C 与圆(x －2)2＋(y －3)2＝8相外切，则圆C 的方程为________．解析：由题意知圆心C(－1，0)，C 到已知圆圆心(2，3)的距离d ＝32，由两圆相外切可得R ＋22＝d ＝32，即圆C 的半径R ＝2，故圆C 的标准方程为(x ＋1)2＋y 2＝2.答案：(x ＋1)2＋y 2＝28．在平面直角坐标系中，A ，B 分别是x 轴和y 轴上的动点，若以AB 为直径的圆C 与直线2x ＋y －4＝0相切，则圆C 面积的最小值为________．解析：由题意得∠AOB＝90°，所以点O 在圆C 上．设直线2x ＋y －4＝0与圆C 相切于点D ，则点C 与点O 间的距离等于它到直线2x ＋y －4＝0的距离，所以点C 在以O 为焦点，以直线2x ＋y －4＝0为准线的抛物线上，所以当且仅当O ，C ，D 共线时，圆的直径最小为|OD|.又|OD|＝|2×0＋0－4|5＝45，所以圆C 的最小半径为25，所以圆C 面积的最小值为π⎝ ⎛⎭⎪⎫252＝45π.答案：45π9．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 －2）2＋（－2a ＋1）2＝|a －2a －1|2.化简，得a 2－2a ＋1＝0，解得a ＝1.所以C(1，－2)，半径|AC|＝（1－2）2＋（－2＋1）2＝ 2. 所以圆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 ，即kx －y ＝0， 由题意得|k ＋2|1＋k2＝1，解得k ＝－34， 所以直线l 的方程为y ＝－34x.综上所述，直线l 的方程为x ＝0或3x ＋4y ＝0.10．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)易知圆心坐标为(2，3)，半径r ＝1， 由题设，可知直线l 的方程为y ＝kx ＋1， 因为l 与圆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＋k2.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. B 级·素养提升|练能力|11.过坐标轴上一点M(x 0，0)作圆C ：x 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y －122＝1的两条切线，切点分别为A ，B.若|AB|≥2，则x 0的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，－52∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫52，＋∞ B ．(－∞，－ 3 ]∪[3，＋∞) C.⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，－72∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫72，＋∞ D ．(－∞，－2]∪[2，＋∞)解析：选C 根据题意，圆C ：x 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y －122＝1，其圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，半径r ＝1，过点M 作圆的切线，切点为A ，B ，则MA⊥AC，MC⊥AB， 则S △MAC ＝12×|MA|×|AC|＝12×|MC|×|AB|2.又由|AC|＝1，变形可得|AB|＝2×|MA||MC|，则有|MA||MC|≥22.又由M(x 0，0)，C ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，则|MC|2＝x 20＋14，|MA|2＝|MC|2－1＝x 20－34，即可得x 20－34x 20＋14≥12， 解得x 0≤－72或x 0≥72， 即x 0的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，－72∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫72，＋∞. 故选C.12．(2019届合肥模拟)设圆x 2＋y 2－2x －2y －2＝0的圆心为C ，直线l 过(0，3)，且与圆C 交于A ，B 两点，若|AB|＝23，则直线l 的方程为( )A ．3x ＋4y －12＝0或4x －3y ＋9＝0B ．3x ＋4y －12＝0或x ＝0C ．4x －3y ＋9＝0或x ＝0D ．3x －4y ＋12＝0或4x ＋3y ＋9＝0解析：选B 当直线l 的斜率不存在时，直线l 的方程为x ＝0，联立得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝0，x 2＋y 2－2x －2y －2＝0，解得⎩⎨⎧x ＝0，y ＝1－3 或⎩⎨⎧x ＝0，y ＝1＋3，∴|AB|＝23，符合题意；当直线l 的斜率存在时，设直线l 的方程为y ＝kx ＋3，∵圆x 2＋y 2－2x －2y －2＝0即(x －1)2＋(y －1)2＝4，∴圆心为C(1，1)，圆的半径r ＝2，易知圆心C(1，1)到直线y ＝kx ＋3的距离d ＝|k －1＋3|k 2＋1＝|k ＋2|k 2＋1，∵d 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB|22＝r 2，∴（k ＋2）2k 2＋1＋3＝4，解得k ＝－34，∴直线l 的方程为y ＝－34x ＋3，即3x ＋4y －12＝0.综上，直线l 的方程为3x ＋4y －12＝0或x ＝0.故选B.13．(2019届洛阳市统考)已知直线x ＋y －2＝0与圆O ：x 2＋y 2＝r 2(r>0)相交于A ，B 两点，C 为圆周上一点，线段OC 的中点D 在线段AB 上，且3AD →＝5DB →，则r ＝________．解析：如图，过O 作OE⊥AB 于E ，连接OA ，则|OE|＝|0＋0－2|12＋12＝2，易知|AE|＝|EB|， 不妨令|AD|＝5m(m>0)，由3AD →＝5DB →可得|BD|＝3m ，|AB|＝8m ，则|DE|＝4m －3m ＝m ，在Rt △ODE 中，有⎝ ⎛⎭⎪⎫12r 2＝(2)2＋m 2， ①在Rt △OAE 中，有r 2＝(2)2＋(4m)2， ② 联立①②，解得r ＝10.答案：1014．(2019届湖南东部六校联考)已知直线l ：4x ＋3y ＋10＝0，半径为2的圆C 与l 相切，圆心C 在x 轴上且在直线l 的右上方．(1)求圆C 的方程；(2)过点M(1，0)的直线与圆C 交于A ，B 两点(A 在x 轴上方)，问在x 轴正半轴上是否存在定点N ，使得x 轴平分∠ANB？若存在，请求出点N 的坐标；若不存在，请说明理由．解：(1)由题意可设圆心C(a ，0)⎝ ⎛⎭⎪⎫a>－52，则|4a ＋10|5＝2⇒a ＝0或a ＝－5(舍)．所以圆C 的方程为x 2＋y 2＝4.(2)当直线AB⊥x 轴时，x 轴平分∠ANB，此时N 点的横坐标恒大于0即可．当直线AB 的斜率存在时，设直线AB 的方程为y ＝k(x －1)，N(t ，0)，A(x 1，y 1)，B(x 2，y 2)，由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2＝4，y ＝k （x －1）得，(k 2＋1)x 2－2k 2x ＋k 2－4＝0， 所以x 1＋x 2＝2k 2k 2＋1，x 1x 2＝k 2－4k 2＋1.若x 轴平分∠ANB，则k AN ＝－k BN ⇒y 1x 1－t ＋y 2x 2－t ＝0⇒k （x 1－1）x 1－t ＋k （x 2－1）x 2－t ＝0⇒2x 1x 2－(t ＋1)(x 1＋x 2)＋2t ＝0⇒2（k 2－4）k 2＋1－2k 2（t ＋1）k 2＋1＋2t ＝0⇒t ＝4， 所以当点N 为(4，0)时，能使得∠ANM＝∠BNM 总成立．。

2019-2020年高考数学一轮复习第九篇解析几何方法技巧1 直线与圆的位置关系教案理新人教版

2019-2020年高考数学一轮复习第九篇解析几何方法技巧1 直线与圆的位置关系教案理新人教版

2019-2020年高考数学一轮复习第九篇解析几何方法技巧1 直线与圆的位置关系教案理新人教版【考情快递】 直线与圆的问题以直线与圆的交汇问题为主，其中直线与圆的位置关系是一个主要命题方向． 方法1：代数法解题步骤①通过消元得到关于x 的一元二次方程；②根据方程的个数对各个选项进行讨论．适用情况能转化为直线与圆的方程组的问题.【例1】►(2012·北京四中月考)已知圆M ：(x ＋cos θ)2＋(y －sin θ)2＝1，直线l ：y ＝kx ，下面四个命题中的真命题为( )．A ．对任意实数k 与θ，直线l 和圆M 相切B ．对任意实数k 与θ，直线l 和圆M 都没有公共点C ．对任意实数θ，必存在实数k ，使得直线l 和圆M 相切D ．对任意实数k ，必存在实数θ，使得直线l 和圆M 相切 解析 圆的方程是x 2＋y 2＋2x cos θ－2y sin θ＝0， 将y ＝kx 代入，得(1＋k 2)x 2＋2(cos θ－k sin θ)x ＝0， 解得x 1＝0，x 2＝k sin θ－cos θ1＋k2，因此对任意实数k ，θ，直线与圆至少有一个公共点(0,0)，选项B 不正确； 只要x 2≠0，直线与圆就存在两个公共点， 即只要k sin θ－cos θ≠0即可， 根据k ，θ的任意性，知选项A 不正确；又当x 2＝0，即k sin θ＝cos θ时，若θ＝k 1π(k 1∈Z )，此时sin θ＝0，cos θ＝±1，就不存在实数k 使得等式cos θ＝k sin θ成立，故选项C 不正确，反之，对任意实数k ，当k ＝0时，只要θ＝k π＋π2，当k ≠0时，只要θ满足tan θ＝1k即可，根据正切函数性质这是容易办到的，故选项D 正确．故选D. 答案 D 方法2：几何法解题步骤① 求出圆心到直线的距离和圆的半径的大小；②判断二者的大小，大于半径相离；等于半径相切；小于半径相交．适用情况通过圆的几何性质能求出圆心到直线的距离和圆的半径的大小.【例2】►已知直线l ：mx －(m 2＋1)y ＝4m (m ∈R )和圆C ：x 2＋y 2－8x ＋4y ＋16＝0，是否存在实数m ，使得直线l 将圆C 分割成弧长的比值为12的两段圆弧，若存在，求出m 的值；若不存在，说明理由．解 直线l 的方程可化为y ＝mm 2＋1x －4mm 2＋1， 此时l 的斜率k ＝mm 2＋1，因为|m |≤12(m 2＋1)， 所以|k |＝|m ||m 2＋1|≤12，当且仅当|m |＝1时等号成立，所以斜率k 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－12，12. 又y ＝mm 2＋1(x －4)，即l 的方程为y ＝k (x －4)，其中|k |≤12，圆C 的圆心为C (4，－2)，半径r ＝2；圆心C 到直线l 的距离d ＝21＋k2，由|k |≤12，得d ≥45＞1，即d ＞r2，从而l 与圆C 相交，且直线l 截圆C 所得的弦所对的圆心角小于2π3，所以l 不能将圆C 分割成弧长的比值为12的两段弧．方法运用训练11．(江苏启东中学最新月考)将直线2x －y ＋λ＝0沿x 轴向左平移1个单位，所得直线与圆x 2＋y 2＋2x －4y ＝0相切，则实数λ的值为( )．A ．－3或7B ．－2或8C ．0或10D ．1或11解析 设切点为C (x ，y )，则切点满足2(x ＋1)－y ＋λ＝0，即y ＝2(x ＋1)＋λ， 代入圆方程整理得：5x 2＋(2＋4λ)x ＋(λ2－4)＝0，(*)由直线与圆相切可知，(*)方程只有一个解， 因而有Δ＝0，得λ＝－3或7. 答案 A2．(2012·人大附中最新月考)设m ＞0，则直线2(x ＋y )＋1＋m ＝0与圆x 2＋y 2＝m 的位置关系为( )． A ．相切 B ．相交 C ．相切或相离D ．相交或相切解析 圆心到直线l 的距离为d ＝1＋m2，圆半径为m .因为d －r ＝1＋m 2－m ＝12(m －2m ＋1)＝12(m －1)2≥0，所以直线与圆的位置关系是相切或相离，故选C. 答案 C3．已知M (x 0，y 0)是圆x 2＋y 2＝r 2(r ＞0)内异于圆心的一点，则直线x 0x ＋y 0y ＝r 2与此圆的位置关系为________．解析 圆心O (0,0)到直线x 0x ＋y 0y ＝r 2的距离为d ＝r 2x 20＋y 20.因为P (x 0，y 0)在圆内，所以x 20＋y 20＜r .则有d ＞r ，故直线和圆相离． 答案 相离4．在平面直角坐标系xOy 中，已知圆C 1：(x ＋3)2＋(y －1)2＝4和圆C 2：(x －4)2＋(y －5)2＝4.(1)若直线l 过点A (4,0)，且被圆C 1截得的弦长为23，求直线l 的方程；(2)设P 为平面上的点，满足：存在过点P 的无穷多对互相垂直的直线l 1和l 2，它们分别与圆C 1和圆C 2相交，且直线l 1被圆C 1截得的弦长与直线l 2被圆C 2截得的弦长相等，试求所有满足条件的点P 的坐标．解 (1)由题意知直线l 的斜率存在，设直线l 的斜率为k ，则直线l 的方程为：y ＝k (x －4)，即kx －y －4k ＝0，由垂径定理，得圆心C 1到直线l 的距离d ＝4－⎝⎛⎭⎪⎫2322＝1， 结合点到直线距离公式，得|3k ＋1＋4k |k 2＋1＝1，化简得：24k 2＋7k ＝0，k ＝0，或k ＝－724，所求直线l 的方程为：y ＝0或y ＝－724(x －4)，即y ＝0或7x ＋24y －28＝0.(2)设点P 坐标为(m ，n )，直线l 1、l 2的方程分别为：y －n ＝k (x －m )，y －n ＝－1k(x －m )，即：kx －y ＋n －km ＝0，－1k x －y ＋n ＋1km ＝0，因为直线l 1被圆C 1截得的弦长与直线l 2被圆C 2截得的弦长相等，两圆半径相等． 由垂径定理，得：圆心C 1到直线l 1与C 2到直线l 2的距离相等．故有：|－3k －1＋n －km |k 2＋1＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪－4k －5＋n ＋1k m 1k 2＋1，化简得：(2－m －n )k ＝m －n －3或(m －n ＋8)k ＝m ＋n －5.因为关于k 的方程有无穷多解，有：⎩⎪⎨⎪⎧2－m －n ＝0，m －n －3＝0或⎩⎪⎨⎪⎧m －n ＋8＝0，m ＋n －5＝0.解之得：点P 坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫52，－12或⎝ ⎛⎭⎪⎫－32，132.。

2020版高考数学(福建专用)一轮复习课件：9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系

2020版高考数学(福建专用)一轮复习课件：9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系

知识梳理
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知识梳理 双基自测
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1.下列结论正确的打“√”,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.(
>
<
知识梳理
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知识梳理 双基自测
123
2.圆与圆的位置关系
d>r1+r2
d=r1+r2 |r1-r2|<d<r1+r2
无解
一组实数解 无解
知识梳理
-4-
知识梳理 双基自测
123
3.常用结论 (1)当两圆相交(切)时,两圆方程(x2,y2项的系数相同)相减便可得 公共弦(公切线)所在的直线方程. (2)①过圆x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为x0x+y0y=r2. ②过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(xa)+(y0-b)(y-b)=r2. ③过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在的 直线方程为x0x+y0y=r2.
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考点1
考点2
考点3
对点训练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( D )
解析:由光的反射原理知,反射光线的反向延长线必过点(2,-3), 设反射光线所在直线的斜率为k,则反射光线所在直线方程为 y+3=k(x-2),即kx-y-2k-3=0.

直线与圆的位置关系及切线的判定与性质(知识解读+真题演练+课后巩固)(原卷版)

直线与圆的位置关系及切线的判定与性质(知识解读+真题演练+课后巩固)(原卷版)

第05讲 直线与圆的位置关系及切线的判定与性质1. 了解直线与圆的三种位置关系；2. 了解圆的切线的概念；3. 掌握直线与圆位置关系的性质。

知识点1 直线与圆的位置关系1、直线与圆相离 ⇒ d r > ⇒ 无交点；2、直线与圆相切 ⇒ d r = ⇒ 有一个交点；3、直线与圆相交 ⇒ d r < ⇒ 有两个交点；知识点2 切线的性质与判定定理1、切线的判定定理：过半径外端且垂直于半径的直线是切线；两个条件：过半径外端且垂直半径，二者缺一不可即：∵MN OA ⊥且MN 过半径OA 外端∴MN 是⊙O 的切线2、性质定理：切线垂直于过切点的半径（如上图）推论1：过圆心垂直于切线的直线必过切点。

推论2：过切点垂直于切线的直线必过圆心。

以上三个定理及推论也称二推一定理：即：①过圆心；②过切点；③垂直切线，三个条件中知道其中两个条件就能推出最后一个。

知识点3 切线长定理切线长定理： 从圆外一点引圆的两条切线，它们的切线长相等，这点和圆心的连线平分两条切线的夹角。

即：∵PA 、PB 是的两条切线 ∴PA PB =；PO 平分BPA ∠知识点4 三角形的内切圆和内心1、三角形的内切圆 与三角形的各边都相切的圆叫做三角形的内切圆。

2、三角形的内心三角形的内切圆的圆心是三角形的三条内角平分线的交点，它叫做三角形的内心。

注意：内切圆及有关计算。

（1）三角形内切圆的圆心是三个内角平分线的交点，它到三边的距离相等。

（2）△ABC 中，∠C=90°，AC=b ，BC=a ，AB=c ，则内切圆的半径r=2c b a -+ 。

（3）S △ABC =)(21c b a r ++，其中a ，b ，c 是边长，r 是内切圆的半径。

（4）弦切角：角的顶点在圆周上，角的一边是圆的切线，另一边是圆的弦。

如图，BC 切⊙O 于点B ，AB 为弦，∠ABC 叫弦切角，∠ABC=∠D 。

C【题型1 直线与圆的位置关系的判定】【典例1】（2023•滨江区二模）已知⊙O 的直径为4，圆心O 到直线l 的距离为2，则直线l 与⊙O （ ）A ．相交B ．相切C ．相离D ．无法确定【变式1-1】（2022秋•江汉区校级期末）已知⊙O 半径为4cm ，若直线上一点P 与圆心O 距离为4cm ，那么直线与圆的位置关系是（ ）A ．相离B ．相切C ．相交D ．无法确定【变式1-2】（2022秋•洪山区校级期末）圆的半径是6.5cm ，如果圆心与直线上某一点的距离是6.5cm ，那么该直线和圆的位置关系是（ ）A ．相离B ．相切C ．相交D ．相交或相切P BAO B O A D【变式1-3】（2022秋•江夏区校级期末）已知⊙O的半径等于5，圆心O到直线l的距离为4，那么直线l与⊙O的公共点的个数是（）A．0B．1C．2D．无法确定【题型2利用切线的性质求有关的角度/边长的运算】【典例2】（2023•西湖区校级二模）如图，菱形OABC的顶点A，B，C在⊙O 上，过点B作⊙O的切线交OA的延长线于点D．若⊙O的半径为2，则BD 的长为（）A．2B．4C．D．【变式2-1】（2023•西湖区校级二模）如图，菱形OABC的顶点A，B，C在⊙O 上，过点B作⊙O的切线交OA的延长线于点D．若⊙O的半径为2，则BD 的长为（）A．2B．4C．D．【变式2-2】（2023•九龙坡区模拟）如图，AB是⊙O的直径，AC是⊙O的切线，连接OC交⊙O于点D，连接BD，∠C＝30°，OA＝2，则BD的长为（）A．2B．2C．3D．3【变式2-3】（2023•沙坪坝区校级模拟）如图，在△ABC中，∠A＝30°，点O是边AB上一点，以点O为圆心，以OB为半径作圆，⊙O恰好与AC相切于点D，连接BD．若BD平分∠ABC，，则线段AB的长是（）A．B．C．3D．6【典例3】（2023•鹿城区校级模拟）如图，在△ABC中，D是AC上一点，以AD为直径的半圆O恰好切CB于点B．连接BD，若∠CBD＝21°，则∠C 的度数为（）A．42°B．45°C．46°D．48°【变式3-1】（2023•重庆）如图，AB为⊙O的直径，直线CD与⊙O相切于点C，连接AC，若∠ACD＝50°，则∠BAC的度数为（）A．30°B．40°C．50°D．60°【变式3-2】（2023•浙江二模）如图，AC与⊙O相切于点A，B为⊙O上一点，BC经过圆心O，若∠B＝25°，则∠C的大小等于（）A．20°B．40°C．25°D．50°【变式3-3】（2023•泰安三模）如图，AB是⊙O的直径，C、D是⊙O上的点，∠E＝40°，过点C作⊙O的切线交AB的延长线于点E，则∠CDB等于（）A．25°B．30°C．35°D．40°【题型3切线的判定】【典例4】（2023•东莞市校级模拟）如图，∠AOB＝60°，以OB为半径的⊙O 交OA于点C，且OC＝CA，求证：AB是⊙O的切线．【变式4-1】（新疆期末）如图，在Rt△ABC中，∠BAC＝90°以AB为直径的⊙O与BC相交于点E．在AC上取一点D，使得DE＝AD．求证：DE是⊙O的切线．【变式4-2】（昭通期末）如图，AD，BD是⊙O的弦，AD⊥BD，且BD＝2AD ＝8，点C是BD的延长线上的一点，CD＝2，求证：AC是⊙O的切线．【变式4-3】（大名县期末）如图，AB是⊙O的直径，点F在⊙O上，∠BAF的平分线AE交⊙O于点E，过点E作ED⊥AF，交AF的延长线于点D，延长DE、AB相交于点C．求证：CD是⊙O的切线．【题型4 切线的性质与判定的综合运用】【典例5】（2023•牧野区校级三模）如图，四边形ABCD内接于⊙O，BD是⊙O 的直径，过点A作AE⊥CD，交CD的延长线于点E，DA平分∠BDE．（1）求证：AE是⊙O的切线；（2）已知AE＝4cm，CD＝6cm，求⊙O的半径．【变式5-1】（2023•广西）如图，PO平分∠APD，P A与⊙O相切于点A，延长AO交PD于点C，过点O作OB⊥PD，垂足为B．（1）求证：PB是⊙O的切线；（2）若⊙O的半径为4，OC＝5，求P A的长．【变式5-2】（2023•金寨县校级模拟）如图，AB是⊙O的直径，CD＝CB，AC，BD相交于点E，过点C作CF∥BD，CF与AB的延长线相交于点F，连接AD．（1）求证：CF是⊙O的切线；（2）若AB＝10，BC＝6，求AD的长．【变式5-3】（2023•德庆县二模）如图，Rt△ABC中，∠ACB＝90°，点O在边AC上，以点O为圆心，OC为半径的圆交边AC于点D，交边AB于点E，且BC＝BE．（1）求证：AB是⊙O的切线．（2）若AE＝24，BE＝15，求⊙O的半径．【题型5 利用切线长定理的性质求线段长度或周长】【典例6】（2022秋•金东区期末）如图，⊙O是△ABC的内切圆，点D、E分别为边AB、AC上的点，且DE为⊙O的切线，若△ABC的周长为25，BC的长是9，则△ADE的周长是（）A．7B．8C．9D．16【变式6-1】（2022秋•凤台县期末）如图，△ABC是一张周长为17cm的三角形的纸片，BC＝5cm，⊙O是它的内切圆，小明准备用剪刀在⊙O的右侧沿着与⊙O相切的任意一条直线MN剪下△AMN，则剪下的三角形的周长为（）A．12cm B．7cmC．6cm D．随直线MN的变化而变化【变式6-2】（2022秋•林州市期中）如图，P A，PB分别切⊙O于点A，B，CD 切⊙O于点E，且分别交P A，PB于点C，D，若P A＝6，则△PCD的周长为（）A．5B．7C．12D．10【变式6-3】2022秋•潮州期末）如图，P为⊙O外一点，P A、PB分别切⊙O于点A、B，CD切⊙O于点E，分别交P A、PB于点C、D，若P A＝8，则△PCD 的周长为（）A．8B．12C．16D．20【题型6 三角形的内切圆与内心】【典例7-1】（2023•炎陵县模拟）如图，已知圆O是△ABC的内切圆，且∠A ＝70°，则∠BOC的度数是（）A．140°B．135°C．125°D．110°【典例7-2】（2023•泗阳县一模）《九章算术》是我国古代内容极为丰富的数学名著，书中有下列问题：“今有勾八步，股十五步，问勾中容圆径几何？”其意思是“今有直角三角形，勾（短直角边）长为八步，股（长直角边）长为十五步，问该直角三角形能容纳的圆形（内切圆）直径是多少？”此问题中，该内切圆的直径长是（）A．3步B．5步C．6步D．8步【变式7-1】（2023•娄底一模）如图，△ABC的内切圆圆O与AB，BC，CA分别相切于点D，E，F，若∠DEF＝53°，则∠A的度数是（）A．36°B．53°C．74°D．128°【变式7-2】（2022秋•丰宁县校级期末）如图，△ABC，AC＝3，BC＝4，∠C ＝90°，⊙O为△ABC的内切圆，与三边的切点分别为D、E、F，则⊙O的面积为（）（结果保留π）A．πB．2πC．3πD．4π【变式7-3】（2022秋•南开区校级期末）如图，⊙O是△ABC的内切圆，切点分别为D，E，F，且∠A＝90°，BC＝10，CA＝8，则⊙O的半径是（）A．1B．C．2D．21．（2023•眉山）如图，AB切⊙O于点B，连结OA交⊙O于点C，BD∥OA交⊙O于点D，连结CD，若∠OCD＝25°，则∠A的度数为（）A．25°B．35°C．40°D．45°2．（2023•重庆）如图，AB为⊙O的直径，直线CD与⊙O相切于点C，连接AC，若∠ACD＝50°，则∠BAC的度数为（）A．30°B．40°C．50°D．60°3．（2022•河池）如图，AB是⊙O的直径，P A与⊙O相切于点A，∠ABC＝25°，OC的延长线交P A于点P，则∠P的度数是（）A．25°B．35°C．40°D．50°4．（2023•滨州）如图，P A，PB分别与⊙O相切于A，B两点，且∠APB＝56°，若点C是⊙O上异于点A，B的一点，则∠ACB的大小为．5．（2023•岳阳）如图，在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，AC＝8，BC＝6．以点C为圆心，r为半径作圆，当所作的圆与斜边AB所在的直线相切时，r的值为．6．（2023•浙江）如图，点A是⊙O外一点，AB，AC分别与⊙O相切于点B，C，点D在上．已知∠A＝50°，则∠D的度数是．7．（2023•金华）如图，点A在第一象限内，⊙A与x轴相切于点B，与y轴相交于点C，D，连结AB，过点A作AH⊥CD于点H．（1）求证：四边形ABOH为矩形．（2）已知⊙A的半径为4，OB＝，求弦CD的长．8．（2022•宁夏）如图，以线段AB为直径作⊙O，交射线AC于点C，AD平分∠CAB交⊙O于点D，过点D作直线DE⊥AC于点E，交AB的延长线于点F．连接BD并延长交AC于点M．（1）求证：直线DE是⊙O的切线；（2）求证：AB＝AM；（3）若ME＝1，∠F＝30°，求BF的长．9．（2022•郴州）如图，在△ABC中，AB＝AC．以AB为直径的⊙O与线段BC 交于点D，过点D作DE⊥AC，垂足为E，ED的延长线与AB的延长线交于点P．（1）求证：直线PE是⊙O的切线；（2）若⊙O的半径为6，∠P＝30°，求CE的长．1．（2022秋•江夏区校级期末）已知⊙O的半径等于5，圆心O到直线l的距离为4，那么直线l与⊙O的公共点的个数是（）A．0B．1C．2D．无法确定2．（2022秋•广阳区校级期末）如图，在△ABC中，AB＝AC＝5，BC＝8，以A 为圆心作一个半径为3的圆，下列结论中正确的是（）A．点B在⊙A内B．直线BC与⊙A相离C．点C在⊙A上D．直线BC与⊙A相切3．（2023•绿园区校级模拟）将一个含有30°的直角三角板按如图所示的位置摆放，一个顶点O与⊙O的圆心重合，一条直角边AB与⊙O相切，切点为B．将△OAB绕点B按顺时针方向旋转得到△O′A′B，使点O′落在⊙O上，边A′B交线段AO于点C．则∠OCB为（）A．60°B．65°C．85°D．90°4．（2023•船营区一模）如图，AB是⊙O的直径，C为⊙O上一点，过点C的切线与AB的延长线交于点P，若AC＝PC，则∠P的度数是（）A．15°B．20°C．30°D．45°5．（2023•越秀区校级二模）如图，在Rt△ABC中，∠C＝90°，AC＝6，BC ＝8，则△ABC的内切圆的半径r是（）A．2B．3C．4D．无法判断6．（2022秋•聊城期末）如图，△ABC中，∠A＝80°，点O是△ABC的内心，则∠BOC的度数为（）A．100°B．160°C．80°D．130°7．（2023•婺城区模拟）如图，△ABC是一张周长为18cm的三角形纸片，BC ＝5cm，⊙O是它的内切圆，小明准备用剪刀在⊙O的右侧沿着与⊙O相切的任意一条直线MN剪下△AMN，则剪下的三角形的周长为（）A．13cm B．8cmC．6.5cm D．随直线MN的变化而变化8．（2022秋•南沙区校级期末）如图，四边形ABCD是⊙O的外切四边形，且AB＝8，CD＝15，则四边形ABCD的周长为．9．（2022•南安市一模）如图，P A、PB是⊙O的两条切线，A、B是切点，若∠APB＝60°，PO＝2，则⊙O的半径等于．10．（2022秋•越秀区校级期末）如图，△ABC中，AB＝AC，以AC为直径的⊙O交BC于点D，点E为AC延长线上一点，且∠CDE＝∠BAC．求证：DE是⊙O的切线．11．（2022秋•魏都区校级期末）如图，在△ABC中，AB＝AC，以AB为直径作半圆⊙O，交BC边于点D，过点D作DE⊥AC，垂足为点E，交AB的延长线于点F．求证：EF是⊙O的切线．12．（2022•东明县一模）已知，在Rt△ABC中，∠BAC＝90°，以AB为直径的⊙O与BC相交于点E，在AC上取一点D，使得DE＝AD，（1）求证：DE是⊙O的切线．（2）当BC＝10，AD＝4时，求⊙O的半径．13．（2023•零陵区模拟）如图，在△ABC中，∠C＝90°，点E在AC边上，BE平分∠ABC，DE⊥BE交AB于D，⊙O是△BDE的外接圆．（1）求证：AC是⊙O的切线；（2）若AD＝2，AE＝4，求⊙O的半径长．14．（2023•新抚区模拟）如图，AC为⊙O的直径，CB是⊙O的切线，CB＞AC，D为AB的中点，E在BC上，CE＜BE，连接DE，DE＝BC．（1）求证：DE为⊙O的切线；（2）若CE＝2，EB＝8，求⊙O的半径．。

高考数学一轮复习全程复习构想数学(文)【统考版】第四节 直线与圆、圆与圆的位置关系(课件)

高考数学一轮复习全程复习构想数学(文)【统考版】第四节 直线与圆、圆与圆的位置关系(课件)

(二)教材改编 2 ． [ 必 修 2·P127 例 1 改 编 ] 直 线 y ＝ x ＋ 1 与 圆 x2 ＋ y2 ＝ 1 的 位 置 关 系 为 () A．相切 B．相交但直线不过圆心 C．直线过圆心 D．相离
答案：B
3．[必修2·P129例3改编]两圆x2＋y2－2y＝0与x2＋y2－4＝0的位置关 系是( )
切线方程是___x_＝__1_或__y＝__2__．
5．(忽视两圆相切有两种情况)若半径为r，圆心为(0，1)的圆和定圆 (x－1)2＋(y－2)2＝1相切，则r的值等于_____________．
5
关键能力—考点突破
考点一 直线与圆的位置关系 [基础性]
1．已知直线l：kx－y＋k＝0，圆O：x2＋y2＝2，则直线l与圆O的位 置关系是( )
三、必练4类基础题 (一)判断正误 1．判断下列说法是否正确(请在括号中打“√”或“×”)． (1)“k＝1”是“直线x－y＋k＝0与圆x2＋y2＝1相交”的必要不充分 条件．( × ) (2) 如 果 两 个 圆 的 方 程 组 成 的 方 程 组 只 有 一 组 实 数 解 ， 则 两 圆 外 切．( × ) (3)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和，则两圆相交．( × ) (4)圆C1：x2＋y2＋2x＋2y－2＝0与圆C2：x2＋y2－4x－2y＋1＝0的公 切线有且仅有2条．( √ )
考点二 圆的切线与弦长问题 [综合性] 角度1 直线与圆的相切问题 [例1] 过点P(2，4)引圆C：(x－1)2＋(y－1)2＝1的切线，则切线方程 为_x_＝__2或__4_x_－__3y_＋__4_＝_0_．
2．(变问题)在例1中，已知条件不变，设两个切点为A，B，求切点 弦AB所在的直线方程．
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2019-2020年高考数学总复习9.4直线与圆圆与圆的位置关系演练提升同步测评文新人教B 版1．(xx·广东)平行于直线2x ＋y ＋1＝0且与圆x 2＋y 2＝5相切的直线的方程是( ) A ．2x ＋y ＋5＝0或2x ＋y －5＝0 B ．2x ＋y ＋5＝0或2x ＋y －5＝0 C ．2x －y ＋5＝0或2x －y －5＝0 D ．2x －y ＋5＝0或2x －y －5＝0【解析】 设所求直线方程为2x ＋y ＋c ＝0，依题有|0＋0＋c |22＋12＝5，解得c ＝±5，所以所求直线方程为2x ＋y ＋5＝0或2x ＋y －5＝0，故选A.【答案】 A2．(xx·江西吉安一中月考)圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0与直线2tx －y －2－2t ＝0(t ∈R )的位置关系为( )A ．相离B ．相切C ．相交D ．以上都有可能 【解析】 直线2tx －y －2－2t ＝0恒过点(1，－2)， ∵12＋(－2)2－2×1＋4×(－2)＝－5＜0， ∴点(1，－2)在圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0内．∴直线2tx －y －2－2t ＝0与圆x 2＋y 2－2x ＋4y ＝0相交，故选C. 【答案】 C3．(xx·山西太原模拟)若圆C 1：x 2＋y 2＝1与圆C 2：x 2＋y 2－6x －8y ＋m ＝0外切，则m ＝( )A ．21B ．19C ．9D ．－11【解析】 圆C 1的圆心为C 1(0，0)，半径r 1＝1，因为圆C 2的方程可化为(x －3)2＋(y －4)2＝25－m ，所以圆C 2的圆心为C 2(3，4)，半径r 2＝25－m (m ＜25)．从而|C 1C 2|＝32＋42＝5.由两圆外切得|C 1C 2|＝r 1＋r 2，即1＋25－m ＝5，解得m ＝9，故选C.【答案】 C4．(xx·辽宁大连双基测试)已知直线y ＝x ＋m 和圆x 2＋y 2＝1交于A ，B 两点，O 为坐标原点．若AO →·AB →＝32，则实数m ＝( )A ．±1B ．±32C ．±22 D ．±12【解析】 由⎩⎪⎨⎪⎧x 2＋y 2＝1，y ＝x ＋m ，得2x 2＋2mx ＋m 2－1＝0.Δ＝8－4m 2＞0，所以－2＜m ＜ 2.设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，则x 1＋x 2＝－m ，x 1x 2＝m 2－12，所以y 1y 2＝m 2－12.因为AO →＝(－x 1，－y 1)，AB →＝(x 2－x 1，y 2－y 1)，所以AO →·AB →＝(－x 1，－y 1)·(x 2－x 1，y 2－y 1)＝－x 1(x 2－x 1)＋(－y 1)(y 2－y 1)＝－x 1x 2－y 1y 2＋x 21＋y 21＝－2·m 2－12＋1＝32，解得m ＝±22，满足题意．故选C. 【答案】 C5．(xx·四川宜宾模拟)如果实数x ，y 满足(x －2)2＋y 2＝3，那么yx的最大值是( ) A.33 B.233C. 3D.12【解析】 设yx＝k ，则y ＝kx 表示经过原点的直线，k 为直线的斜率．所以求y x的最大值就等价于求同时经过原点和圆上的点的直线中斜率的最大值． 从图中可知，斜率取最大值时对应的直线斜率为正且与圆相切， 此时的斜率就是其倾斜角∠EOC 的正切值． 由题意，得|OC |＝2，|CE |＝3，所以|OE |＝1.k ＝|CE ||OE |＝3，即为yx的最大值，故选C.【答案】 C6．(xx·云南名校联考)已知圆O ：x 2＋y 2＝1，直线x －2y ＋5＝0上动点P ，过点P 作圆O 的一条切线，切点为A ，则|PA |的最小值为________．【解析】 过O 作OP 垂直于直线x －2y ＋5＝0，过P 作圆O 的切线PA ，连接OA ，易知此时|PA |的值最小．由点到直线的距离公式，得|OP |＝|1×0－2×0＋5|1＋22＝ 5.又|OA |＝1，所以|PA |＝|OP |2－|OA |2＝2.【答案】 27．(xx·北京海淀模拟)已知圆C ：(x －2)2＋y 2＝4，直线l 1：y ＝3x ，l 2：y ＝kx －1.若l 1，l 2被圆C 所截得的弦的长度之比为1∶2，则k 的值为________．【解析】 圆C ：(x －2)2＋y 2＝4的圆心为C (2，0)，半径为2.圆心到直线l 1：y ＝3x 的距离为232＝3，所以直线l 1被圆C 所截得的弦长为24－3＝2.圆心到直线l 2：y ＝kx －1的距离d ＝|2k －1|1＋k 2，所以l 2被圆C 所截得的弦长为4＝24－d 2，所以d ＝0，所以2k －1＝0，k ＝12.【答案】 128．(xx·课标全国Ⅰ)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】 把圆C 的方程化为x 2＋(y －a )2＝2＋a 2，则圆心为(0，a )，半径r ＝a 2＋2.圆心到直线x －y ＋2a ＝0的距离d ＝|a |2.由r 2＝d 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB |22，得a 2＋2＝a 22＋3，解得a 2＝2，则r 2＝4，所以圆的面积S ＝πr 2＝4π.【答案】 4π9．已知以点C ⎝⎛⎭⎪⎫t ，2t (t ∈R ，t ≠0)为圆心的圆与x 轴交于点O ，A ，与y 轴交于点O ，B ，其中O 为原点．(1)求证：△OAB 的面积为定值；(2)设直线y ＝－2x ＋4与圆C 交于点M ，N ，若|OM |＝|ON |，求圆C 的方程． 【解析】 (1)证明 ∵圆C 过原点O ，且|OC |2＝t 2＋4t2.∴圆C 的方程是(x －t )2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫y －2t 2＝t 2＋4t 2，令x ＝0，得y 1＝0，y 2＝4t；令y ＝0，得x 1＝0，x 2＝2t ，∴S △OAB ＝12|OA |·|OB |＝12×⎪⎪⎪⎪⎪⎪4t ×|2t |＝4，即△OAB 的面积为定值．(2)∵|OM |＝|ON |，|CM |＝|CN |， ∴OC 垂直平分线段MN . ∵k MN ＝－2，∴k OC ＝12.∴2t ＝12t ，解得t ＝2或t ＝－2. 当t ＝2时，圆心C 的坐标为(2，1)，|OC |＝5， 此时C 到直线y ＝－2x ＋4的距离d ＝15<5，圆C 与直线y ＝－2x ＋4相交于两点．当t ＝－2时，圆心C 的坐标为(－2，－1)，|OC |＝5， 此时C 到直线y ＝－2x ＋4的距离d ＝95> 5.圆C 与直线y ＝－2x ＋4不相交， ∴t ＝－2不符合题意，舍去． ∴圆C 的方程为(x －2)2＋(y －1)2＝5.10．(xx·广东)已知过原点的动直线l 与圆C 1：x 2＋y 2－6x ＋5＝0相交于不同的两点A ，B .(1)求圆C 1的圆心坐标；(2)求线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程；(3)是否存在实数k ，使得直线L ：y ＝k (x －4)与曲线C 只有一个交点？若存在，求出k 的取值范围；若不存在，说明理由．【解析】 (1)由已知得，圆C 1的标准方程为(x －3)2＋y 2＝4，所以圆C 1的圆心坐标为(3，0)．(2)由题意可知，直线l 的斜率必存在，设直线l 的方程为y ＝tx ，A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)(x 1≠x 2)，线段AB 的中点M (x 0，y 0)⎝⎛⎭⎪⎫其中x 0＝x 1＋x 22，y 0＝y 1＋y 22， 将y ＝tx 代入圆C 1的方程，整理得(1＋t 2)x 2－6x ＋5＝0. 则有x 1＋x 2＝61＋t2，所以x 0＝31＋t 2，代入直线l 的方程，得y 0＝3t1＋t2.因为x 20＋y 20＝9（1＋t 2）2＋9t 2（1＋t 2）2＝9（1＋t 2）（1＋t 2）2＝91＋t2＝3x 0，所以⎝⎛⎭⎪⎫x 0－322＋y 20＝94.又因为方程(1＋t 2)x 2－6x ＋5＝0有两个不相等的实根，所以Δ＝36－20(1＋t 2)＞0，解得t 2＜45，所以53＜x 0≤3.所以线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x －322＋y 2＝94⎝ ⎛⎭⎪⎫53＜x ≤3.(3)由(2)知，曲线C ：⎝ ⎛⎭⎪⎫x －322＋y 2＝94⎝ ⎛⎭⎪⎫53＜x ≤3.如图，D ⎝ ⎛⎭⎪⎫53，253，E ⎝ ⎛⎭⎪⎫53，－253，F (3，0)，直线L 过定点G (4，0)．由⎩⎨⎧⎝ ⎛⎭⎪⎫x －322＋y 2＝94，y ＝k （x －4）得(1＋k 2)x 2－(3＋8k 2)x ＋16k 2＝0.当直线L 与曲线C 相切时，判别式Δ＝0，解得k ＝±34.结合图形可以判断，当直线L与曲线C 只有一个交点时，有k DG ≤k ≤k EG 或k ＝k GH 或k ＝k GI ，即k ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－257，257∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫－34，34. B 组 专项能力提升 (时间：30分钟)11．(xx·四川双流中学月考)已知点P (x ，y )是直线kx ＋y ＋4＝0(k ＞0)上一动点，PA 是圆C ：x 2＋y 2－2y ＝0的一条切线，A 为切点，若PA 长度的最小值为2，则k 的值为( )A ．3 B.212C. 2 D ．2【解析】 圆C ：x 2＋y 2－2y ＝0的圆心为C (0，1)，r ＝1.当PC 与直线kx ＋y ＋4＝0(k ＞0)垂直时，切线长|PA |最小．在Rt △PAC 中，|PC |＝|PA |2＋|AC |2＝5，即点C 到直线kx ＋y ＋4＝0(k ＞0)的距离为5，∴d ＝5k 2＋1＝5，∴k ＝±2.又∵k ＞0，∴k ＝2.故选D.【答案】 D12．(xx ·重庆巴蜀中学月考)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t 的最小值为( )A ．4B ．3C ．2D ．1【解析】 由题意以AB 为直径的圆与圆C 有公共点，又圆C 的圆心坐标为(3，1)，半径为1，以AB 为直径的圆的圆心为(0，0)，半径为t ，则|t －1|≤（3）2＋12≤t ＋1，解得1≤t ≤3.所以t 的最小值为1，故选D.【答案】 D13．(xx·河南郑州一中模拟)过点P (1，3)作圆x 2＋y 2＝1的两条切线，切点分别为A ，B ，则PA →·PB →＝________．【解析】 如图，连接OA ，OB ，PO ，则|OA |＝|OB |＝1，|PO |＝2，OA ⊥PA ，OB ⊥PB . 在Rt △PAO 中，|OA |＝1，|PO |＝2，|PA |＝3，∴∠OPA ＝30°，∴∠BPA ＝2∠OPA ＝60°.∴PA →·PB →＝|PA →||PB →|cos 60°＝3×3×12＝32.【答案】 3214．(xx·福建四地六校联考)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 3.15．(xx·江苏)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．【解析】 圆M 的标准方程为(x －6)2＋(y －7)2＝25，所以圆心M (6，7)，半径为5. (1)由圆心N 在直线x ＝6上，可设N (6，y 0)．因为圆N 与x 轴相切、与圆M 外切，所以0＜y 0＜7，于是圆N 的半径为y 0，从而7－y 0＝5＋y 0，解得y 0＝1.因此，圆N 的标准方程为(x －6)2＋(y －1)2＝1. (2)如图所示，因为直线l ∥OA ，所以直线l 的斜率为4－02－0＝2.设直线l 的方程为y ＝2x ＋m ， 即2x －y ＋m ＝0，则圆心M 到直线l 的距离d ＝|2×6－7＋m |5＝|m ＋5|5.因为BC ＝OA ＝22＋42＝25，而MC 2＝d 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫BC 22，所以25＝（m ＋5）25＋5，解得m ＝5或m ＝－15.故直线l 的方程为2x －y ＋5＝0或2x －y －15＝0. (3)设P (x 1，y 1)，Q (x 2，y 2)．因为A (2，4)，T (t ，0)，TA →＋TP →＝TQ →，所以⎩⎪⎨⎪⎧x 2＝x 1＋2－t ，y 2＝y 1＋4.①因为点Q 在圆M 上，所以(x 2－6)2＋(y 2－7)2＝25.② 将①代入②，得(x 1－t －4)2＋(y 1－3)2＝25.于是点P (x 1，y 1)既在圆M 上，又在圆[x －(t ＋4)]2＋(y －3)2＝25上， 从而圆(x －6)2＋(y －7)2＝25与圆[x －(t ＋4)]2＋(y －3)2＝25有公共点， 所以5－5≤[（t ＋4）－6]2＋（3－7）2≤5＋5， 解得2－221≤t ≤2＋221.因此，实数t 的取值范围是[2－221，2＋221]．2019-2020年高考数学总复习9.5椭圆演练提升同步测评文新人教B 版1．(xx·辽宁沈阳一模)△ABC 的两个顶点为A (－4，0)，B (4，0)，△ABC 的周长为18，则C 点的轨迹方程为( )A.x 216＋y 29＝1(y ≠0)B.y 225＋x 29＝1(y ≠0) C.y 216＋x 29＝1(y ≠0) D.x 225＋y 29＝1(y ≠0) 【解析】 ∵△ABC 的两顶点为A (－4，0)，B (4，0)，周长为18，∴AB ＝8，BC ＋AC ＝10.∵10＞8，∴点C 到两个定点A ，B 的距离之和等于定值，且满足椭圆的定义，∴点C 的轨迹是以A ，B 为焦点的椭圆，2a ＝10，2c ＝8，∴b ＝3.∴椭圆的标准方程是x 225＋y 29＝1(y≠0)．故选D.【答案】 D2．(xx·山西忻州模拟)设椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的左、右焦点分别为F 1，F 2，点P (a ，b )满足|F 1F 2|＝|PF 2|，设直线PF 2与椭圆交于M ，N 两点．若|MN |＝16，则椭圆的方程为( )A.x 2144＋y 2108＝1B.x 2100＋y 275＝1 C.x 236＋y 227＝1 D.x 216＋y 212＝1 【解析】 因为点P (a ，b )满足|F 1F 2|＝|PF 2|， 所以（a －c ）2＋b 2＝2c . 整理得2e 2＋e －1＝0，解得e ＝12.所以a ＝2c ，b ＝3c ， 椭圆的方程为3x 2＋4y 2＝12c 2.直线PF 2的方程为y ＝3(x －c )，将直线方程代入椭圆方程，整理得5x 2－8cx ＝0，解得x ＝0或85c ，所以M (0，－3c )，N ⎝ ⎛⎭⎪⎫85c ，335c ，因此|MN |＝165c ＝16，所以c ＝5，所以椭圆的方程为x 2100＋y 275＝1，故选B. 【答案】 B3．(xx·江西南昌模拟)已知F 1，F 2是椭圆C 的两个焦点，焦距为4.若P 为椭圆C 上一点，且△PF 1F 2的周长为14，则椭圆C 的离心率e 为( )A.15B.25C.45D.215【解析】 ∵焦距为4，∴c ＝2.∵P 为椭圆C 上一点，且△PF 1F 2的周长为14，∴2a ＋2c＝14，∴a ＝5，∴椭圆C 的离心率e ＝c a ＝25.故选B.【答案】 B4．(xx·河南郑州一模)已知椭圆x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)的左、右焦点分别为F 1，F 2，过F 2的直线与椭圆交于A ，B 两点．若△F 1AB 是以A 为直角顶点的等腰直角三角形，则离心率为( )A.22B ．2－ 3 C.5－2 D.6－ 3【解析】 如图，设|F 1F 2|＝2c ，|AF 1|＝m .若△ABF 1构成以A 为直角顶点的等腰直角三角形，则|AB |＝|AF 1|＝m ，|BF 1|＝2m .由椭圆的定义，得△ABF 1的周长为4a ，即4a ＝2m ＋2m ，∴m ＝2(2－2)a .∴|AF 2|＝2a －m ＝2(2－1)a .在Rt △AF 1F 2中，|F 1F 2|2＝|AF 1|2＋|AF 2|2， 即4c 2＝4(2－2)2a 2＋4(2－1)2a 2， ∴c 2＝3(2－1)2a 2，e ＝6－3，故选D.【答案】 D5．(xx·长沙模拟)设椭圆x 24＋y 23＝1的左、右焦点分别为F 1，F 2，P 是椭圆上的一动点，若△PF 1F 2是直角三角形，则△PF 1F 2的面积为( )A ．3B ．3或32C.32D ．6或3 【解析】 由题意可得该椭圆短轴顶点与两焦点的连线的夹角是60°，所以该点P 不可能是直角顶点，则只能是焦点为直角顶点，此时△PF 1F 2的面积为12×2c ×b 2a ＝32.【答案】 C6．(xx·安徽黄山一模)已知圆(x －2)2＋y 2＝1经过椭圆x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)的一个顶点和一个焦点，则此椭圆的离心率e ＝________．【解析】 圆(x －2)2＋y 2＝1经过椭圆x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)的一个顶点和一个焦点，故椭圆的一个焦点为F (1，0)，一个顶点为A (3，0)，所以c ＝1，a ＝3，因此椭圆的离心率为13.【答案】 137．(xx·海南海口模拟)椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的焦距为23，左、右焦点分别为F 1，F 2，点P 是椭圆上一点，∠F 1PF 2＝60°，△PF 1F 2的面积为23，则椭圆的标准方程为________．【解析】 由题意，得c ＝3，∴a 2－b 2＝c 2＝3.∵∠F 1PF 2＝60°，△PF 1F 2的面积为23， ∴12|PF 1|·|PF 2|·sin ∠F 1PF 2＝34|PF 1|·|PF 2|＝23， ∴|PF 1|·|PF 2|＝8.又∵|PF 1|＋|PF 2|＝2a ，由余弦定理得4c 2＝12＝|PF 1|2＋|PF 2|2－2|PF 1|·|PF 2|·cos 60° ＝(|PF 1|＋|PF 2|)2－3|PF 1|·|PF 2|＝4a 2－3×8， 解得a 2＝9，故b 2＝6，因此椭圆的方程为x 29＋y 26＝1.【答案】 x 29＋y 26＝18．(xx·北京东城模拟)已知椭圆C 的中心在原点，一个焦点F (－2，0)，且长轴长与短轴长的比是2∶3，则椭圆C 的方程是____________．【解析】 设椭圆C 的方程为x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)．由题意知⎩⎨⎧a 2＝b 2＋c 2，a ∶b ＝2∶3，c ＝2，解得a 2＝16，b 2＝12.所以椭圆C 的方程为x 216＋y 212＝1.【答案】 x 216＋y 212＝19．(xx·天津)设椭圆x 2a 2＋y 23＝1(a ＞3)的右焦点为F ，右顶点为A .已知1|OF |＋1|OA |＝3e |FA |，其中O 为原点，e 为椭圆的离心率． (1)求椭圆的方程；(2)设过点A 的直线l 与椭圆交于点B (B 不在x 轴上)，垂直于l 的直线与l 交于点M ，与y 轴交于点H .若BF ⊥HF ，且∠MOA ＝∠MAO ，求直线l 的斜率．【解析】 (1)设F (c ，0)，由1|OF |＋1|OA |＝3e |FA |，即1c ＋1a ＝3c a （a －c ），可得a 2－c 2＝3c 2，又a 2－c 2＝b 2＝3，所以c 2＝1，因此a 2＝4，所以，椭圆的方程为x 24＋y 23＝1.(2)设直线l 的斜率为k (k ≠0)，则直线l 的方程为y ＝k (x －2)．设B (x B ，y B )，由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x 24＋y 23＝1，y ＝k （x －2）消去y ，整理得(4k 2＋3)x 2－16k 2x ＋16k 2－12＝0. 解得x ＝2或x ＝8k 2－64k 2＋3，由题意得x B ＝8k 2－64k 2＋3，从而y B ＝－12k4k 2＋3.由(1)知，F (1，0)，设H (0，y H )，有FH →＝(－1，y H )，BF →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫9－4k24k 2＋3，12k 4k 2＋3.由BF ⊥HF ，得BF →·FH →＝0，所以4k 2－94k 2＋3＋12ky H 4k 2＋3＝0，解得y H ＝9－4k 212k .因此直线MH 的方程为y ＝－1k x ＋9－4k 212k.设M (x M ，y M )，由方程组⎩⎪⎨⎪⎧y ＝k （x －2），y ＝－1k x ＋9－4k 212k 消去y ，解得x M ＝20k 2＋912（k 2＋1）. 在△MAO 中，∠MOA ＝∠MAO ⇔|MA |＝|MO |，即(x M －2)2＋y 2M ＝x 2M ＋y 2M ，化简得x M ＝1，即20k 2＋912（k 2＋1）＝1，解得k ＝－64，或k ＝64. 所以，直线l 的斜率为－64或64. 10．(xx·吉林实验中学)如图，已知椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的右焦点为F 2(1，0)，点H ⎝ ⎛⎭⎪⎫2，2103在椭圆上．(1)求椭圆的方程；(2)点M 在圆x 2＋y 2＝b 2上，且M 在第一象限，过M 作圆x 2＋y 2＝b 2的切线交椭圆于P ，Q 两点，求证：△PF 2Q 的周长是定值．【解析】 (1)设椭圆的左焦点为F 1，根据已知，椭圆的左右焦点分别是F 1(－1，0)，F 2(1，0)，c ＝1，∵H ⎝⎛⎭⎪⎫2，2103在椭圆上，∴2a ＝|HF 1|＋|HF 2|＝（2＋1）2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫21032＋（2－1）2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫21032＝6，∴a ＝3，b ＝22，故椭圆的方程是x 29＋y 28＝1.(2)证明 设P (x 1，y 1)，Q (x 2，y 2)， 则x 219＋y 218＝1， |PF 2|＝（x 1－1）2＋y 21＝（x 1－1）2＋8⎝ ⎛⎭⎪⎫1－x 219＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x 13－32， ∵0＜x 1＜3， ∴|PF 2|＝3－13x 1，在圆中，M 是切点，∴|PM |＝|OP |2－|OM |2＝x 21＋y 21－8 ＝x 21＋8⎝ ⎛⎭⎪⎫1－x 219－8＝13x 1， ∴|PF 2|＋|PM |＝3－13x 1＋13x 1＝3，同理：|QF 2|＋|QM |＝3，∴|F 2P |＋|F 2Q |＋|PQ |＝3＋3＝6， 因此△PF 2Q 的周长是定值6.B 组 专项能力提升 (时间：30分钟)11．(xx·江西新余模拟)椭圆C 的两个焦点分别是F 1，F 2，若C 上的点P 满足|PF 1|＝32|F 1F 2|，则椭圆C 的离心率e 的取值范围是( )A ．e ≤12B ．e ≥14C.14≤e ≤12 D ．0＜e ≤14或12≤e ＜1 【解析】 ∵椭圆C 上的点P 满足|PF 1|＝32|F 1F 2|，∴|PF 1|＝32×2c ＝3c .由a －c ≤|PF 1|≤a ＋c ， 解得14≤c a ≤12.【答案】 C12．(xx·重庆巴蜀中学模拟)已知F 1，F 2为椭圆C ：x 29＋y 28＝1的左、右焦点，点E 是椭圆C 上的动点，EF 1→·EF 2→的最大值、最小值分别为( )A ．9，7B ．8，7C ．9，8D ．17，8【解析】 由题意可知椭圆的左右焦点坐标为F 1(－1，0)，F 2(1，0)，设E (x ，y )，则EF 1→＝(－1－x ，－y )，EF 2→＝(1－x ，－y )，EF 1→·EF 2→＝x 2－1＋y 2＝x 2－1＋8－89x 2＝19x 2＋7(－3≤x ≤3)，所以当x ＝0时，EF 1→·EF 2→有最小值7，当x ＝±3时，EF 1→·EF 2→有最大值8，故选B.【答案】 B13．(xx·江苏)如图，在平面直角坐标系xOy 中，F 是椭圆x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)的右焦点，直线y ＝b2与椭圆交于B ，C 两点，且∠BFC ＝90°，则该椭圆的离心率是________．【解析】 由题意可得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫－32a ，b 2，C ⎝ ⎛⎭⎪⎫32a ，b 2，F (c ，0)，则由∠BFC ＝90°，得BF →·CF →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫c ＋32a ，－b 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫c －32a ，－b 2＝c 2－34a 2＋14b 2＝0，化简得3c ＝2a ，则离心率e ＝c a ＝23＝63. 【答案】6314．(xx·四川)已知椭圆E ：x 2a 2＋y 2b2＝1(a ＞b ＞0)的一个焦点与短轴的两个端点是正三角形的三个顶点，点P ⎝⎛⎭⎪⎫3，12在椭圆E 上． (1)求椭圆E 的方程；(2)设不过原点O 且斜率为12的直线l 与椭圆E 交于不同的两点A ，B ，线段AB 的中点为M ，直线OM 与椭圆E 交于C ，D ，证明：|MA |·|MB |＝|MC |·|MD |.【解析】 (1)由已知，a ＝2b .又椭圆x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫3，12， 故34b 2＋14b2＝1，解得b 2＝1. 所以椭圆E 的方程是x 24＋y 2＝1.(2)证明 设直线l 的方程为y ＝12x ＋m (m ≠0)，A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x 24＋y 2＝1，y ＝12x ＋m ，得x 2＋2mx ＋2m 2－2＝0，① 方程①的判别式为Δ＝4(2－m 2)，由Δ＞0，即2－m 2＞0，解得－2＜m ＜ 2. 由①得x 1＋x 2＝－2m ，x 1x 2＝2m 2－2.所以M 点坐标为⎝⎛⎭⎪⎫－m ，m 2，直线OM 方程为y ＝－12x ，由方程组⎩⎪⎨⎪⎧x 24＋y 2＝1，y ＝－12x ，得C ⎝ ⎛⎭⎪⎫－2，22，D ⎝ ⎛⎭⎪⎫2，－22. 所以|MC |·|MD |＝52(－m ＋2)·52(2＋m ) ＝54(2－m 2)． 又|MA |·|MB |＝14|AB |2＝14[(x 1－x 2)2＋(y 1－y 2)2] ＝516[(x 1＋x 2)2－4x 1x 2] ＝516[4m 2－4(2m 2－2)]＝54(2－m 2)， 所以|MA |·|MB |＝|MC |·|MD |.15．(xx·课标全国Ⅱ)已知A 是椭圆E ：x 24＋y 23＝1的左顶点，斜率为k (k ＞0)的直线交E 于A ，M 两点，点N 在E 上，MA ⊥NA .(1)当|AM |＝|AN |时，求△AMN 的面积； (2)当2|AM |＝|AN |时，证明：3＜k ＜2. 【解析】 (1)设M (x 1，y 1)，则由题意知y 1＞0. 由已知及椭圆的对称性知，直线AM 的倾斜角为π4.又A (－2，0)，因此直线AM 的方程为y ＝x ＋2.将x ＝y －2代入x 24＋y 23＝1得7y 2－12y ＝0.解得y ＝0或y ＝127，所以y 1＝127.因此△AMN 的面积S △AMN ＝2×12×127×127＝14449.(2)证明 将直线AM 的方程y ＝k (x ＋2)(k ＞0)代入x 24＋y 23＝1得(3＋4k 2)x 2＋16k 2x ＋16k 2－12＝0.由x 1·(－2)＝16k 2－123＋4k 2得x 1＝2（3－4k 2）3＋4k 2， 故|AM |＝|x 1＋2|1＋k 2＝121＋k23＋4k2.由题设，直线AN 的方程为y ＝－1k(x ＋2)，故同理可得|AN |＝12k 1＋k23k 2＋4. 由2|AM |＝|AN |得23＋4k 2＝k3k 2＋4，即 4k 3－6k 2＋3k －8＝0.设f (t )＝4t 3－6t 2＋3t －8，则k 是f (t )的零点，f ′(t )＝12t 2－12t ＋3＝3(2t －1)2≥0，所以f (t )在(0，＋∞)内单调递增． 又f (3)＝153－26＜0，f (2)＝6＞0，因此f (t )在(0，＋∞)内有唯一的零点，且零点k 在(3，2)内，所以3＜k ＜2.。

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