最新人教版数学必修二第四章 圆与方程 知识点总结知识讲解
高一数学必修二第四章圆与方程知识点总结
1 数学必修2第四章"圆与方程"知识点1、圆的标准方程:222()()x a y b r -+-=(圆心(),A a b ,半径长为r )圆心()0,0O ,半径长为r 的圆的方程222x y r +=。
2、点与圆的位置关系:设圆的标准方程222()()x a y b r -+-=,点00(,)M x y ,将M 带入圆的标准方程,结果>r2在外,<r2在内3、圆的一般方程:()2222040x y Dx Ey F D E F ++++=+->(1)当2240D E F +->时,表示以,22D E ⎛⎫-- ⎪⎝⎭(2)当2240D E F +-=时,表示一个点,22D E ⎛⎫-- ⎪⎝⎭;(3)当2240D E F +-<时,不表示任何图形. 4、直线与圆的位置关系:几何角度:圆心到直线的距离与半径大小比较;或代数角度:带入方程组算△>0、=0、<0 .5、圆与圆的位置关系:几何角度判断(圆心距与半径和差的关系)(1)相离1212C C r r ⇔>+;(2)外切1212C C r r ⇔=+;(3)相交121212r r C C r r ⇔-<<+;(4)内切1212C C r r ⇔=-;(5)内含1212C C r r ⇔<-.6、过两圆221110x y D x E y F ++++=与222220x y D x E y F ++++=交点的圆的方程 2222111222()()0x y D x E y F x y D x E y F λ+++++++++=(1)λ≠-.当1λ=-时,即两圆公共弦所在的直线方程.7、点1111(,,)P x y z ,2222(,,)P x y z 间的距离12PP =。
新课标人教A版高中数学必修二第四章圆与方程单元复习
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2.圆的一般方程与圆的标准方程的联系:
一般方程
配 方 展 开
标准方程(圆心,半径)
3.配方法求解:给出圆的一般方程,如何求圆心和 半径.
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4
4.2直线、圆的位置关系
4.2.1直线与圆的位置关系
示意图形
交点个数
方程组消 元后
圆心到直线 d与r关系
相 切
1
Δ= 0 1根
d=r
相 交
2
Δ> 0 2根
第四章 圆与方程
4.1圆的方程 4.2直线、圆的位置关系 4.3空间直角坐标系
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要点总结
4.1圆的方程
4.1.1圆的标准方程
1.圆的基本要素:圆心位置、半径. 2.圆的标准方程: (x a2)(y b2)r2
3.圆心在原点的圆的标准方程: x2y2 r2
4.判断点与直线的位置关系:点到圆心的距离与半径 的大小关系.
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高考热点
1.用圆的标准方程和一般方程解决问题.
(x a2)(y b2)r2 x2+y2+Dx+Ey+F=0 (D2+E2-4F>0)
y
M r
A
O
x
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2.直线与圆的位置关系,及圆与圆位置关系 的判定.
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3.空间两点间距离公式的应用.
|P 1 P 2 |(1 x x 2 ) 2 (1 y y 2 ) 2 (1 z z 2 ) 2 z
d<r
相 离
0
Δ< 0 无根
d>r
第四章圆与方程知识点归纳(最新整理)
高中数学必修2第四章 圆与方程知识点4.1.1 圆的标准方程1、圆的标准方程:222()()x a y b r -+-=圆心为A(a,b),半径为r 的圆的方程2、点与圆的关系的判断方法:00(,)M x y 222()()x a y b r -+-=(1)>,点在圆外 (2)=,点在圆上2200()()x a y b -+-2r 2200()()x a y b -+-2r (3)<,点在圆内2200()()x a y b -+-2r 4.1.2 圆的一般方程1、圆的一般方程:022=++++F Ey Dx y x2、圆的一般方程的特点:(1)①x2和y2的系数相同,不等于0. ②没有xy 这样的二次项.(2)圆的一般方程中有三个特定的系数D 、E 、F ,因之只要求出这三个系数,圆的方程就确定了.(3)、与圆的标准方程相比较,它是一种特殊的二元二次方程,代数特征明显,圆的标准方程则指出了圆心坐标与半径大小,几何特征较明显。
4.2.1 圆与圆的位置关系1、用点到直线的距离来判断直线与圆的位置关系.设直线:,圆:,圆的半径为,圆心l 0=++c by ax C 022=++++F Ey Dx y x r 2,2(ED --到直线的距离为,则判别直线与圆的位置关系的依据有以下几点:d (1)当时,直线与圆相离;(2)当时,直线与圆相切;r d >l C r d =l C (3)当时,直线与圆相交;r d <l C 4.2.2 圆与圆的位置关系两圆的位置关系.设两圆的连心线长为,则判别圆与圆的位置关系的依据有以下几点:l (1)当时,圆与圆相离;(2)当时,圆与圆外切;21r r l +>1C 2C 21r r l +=1C 2C (3)当时,圆与圆相交;<-||21r r 21r r l +<1C 2C (4)当时,圆与圆内切;(5)当时,圆与圆内含;||21r r l -=1C 2C ||21r r l -<1C 2C 4.2.3 直线与圆的方程的应用1、利用平面直角坐标系解决直线与圆的位置关系;2、过程与方法用坐标法解决几何问题的步骤:第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示问题中的几何元素,将平面几何问题转化为代数问题;第二步:通过代数运算,解决代数问题;第三步:将代数运算结果“翻译”成几何结论.4.3.1空间直角坐标系1、点M 对应着唯一确定的有序实数组,、、分别是P 、Q 、R 在、、),,(z y x x y z x y z轴上的坐标2、有序实数组,对应着空间直角坐标系中的一点),,(z y x 3、空间中任意点M 的坐标都可以用有序实数组来表示,该数组叫做点M 在此空间直角坐标系中的),,(z y x 坐标,记M ,叫做点M 的横坐标,叫做点M 的纵坐标,叫做),,(z y x x y z 点M 的竖坐标。
人教版数学必修二第四章圆与方程知识点总结
第四章圆与方程4. 1圆的方程4. 1.1 圆的标准方程势冥星础1•以(3, - 1)为圆心,4为半径的圆的方程为()A . (x+ 3)2+ (y—1)2= 42 2B. (x—3) + (y+ 1) = 4C. (x—3)2+ (y+ 1)2= 16D. (x+ 3)2+ (y—1)2= 162. 一圆的标准方程为x2+ (y+ 1)2= 8,则此圆的圆心与半径分别为()A • (1,0), 4 B. (—1,0), 2 2C. (0,1) , 4D. (0,—1), 2 23. 圆(x+ 2)2+ (y—2)2= m2的圆心为________ ,半径为_________ .4•若点P(—3,4)在圆x2+ y2= a2上,则a的值是 ___________ .5. ____________________________________________________________________ 以点(一2,1)为圆心且与直线x+ y= 1相切的圆的方程是 ___________________________________6. 圆心在y轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程为()A . x2+ (y —2)2= 1B. x2+ (y+ 2)2= 1C. (x—1)2+ (y—3)2= 1D. x2+ (y —3)2= 1学隹提丹7. —个圆经过点A(5,0)与B( —2,1),圆心在直线x—3y—10= 0上,求此圆的方程.&点P(5a + 1,12a)在圆(x—1)2+ y2= 1的内部,贝V a的取值范围是()A. |a|v 1a«13C . |a|v 11D . |a|v 石9. _____________________________________________________ 圆(x—1)2+ y2= 25上的点到点A(5,5)的最大距离是 ________________________________________1C. —1<a<;10 .设直线ax —y+ 3= 0与圆(x—1)2+ (y—2)2= 4相交于A, B两点,且弦AB的长为2 3,求a的值.4.1.2 圆的一般方程1. ____________________________________ 圆x2 1 3 4 5 6+ y2—6x= 0的圆心坐标是.2. 若方程X2+ y2+ Dx + Ey+ F = 0表示以(2, —4)为圆心,以4为半径的圆,贝V F =3^方程x2+ y2—4x+ 2y+ 5k= 0表示圆,贝V k的取值范围是()A . k>1 B. k<1C. k> 1D. k w 14. 已知圆的方程是x2+ y2—2x+ 4y+ 3 = 0,则下列直线中通过圆心的是()A . 3x+ 2y+ 1 = 0B. 3x+ 2y = 0C. 3x—2y = 0D. 3x—2y+ 1 = 05. 圆x2+ y2—6x+ 4y= 0 的周长是_______ .6. 点(2a,2)在圆x2+ y2—2y — 4 = 0的内部,贝V a的取值范围是()A. —1<a<1B . 0<a<151D. —- <a<167. 求下列圆的圆心和半径.(1)x2+ y2—x= 0;(2)x2+ y2+ 2ax= 0(a^ 0);(3)x2+ y2+ 2ay—1= 0.&过点A(11,2)作圆x2+ y2+ 2x—4y—164= 0的弦,其中弦长为整数的共有()A . 16 条B. 17 条C . 32 条D . 34 条9. 已知点A在直线2x —3y+ 5= 0上移动,点P为连接M(4, —3)和点A的线段的中点, 求P的轨迹方程.拓巒拜10•已知方程X7 8 9+ y2-2(t+ 3)x+ 2(1 - 4t2)y+ 16t10+ 9= 0 表示一个圆.(1) 求t的取值范围;(2) 求圆的圆心和半径;(3) 求该圆的半径r的最大值及此时圆的标准方程.4. 2直线、圆的位置关系4. 2.1 直线与圆的位置关系7 .直线y= x+ 3与圆x2+ /= 4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2. 下列说法中正确的是()A .若直线与圆有两个交点,则直线与圆相切B .与半径垂直的直线与圆相切C.过半径外端的直线与圆相切D .过圆心且与切线垂直的直线过切点3. 若直线x+ y= 2与圆x2+ y2= m(m>0)相切,贝V m的值为()1 %"2 一A,2 B.Q C. .2 D. 24. (20XX年陕西)已知点M(a, b)在圆O: x2+ y2= 1夕卜,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5. 经过点M(2,1)作圆x2+ y2= 5的切线,则切线方程为()A. . 2x+ y= 5B. 2x+ y + 5= 0C. 2x+ y= 5 D . 2x+ y+ 5 = 06. _______________________________________________________________________ (20XX年浙江)直线y= 2x+ 3被圆x2+ y2- 6x- 8y= 0所截得的弦长等于_____________________ .7. 已知直线kx-y + 6 = 0被圆x2+ y2= 25所截得的弦长为8,求k的值.[字能提34]&由直线y= x+ 1上的一点向圆(x—3)2+ y2= 1引切线,则切线长的最小值为()A. 1B. 2 ,2C. 7D. 39. 已知圆C: (x—2)2+ (y—3)2= 4,直线I :(m+ 2)x + (2m + 1)y= 7m+ 8.⑴证明:无论m为何值,直线I与圆C恒相交;(2)当直线I被圆C截得的弦长最短时,求m的值.孑石展探亦2 2 110. 已知圆C: x + y —8y+ 12 = 0,直线I : ax+ y+ 2a = 0.(1)当a为何值时,直线I与圆C相切;⑵当直线I与圆C相交于A, B两点,且AB = 2 .2时,求直线I的方程.422 圆与圆的位置关系分冥星础1.已知两圆的方程x + y2 = 4和X + y — 6x+ 8y+ 16= 0,则此两圆的位置关系是()A .外离B .外切C.相交D .内切2. 圆x2+ y2 + 2x+ 1 = 0和圆x2+ y2—y+ 1 = 0的公共弦所在直线方程为()A . x—2y= 0B . x+ 2y= 0C. 2x—y= 0 D . 2x+ y= 03. 已知直线x= a(a>0)和圆(x+ 1)2+ y2= 9相切,那么a的值是()A . 2 B. 3C. 4D. 54. 两圆x2+ y2—4x+ 2y+ 1 = 0 与x2+ y2+ 4x—4y—1 = 0 的公切线有()A . 1条B . 2条C . 3条D . 4条5. 已知两圆相交于两点A(1,3), B(m,—1),两圆圆心都在直线2x—y+ c= 0上,贝U m+ c的值是()A . —1B . 2C . 3D . 06. 圆x2+ y2—2x— 5 = 0与圆x2+ y2+ 2x—4y —4= 0的交点为AB,则线段AB的垂直平分线方程为()A . x+y—1 = 0B . 2x—y+ 1 = 0C . x —2y+ 1 = 0D . x—y+ 1 = 07. 若圆x2+ y2= 4与圆x2+ y2+ 2ay—6 = 0(a>0)的公共弦长为2「3,求实数a的值.二学肖礙升|& 两圆(x —3)2+ (y—4)2= 25 和(x—1)2+ (y—2)2= r2相切,则半径r = ____________________9. 已知两圆C1:x2+ y2—10x—10y= 0 与C2: x2+ y2+ 6x—2y—40= 0, 求:(1)它们的公共弦所在直线的方程;(2)公共弦长.拓展逓茫10. 已知圆X2+ y2—4ax+ 2ay+ 20(a—1)= 0.⑴求证:对任意实数a,该圆恒过一定点;⑵若该圆与圆x2+ y2= 4相切,求a的值.4.2.3 直线与圆的方程的应用1. 方程X2+ y2+ 2ax—2ay= 0(a^ 0)表示的圆()A .关于x轴对称B .关于y轴对称C .关于直线x —y = 0对称D .关于直线x+ y = 0对称2. 若直线x+ y+ m= 0与圆x2+ y2= m相切,则m为()A . 0 或2B . 2C/ 2 D .无解3. 过原点的直线与圆(x+ 2)2+ y2= 1相切,若切点在第三象限,则该直线方程为()A . y= , 3xB.y =—, 3xC.y=〒D 込D.y=—3x4. 若直线ax+ by= 1与圆x2+ y2= 1相离,则点P(a, b)与圆的位置关系是() A .在圆上 B .在圆外C.在圆内 D .都有可能5. 圆x? + y2 —4x—4y—1 = 0上的动点P到直线x + y= 0的最小距离为()A . 1 B. 0C. 2 .2D. 2 .2 —36.过点P(2,1)作圆C:x2+ y2—ax+ 2ay+ 2a+ 1 = 0的切线只有一条,则a的取值是()A . a=—3B . a = 3C . a = 2D . a = —27. 与圆x2+ y2—4x—6y+ 12 = 0相切且在两坐标轴上的截距相等的直线有()A . 4条B . 3条C . 2条D . 1条学龍提丹&设圆X2+ y2-4x —5= 0的弦AB的中点P(3, 1),则直线AB的方程为 __________________9. 若实数x,y满足等式(x —2)2+ y2= 3,那么X的最大值为()X1 '3 '3A.2B.亏C.芬D. ,'3拓屋播亦10. 已知圆C: X2+ y2—4x—14y+ 45= 0 及点Q( —2, 3).⑴若点P(a, a+ 1)在圆上,求线段PQ的长及直线PQ的斜率;⑵若M为圆C上任一点,求|MQ|的最大值和最小值;(3)若实数m, n满足m2+ n2—4m —14n + 45= 0,求k= -—3的最大值和最小值.m + 24.3 空间直角坐标系4. 3.1 空间直角坐标系分冥星础1 . 点P( —1,0,1)位于()A . y轴上B. z轴上C . xOz平面内D. yOz平面内2 . 在空间直角坐标系中,点(一2,1,4)关于x轴的对称点的坐标是()A . (—2,1 , —4)B . (—2, —1 , —4)C . (2, —1,4)D . (2,1, —4)3 .点P( —4,1,3)在平面yOz上的投影坐标是()A . (4,1,0)B . (0,1,3)C . (0,3,0)D . 都不对4 . 在空间直角坐标系中,点P(1, 2, 3),过点P作平面yOz的垂线PQ垂足为Q,则Q的坐标为()A . (0, .2, 0)B. (0, 2, .3)C. (1,0, 3)D . (1, .2, 0)5. 点(2, - 3,0)在空间直角坐标系中的位置是在()A. y轴上B. xOy平面上C. xOz平面上D .第一象限内6. 设x, y为任意实数,相应的点P(x, y,3)的集合是()A . z轴上的两个点B .过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的直线C.过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的平面D .以上答案都有可能7. 点A(1,- 3,2)关于点(2,2,3)的对称点的坐标为()A. (3,- 1,5)B . (3,7,4)C . (0, - 8,1)D . (7,3,1)寻能提H& 已知点A(3, y,4), B(x,4,2),线段AB 的中点是C(5,6, z),则x= __________ , y= ______ z= ________ .9. ____________________________________ 点P(2,3,5)到平面xOy的距离为.10. 如图K4-3-1,在四棱锥P -ABCD中,底面ABCD为正方形,且边长为2a,棱PD 丄底面ABCD , |PD|= 2b,取各侧棱的中点E, F, G, H,试建立适当的空间直角坐标系,写出点E, F, G, H的坐标.图K4-3-14. 3.2 空间两点间的距离公式分冥星础1. 在空间直角坐标系中,点A(2,1,5)与点B(2,1 , - 1)之间的距离为()A. .' 6B. 6C. '3D. 22•坐标原点到下列各点的距离最大的是()A. (1,1,1)B. (2,2,2)C. (2, - 3,5)D. (3,3,4)3. 已知A(1,1,1), B( —3, —3, —3),点P在x轴上,且|PA|=|PB|,则点P的坐标为( )A . (—3,0,0) B. (—3,0,1)C. (0,0, —3)D. (0, —3,0)4. 设点B是A(—3,2,5)关于xOy平面的对称点,则|AB|=( )A . 10 B. . 10C. 2 10D. 405. 已知空间坐标系中,A(3,3,1), B(1,0,5), C(0,1,0), AB的中点为M ,线段CM的长|CM| 536. 方程(x—12)2+ (y+ 3)2+ (z—5)2= 36 的几何意义是_______________________________7. 已知点A在y轴上,点B(0,1,2),且|AB|= 5,求点A的坐标.学能提丹i »■■&以A(1,2,1) , B(1,5,1), C(1,2,7)为顶点的三角形是_____________ 三角形.9. ________________________________________________________________________ 已知点A(x,5 —x,2x —1), B(1, x+ 2,2 —x),当|AB|取最小值时,x的值为___________________J石展礙走10. 在空间直角坐标系中,已知A(3,0,1)和B(1 , 0,—3),问:(1) 在y轴上是否存在点M,满足|MA|=|MB|;(2) 在y轴上是否存在点M,使△ MAB为等边三角形?若存在,试求出点M的坐标.4. 1圆的方程 4. 1.1圆的标准方程 1. C 2.D2 23. (- 2,2) |m|4. ±5.(x + 2) + (y — 1) = 26. A 解析:方法一(直接法):设圆心坐标为(0, b),则由题意知.0— 1 2+ b -2 2= 1, 解得b = 2,故圆的方程为 x 2 + (y — 2)2= 1.方法二(数形结合法):作图由点到圆心的距离为 1,易知圆心为(0,2),故圆的方程为 x 2 +(y — 2)2=7. 解:方法一:设圆心P(a , b), a — 3b — 10 = 0,_________ ________________ 彳(a -5 b 2 =^(a + 2 2+ (b — 1),[a = 1,解得b =— 3.圆的半径 r =• a — 5 2+ b 2= 1 — 5 2+ — 3 2= 5.•••圆的标准方程为(x — 1)2+ (y + 3)2 = 25. 方法二:线段AB 的中点P '宁,号 •••弦AB 的垂直平分线的方程为 y — 2 = 7 x — 2 , 圆的半径 r = 1 — 5 2+ — 3 2= 5. •••圆的标准方程为(x — 1)2+ (y + 3)2 = 25. 8 D 9. .41 + 5|a — 2 + 3|10.解:•••弦AB 的长为2〔3,则由垂径定理,圆心(1,2)到直线的距离等于 1,「.——-\ a + 1 =1,• a = 0.4. 1.2圆的一般方程 1. (3,0) 2.43. B4.A5. 2 13n6. A7.解:(1) x — 2 2+ y 2 = 4 圆心 2, 0,半径 r = 2 (2) (x + a)2+ y 2= a 2,圆心(一a,0),半径 r = |a|.(3) x 2 + (y + a)2= 1+ a 2,圆心(0, — a),半径 r = 1 + a 2. 8.C 解析:圆的标准方程是:(x + 1)2+ (y — 2)2= 132,圆心(—1,2),半径r = 13.过点A(11,2)的最短的弦长为10,最长的弦长为26(分别只有一条),还有长度为11,12,…,25的 各2条,所以共有长为整数的弦 2+ 2 X 15= 32(条).9.解:设点P 的坐标为(x , y), A 的坐标为(X 0, y °). •.•点 A 在直线 2x — 3y + 5= 0 上,则‘ 即P ' 2,1直线AB 的斜率k = 1 7.即 7x — y — 10= 0.x — 3y — 10= 0,解方程组*7x — y — 10= 0,得片1,即圆心P(1,y =— 3.―3).•有2x0—3y0+ 5 = 0.x o = 2x — 4,y o = 2y + 3. 代入直线的方程,得 2(2x — 4) — 3(2y + 3) + 5= 0,化简,得2x — 3y — 6= 0即为所求. 10. 解:(1)由圆的一般方程,得22 24[—2(t + 3)] + 4(1 — 4t ) — 4(16t + 9)>0,1解得—~<t<1. ⑵圆心为—¥,-叮, 即(t + 3,4t 2 — 1),半径「= 2 [ — 2 t + 3 ]2 + 4 1 — 4t 2 2 — 4 16t 4+ 9 =—7t 2+ 6t + 1.(3) r =V — 7t 2 + 6t + 1 =寸-7《—7; + 号,所以当 t = 3■时,「max = 47 7, 故圆的标准方程为卜一24 2+ y+49 2=号.4. 2直线、圆的位置关系 4. 2.1直线与圆的位置关系1. D2.D3.D4. B 解析:点 M(a , b)在圆 O : x 2 + y 2= 1 夕卜,有---./a 2 + b 2>1,圆心到直线 ax + by = 11的距离为d= r -2^=2<1 = r ,所以直线与圆 O 相交.,a + b5. C 解析:因为点(2,1)在圆x 2 + /= 5上,所以切线方程为 2x + y = 5.6. 45 解析:圆(x — 3)2+ (y — 4)2= 25,圆心(3,4)到直线 2x — y + 3 = 0 的距离为 d =|6—节 3|= .5,弦长等于 2= 4 .5.7. 解:设直线kx — y + 6 = 0被圆x 2+ y 2 = 25所截得的弦长为 AB ,其中点为C,则厶OCB 为直角三角形.因为圆的半径为|OB| = 5,半弦长为*A2B |= BC| = 4, 所以圆心到直线 kx — y + 6= 0的距离为3. 由点到直线的距离公式得 『$ = 3•解得k = ±3.J k 2+ 1 & C9. (1)证明:由(m + 2)x + (2m + 1)y = 7m + 8,得 mx + 2x + 2my + y = 7m + 8, 即 m(x + 2y — 7) + (2x + y — 8) = 0.x + 2y — 7 = 0, x = 3,由解得2x + y — 8 = 0,y = 2. •••无论m 为何值,直线I 恒过定点(3,2).(2)解:过圆内的一点的所有弦中,最长的弦是过该点的直径,最短的弦是垂直于过该4+ x o又••• P 为MA 的中点,.••有2—3+ y o 2点的直径的那条弦,•••圆心(2,3),定点(3,2),直径的斜率为一1, •••最短的弦的斜率为 1,故最短弦的方程为 X — y — 1 = 0. • m =— 1. 10.解: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I 与圆C 相切,则有马= 2. 解得a =—专.故当a = — 3时,直线1与圆C 相切. ⑵过圆心C 作CD 丄AB ,则根据题意和圆的性质,得 CD 2+ DA 2= AC 2= 22,解得 a = — 7 或 a =— 1..DA = 2AB = 2,•直线I 的方程是7x — y + 14= 0或x — y + 2= 0. 4. 2.2圆与圆的位置关系 1. B 2.D 3.A4. C 解析:圆化为标准方程,得(x — 2)2+ (y + 1)2= 11, (x + 2)2+ (y — 2)2= 9,•••圆心 。
最新人教版高中数学必修2第四章《圆的一般方程》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学圆的一般方程对方程x 2+y 2+Dx+Ey+F=0,当D 2+E 2-4F>0时,此方程表示以(2,2E D --)为圆心,F E D 42122-+为半径的圆;当D 2+E 2-4F=0时,方程仅表示一点(2,2E D --);当D 2+E 2-4F<0时,不表示任何图形.注意:1.从对方程的研究过程我们可以看到两种方程的内在联系,即一般式方程通过配方便可化为标准式方程,将圆的标准式方程展开,便可得到一般式方程.要掌握两种形式方程的互化,特别是由一般式配方时要仔细计算.2.把圆的一般式方程与二元二次方程Ax 2+Bxy+Cy 2+Dx+Ey+F=0相比较,它突出了形式上的特点:①x 2与y 2的系数均相同,均不为0;②无xy 这样的二次项,圆的一般方程中含有三个参数D 、E 、F.因此必须具备三个独立条件,才能确定一个圆.确定D 、E 、F 通常也是利用待定系数法.3.待定系数法是数学中常用的一种方法.例如,由已知条件确定二次函数,利用根与系数的关系确定一元二次方程的系数等.这种方法在求圆的方程或其他问题中有广泛的应用.要求熟练掌握用待定系数法解有关问题.误区警示 并非形如x 2+y 2+Dx+Ey+F=0的方程就表示圆的一般方程,只有在D 2+E 2-4F>0时,它才表示圆.若D 2+E 2-4F =0时,它表示一个点.而当D 2+E 2-4F <0时,它不表示任何图形.所以给出一个含参的二元二次方程如果表示圆,则参数的取值必须使得这个不等式成立.并且对于给定的圆的方程为x 2+y 2+Dx+Ey+F=0时,其圆心坐标为(2,2E D --),半径为F E D 42122-+. 问题·探究问题1 给出一个二元二次方程Ax 2+Bxy+Cy 2+Dx+Ey+F=0,如何判断它是否表示一个圆? 探究:如果此方程表示一个圆,易知B=0,A=C≠0,而圆的一般式方程x 2+y 2+Dx+Ey+F=0表示圆时需D 2+E 2-4F>0,所以原二元二次方程可变形为:x 2+y 2+0=++A F y A E x A D ,所以当二元二次方程中B=0,A=C≠0,(A D )2+(AE )2-4·0>AF ,即D 2+E 2-4AF>0时,这个二元二次方程表示圆.问题 2 圆的一般方程与圆的标准方程有怎样的关系?它们各自的优点是什么?如何根据题意选择合适的方程形式来表示圆?探究:圆的一般式方程为x 2+y 2+Dx+Ey+F=0(D 2+E 2-4F>0).配方后可化为圆的标准方程,即(2D x +)2+(2E y +)2=4422F E D -+,而圆的标准方程展开化简就可得圆的一般方程.标准方程的优点是通过方程可直接得出圆心坐标和圆的半径,而一般式方程更好地突出了方程形式上的特点:x 2和y 2的系数相同,且不等于0,无xy 项.在选择方程形式时,如果题目与圆的相关性质有关时,一般选择标准方程,如果与方程的思想相关时,如解圆的有关方程组的问题时,则选用一般式方程.典题·热题例1 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( )A.πB.2πC.4πD.6π思路解析:求解本题有多种思路,一是由题意求得两条切线的斜率,由此解得劣弧所对的圆心角,进一步求得弧长.另一种思路是利用数形结合,通过圆的相关性质直接求解. 解法一:设过原点的切线方程为y=kx ,则⎩⎨⎧==++kxy 02712y -y x 22⇒(k 2+1)x 2-12kx+27=0. 所以Δ=(-12k)2-4×27(k 2+1)=0,解得k=±3.由此知两切线夹角为3π,又设D 、E 为切点,即 CD ⊥OD,CE ⊥OE.∴∠DCE=323πππ=-.所以劣弧长为∠DCE·R=ππ2332=⨯. 解法二:由圆的方程x 2+y 2-12y+27=0,得x 2+(y-6)2=9,知圆以C(0,6)为圆心,以3为半径.设D 、E 为切点,则CE=R=3,OC=6,知cos ∠OCE=21=OC CE . 所以∠OCE=3π,故∠DCE=32π.所以劣弧长为∠DCE·R=ππ2332=⨯. 答案:B深化升华 本题考查了圆的基本知识,有关圆的相关问题,在求解时,一定要注意圆的相关性质,如圆中的弦长问题,圆的切线,圆当中的直角三角形运用以及圆当中的对称性的应用等.同时要熟练掌握应用转化思想来解决有关曲线问题的方法.例2 求经过点P(-2,4)、Q(3,-1)两点,并且在x 轴上截得的弦长等于6的圆的方程.思路解析:根据待定系数法求相应的量即可.当圆上的多个点已知时,可以设圆的一般式方程.解:设圆的方程为x 2+y 2+Dx+Ey+F=0,将P 、Q 点的坐标分别代入,得⎩⎨⎧=+=-10.F E -3D 0,F -4E -2D 又令y=0,得x 2+Dx+F=0,设其两根分别为x 1、x 2,由|x 1-x 2|=6,有D 2-4F=36.由上综合,可得D=-2,E=-4,F=-8或D=-6,E=-8,F=0.故所求圆的方程为x 2+y 2-2x-4y-8=0或x 2+y 2-6x-8y=0.方法归纳 本题应用待定系数法求圆的方程时,设了圆的一般式方程.那么何时选择用标准方程,何时用一般方程呢?通常的,如果问题中给出了圆心与坐标之间的关系或圆心的特殊位置关系时,一般用标准方程;如果给出圆上三个点的坐标用圆的一般方程.很多题目用标准方程或一般方程都适合条件,要善于从解题中发现条件,更好地选择方程,以使问题简单. 例3 已知定点A(2,0),圆x 2+y 2=1上有一个动点Q ,∠AOQ 的角平分线交AQ 于点P ,求动点P 的轨迹.思路解析:求解有关两个或两个以上动点的轨迹问题,且有一个动点所在的曲线方程已知,一般采用“代入法”解决.解:设动点P 的坐标为(x,y),Q(x 1,y 1),由角平分线性质,得2||||||||==OQ OA PQ PA ,即2=PQAP . 利用定比分点坐标公式有⎩⎨⎧==-,23,22311y y x x , 即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=.23,22311y y x x∵x 12+y 12=1,∴(12-x )2+(23y )2=1. 动点P 的轨迹方程为(12-x )2+(23y )2=1. ∴点P 的轨迹为以(32,0)为圆心,以32为半径的圆. 深化升华 本题应用了求轨迹方程的一种方法:代入法.它适用于处理一个主动点与一个被动点问题,如本题中由于Q 点在已知圆上运动,从而引起了∠AOQ 及线段AQ 的变化,那么点Q 是主动点,点P 是被动点,这时我们只需找出这两点坐标之间的关系(用被动点坐标表示主动点坐标),然后代入主动点满足的轨迹方程,便可得到被动点所满足的方程,也即得到了我们所要求的轨迹方程.做这类题目时还应注意看清题目是要求轨迹方程还是求轨迹,注意轨迹与轨迹方程的区别:轨迹是方程所表示的曲线(图形).如果是求轨迹,那么在求出轨迹方程后,还应点明此方程表示怎样的一条曲线.。
数学人教版必修二圆的方程知识点
数学人教版必修二圆的方程知识点
数学人教版必修二中关于圆的方程的内容主要涉及以下几个知识点:
1. 圆的标准方程:圆的标准方程为:(x - a)² + (y - b)² = r²,其中(a, b)为圆心的坐标,r为圆的半径。
2. 圆的一般方程:圆的一般方程为:x² + y² + Dx + Ey + F = 0,其中D、E、F为常数。
一般方程推导出标准方程的方法是完成平方并合并同类项。
3. 圆的参数方程:若圆的圆心为(a, b),半径为r,则圆的参数方程为x = a + rcosθ,y = b + rsinθ,其中θ为参数。
4. 圆的切线方程:过圆上的一点M(x₁, y₁)的切线方程为xx₁ + yy₁ = r²,其中r为圆的半径。
5. 过圆心的直线方程:过圆心的直线方程为x/a + y/b = 1,其中a和b分别为圆心的横纵坐标。
6. 圆与直线的位置关系:可以利用圆的一般方程和直线的方程,通过解方程组来判断
圆与直线的位置关系。
以上是数学人教版必修二中有关圆的方程的主要知识点。
希望对你有所帮助!。
高二数学必修二 第四章 圆与圆的方程知识点总结
第四章 圆 与 方 程★1、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫做圆,定点为圆心,定长为圆的半径。
设M (x,y )为⊙A 上任意一点,则圆的集合可以写作:P = {M | |MA| = r }★2、圆的方程(1点00(,)M x y 与圆222()()x a y b r -+-=的位置关系:当2200()()x a y b -+->2r ,点在圆外; 当2200()()x a y b -+-=2r ,点在圆上 当2200()()x a yb -+-<2r ,点在圆内; (2 (x+D/2)+(y+E/2)=(D +E -4F)/4 (0422>-+F E D )当0422>-+F E D 时,方程表示圆,此时圆心为⎪⎭⎫ ⎝⎛--2,2E D ,半径为F E D r 42122-+=当0422=-+F E D时,表示一个点;当0422<-+F E D 时,方程不表示任何图形。
(3)求圆的方程的方法:①待定系数法:先设后求。
确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程,需求出a ,b ,r ;若利用一般方程,需要求出D ,E ,F ;②直接法:直接根据已知条件求出圆心坐标以及半径长度。
另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过圆心,以此来确定圆心的位置。
★3、直线与圆的位置关系:直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情况:(1)设直线0:=++C By Ax l ,圆()()222:r b y a x C =-+-,圆心()b a C ,到l 的距离为相离与C l r d ⇔>;相切与C l r d ⇔=;相交与C l r d ⇔< (2)过圆外一点的切线k ,②若求得两个相同的解,带入切线方程,得到一条切线;接下来验证过该点的斜率不存在的直线(此 时,该直线一定为另一条切线):圆(x-a)2+(y-b)2=r 2,圆上一点为(x 0,y 0),则过此点的切线方程为★4、圆与圆的位置关系:通过两圆半径的和(差),与圆心距(d )之间的大小比较来确定。
高中数学人教A版必修二课件:第四章 圆的方程 章末归纳总结
为(x-a)2+(y-b)2=r2,特别的,当圆心在坐标原点时,圆
的方程为x2+y2=r2; (2) 一般式: x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 0). (D2 + E2 - 4F >
2.点与圆的位置关系 点P(x0 ,y0),圆 C: F(x ,y) =0的圆心 C(a , b) ,半径 r ,
由点P向圆可引两条切线,若用点斜式求切线方程只得出一
条,则必漏掉了过 P 垂直于 x 轴的那一条;若圆心为 C ,则 两切点连线被PC垂直平分,切线长问题通常通过切点、圆 心和点P构成的直角三角形求解.
2.判断直线与圆的位置关系一般用几何法,有时也用
代数法,直线与圆相交时,弦长问题主要解“半弦2+弦心
r=|b|,若圆与y轴相切,则r=|a|.
(5)圆与直线相交, (一)半径 2=半弦 2+弦心距 2; (二) 相交弦长为 1+k2|x1-x2|;(三)圆心在弦的中垂线上.
(6)圆与定圆相切,要区分内切、外切,考虑|C1C2|与R、
r关系.
(7)过直线l:Ax+By+C=0与⊙C:(x-a)2+(y-b)2=
二、方法规律总结
1.判断点与圆的位置关系,直接将点的坐标代入圆的
方程,看结果的符号确定. 点P在圆内时,过点P的直线与圆必相交,相交弦长有 最大(小)值,其中直径最大,垂直于直径的,即以P为中点 的弦长最短.
点P在圆上时,过P点有且仅有一条圆的切线,过切点
垂直于切线的直线必过圆心.
点P在圆外时,圆上所有点到点 P的距离有最大 (小)值;
(2)待定系数法:已知所求曲线是所学过的曲线如:直
线、圆等,可先根据条件列出所求曲线的方程,再由条件 确定其待定系数,代回所列方程即得. (3)代入法(又称转移法 ):若动点P(x,y)依赖于已知曲 线上的另一动点Q(x′,y′)而运动,且可求出关系式x′=f(x,
最新数学必修2第四章知识点小结及典型习题
2
AP
2
CP
r2
AP
2
CP
r2
求切点坐标:利用两个关系列出两个方程
AC r
kAC k AP
1
(三)直线与圆相交 1、求弦长及弦长的应用问题:
垂.径.定.理. 及勾股定理——很常用
弦长公式: l
1 k 2 x1 x2
1 k2
x1
2
x2
4 x1x 2 (暂作了解,无需掌握)
2、判断直线与圆相交的一种特殊方法(一种巧合) 3、关于点的个数问题
2、常见题型——求过定点的切线方程 (1)切线条数:点在圆外—— 3 条;点在圆上—— 1 条;点在圆内——无 (2)求切线方程的方法及注意.点..
i )点在圆外
2
如定点 P x0 , y0 ,圆: x a
2
yb
r 2 , [ x0
2
a
2
y0 b
r2]
第一步:设切线 l 方程 y y0 k x x0
2、 Ax 2 By 2 Cxy Dx Ey F 0表示圆方程,则
AB 0
C0
2
D A
2
E
F
4
0
A
A
AB0 C0 D 2 E 2 4 AF 0
3、常可用 D 2 E 2 4 F 0 来求有关参数的范围。
2
2
4、( 1)当 D E 4F 0 时,方程表示圆, 此时圆心为
DE ,
r
2 2 ,半径为
1
2
D
第二步:通过 d r k ,从而得到切线方程 特别注意: 以上解题步骤仅对 k 存在有效,当 k 不存在时,应补上—— 千万不要漏了!
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最新人教版高中数学必修2第四章《圆的标准方程》教材梳理
疱丁巧解牛知识·巧学一、圆的定义及标准方程当圆的圆心位置与半径大小确定后,圆就唯一确定了.在直角坐标系中,圆心A 的坐标为(a ,b),半径为r 的圆就是集合P={M||MA|=r}.上述圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r 2.其中当圆的圆心在坐标原点时,标准方程就成为x 2+y 2=r 2.要点提示 当圆心为原点时,方程化为x 2+y 2=r 2.由于方程的右端r 2>0,故当右端小于0或等于0时不是圆的方程.圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r 2中有三个参数a 、b 、r ,只要求出a 、b 、r ,这时圆的方程就被确定,因此确定圆方程,需三个独立条件,其中圆心是圆的定位条件,半径是圆的定形条件.二、点与圆的位置关系给出点M(x 0,y 0)和圆C :(x-a)2+(y-b)2=r 2,通过比较点到圆心的距离和半径的大小关系,得到:(1)若点M 在圆C 上,则有(x 0-a)2+(y 0-b)2=r 2;(2)若点M 在圆C 外,则有(x 0-a)2+(y 0-b)2>r 2;(3)若点M 在圆C 内,则有(x 0-a)2+(y 0-b)2<r 2.方法点拨 判断一个点与圆的位置关系,除了应用数形结合外,还可以通过方程来判断.只需将该点的坐标代入圆的标准方程左侧,若结果等于r 2,则点在圆上;若结果大于r 2,则点在圆外;若结果小于r 2,则点在圆内.问题·探究问题1 过两点能作多少个圆?过不共线的三点呢?确定一个圆需具备哪些条件?探究:若以这两点连线为弦,则可作无数个圆;若以这两点作为一个圆的直径的两个端点,则可确定一个圆.过不共线的三点,能且仅能作一个确定的圆.所以确定一个圆,需要知道圆的圆心与半径.圆心确定圆的位置,半径确定圆的大小.问题2 如果一个动点P 与两个定点A 、B 的距离的平方和为122,A 、B 两点间的距离为10,你能判断出动点P 的轨迹吗?探究:判断P 点的轨迹形状,可以从其方程入手,这就需要先建立直角坐标系.由题意,以AB 所在直线为x 轴,线段AB 的垂直平分线为y 轴,建立平面直角坐标系,则A(-5,0),B(5,0),设动点P(x ,y),则|PA|2+|PB|2=122,得x 2+y 2=36.所以可以判断P 点的轨迹是一个半径为6的圆.典题·热题例1 根据下列条件,求圆的方程.(1)圆心在直线5x-3y=8上,且圆与坐标轴相切,求此圆方程;(2)已知圆心C(2,-1),且截直线y=x-1所得的弦长为22,求圆C 的方程.思路解析:对于(1)可用标准方程与待定系数法解答;对于(2),由于已知圆心,故只需求出半径,根据垂径定理:弦长的一半与弦心距、半径组成一个直角三角形,故半径可求. 解:(1)设所求圆的方程为(x-x 0)2+(y-y 0)2=r 2,因为圆与坐标轴相切,故圆心满足x 0-y 0=0或x 0+y 0=0.又圆心在直线5x-3y=8上,所以5x 0-3y 0=8.解方程组⎩⎨⎧=-=-835,00000y x y x 或⎩⎨⎧=-=+.835,00000y x y x 解得⎩⎨⎧==4,400y x 或⎩⎨⎧-==.1,100y x 圆心坐标为(4,4)或(1,-1),所以可得半径r=4或r=1.所以所求圆的方程为(x-4)2+(y-4)2=16或(x-1)2+(y+1)2=1.(2)由已知可设所求圆的半径为r ,圆心到直线y=x-1的距离为d ,则 d=2)1(1|1)1(2|22=-+---.因为直线y=x-1被圆截得的弦长为22,所以222d r -=,所以r 2=4,故所求圆的方程为(x-2)2+(y+1)2=4.深化升华 本题两个题目所给条件均与圆心和半径有关,故都利用了圆的标准方程求解.此外,平面几何性质的应用使得解法简便了许多.所以类似问题一定要注意圆的相关几何性质的应用,从确定圆的圆心与半径入手解决.例2 求经过两点A(-1,4)、B(3,2)且圆心在y 轴上的圆的方程.思路解析:思路一是先设出圆的标准方程,而后用待定系数法求出圆心坐标和半径.思路二是抓住圆的性质及题目的特点,由线段AB 的垂直平分线及y 轴求出圆心坐标,进一步得其半径,由此列式可得.解:法一:设圆心C(a ,b),∵圆心在y 轴上,∴a=0.设圆的标准方程为x 2+(y-b)2=r 2.∵该圆经过A 、B 两点,∴⎪⎩⎪⎨⎧=-+=-+-222222)2(3)4()1(rb r b ⇒⎩⎨⎧==.10,12r b 所以圆的方程是x 2+(y-1)2=10. 法二:线段AB 的中点为(1,3),k AB =21)1(342-=---, ∴弦AB 的垂直平分线方程为y-3=2(x-1),即y=2x+1.由⎩⎨⎧=+=,0,12x x y 得⎩⎨⎧==.1,0y x 故点(0,1)为所求圆的圆心.由两点间距离公式得圆半径r=10,所求圆的方程为x 2+(y-1)2=10.深化升华 使用待定系数法求圆的方程是数学中常用的一种方法,例如确定二次函数的解析式、求直线等.由于圆的标准方程中含有三个待定系数a 、b 、r ,因此必须具备三个独立条件才能确定一个圆,也即根据三个独立条件,列出三个方程,解方程组得三个待定系数,即求出圆心和半径,从而得到圆的方程.待定系数法是求圆的方程的最常用的方法,它的一般步骤是:先设方程,再列式,最后求解.例3 求圆心在直线2x-y-3=0上,且过点A(5,2)和点B(3,-2)的圆的方程.思路解析:因为条件与圆心有直接关系,因此设圆的标准方程即可解决问题.利用圆心在弦的垂直平分线上及已知直线上,由两直线的交点得出圆的圆心,再由两点间距离公式得圆的半径,从而写出圆的方程.解:法一:设圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r 2,则⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=.r b)-(-2a)-(3,r b)-(2a)-(50,3-b -2a 222222解得⎪⎩⎪⎨⎧===.10r 1,b 2,a∴圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=10.法二:∵圆过A(5,2)、B(3,-2)两点,∴圆心一定在线段AB 的垂直平分线上.线段AB 的垂直平分线方程为y=21-(x-4). 设所求圆的圆心坐标为C(a ,b),则有⎪⎩⎪⎨⎧--==).4(21b 0,3-b -2a a 解得⎩⎨⎧==1.b 2,a ∴C(2,1),r=|CA|=10)12()25(22=-+-.∴所求圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=10.深化升华 本题介绍了几何法求圆的标准方程:利用圆心在弦的垂直平分线上或者两圆相切时两圆心连线经过切点,可得到圆心满足的一条直线方程,结合其他条件可确定圆心,利用两点间距离公式可求得半径,从而可得圆的标准方程.其实求圆的标准方程就是求出圆心坐标与圆的半径,有时借助于弦心距、弦半径之间的关系计算,可大大简化计算的过程与难度.如果用待定系数法求圆的方程时,确定圆的方程需要三个独立条件.“选标准、定参数”是解题的基本方法.其中,选标准是根据已知条件选择恰当的圆的方程的形式,进而确定其中三个参数.。
高中数学必修二第四章小结与复习课件
例2 过点M(-3,-3)的直线l 被圆x2+y2+4y-21=0所截得的弦 长为 ,求直线l的方程.
y A
C M
o
x
B
例3 求过点P(2,1),圆心在 直线2x+y=0上,且与直线x-y-1=0 相切的圆方程.
2x+y=0
P
作业:
P128练习:2,3,4. P132习题4.2A组:2,3,5.
y
y
y
C
C
C
o
x
o
x
o
x
D=0
E=0
F=0
知识探究二:圆的直径方程
思考1:已知点A(1,3)和B(-5,5),如 何求以线段AB为直径的圆方程?
思考2:一般地,已知点A(x1,y1), B程(如x2,何y?2),则y以线P段AB为直径的圆方
B
A
o
x
(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0
x2+y2-6x-4=0
例2 已知一个圆的圆心为M(2,1), 且与圆C:x2+y2-3x=0相交于A、B两 点,若圆心M到直线AB的距离为 ,求 圆M的方程.
A
DC
M
B
x2+y2-4x-2y-1=0
作业:
P132习题4.2A组:4,6,9,10.
4.2.3 直线与圆的方程的应用
问题提出
通过直线与圆的方程,可以确定 直线与圆、圆和圆的位置关系,对 于生产、生活实践以及平面几何中 与直线和圆有关的问题,我们可以 建立直角坐标系,通过直线与圆的 方程,将其转化为代数问题来解决. 对此,我们必须掌握解决问题的基 本思想和方法.
位于台风中心正北40 km处,如果这艘
轮船不改变航线,那么它是否会受到台
高中数学新人教A版必修2课件:第四章圆与方程4.1.1圆的标准方程
解:(3)设圆心为 C,AB 的垂直平分线方程为 3x+2y-15=0.
由
3x 3x
2y 15 10y 9
0, 0,
得
x y
7, 3,
所以圆心 C(7,-3),又 CB= 65 ,
故所求圆的方程为(x-7)2+(y+3)2=65.
(4)以A(-1,2),B(5,-6)为直径两端点的圆的方程.
3.圆的标准方程的定义 我们把方程(x-a)2+(y-b)2=r2称为圆心为(a,b),半径长为r(r>0)的圆的方 程,把它叫做圆的标准方程. 特别地,当圆心在坐标原点,即a=b=0时,圆的标准方程为x2+y2=r2;当圆心 在坐标原点,r=1时,圆的标准方程为x2+y2=1,称为单位圆.
4.几种特殊位置的圆的标准方程
4.1.1 圆的标准方程
课标要求:1.会用定义推导圆的标准方程并掌握圆的标准方程的特征.2. 能根据所给条件求圆的标准方程.3.会判断点与圆的位置关系.
自主学习
知识探究
1.确定圆的几何要素 在平面直角坐标系中,当圆心位置与半径大小确定后,圆就唯一确定了.因 此,确定一个圆最基本的要素是圆心和半径,即位置和大小. 2.圆的定义 平面内与定点的距离等于定长的点的集合是圆.其中定点就是圆心,定长 就是半径长.
条件
方程形式
单位圆(圆心在原点,半径长 r=1)
x2+y2=1
过原点(圆心(a,b),半径长 r= a2 b2 ) 圆心在原点(即 a=0,b=0,半径长为 r,r>0)
(x-a)2+(y-b)2=a2+b2 x2+y2=r2
圆心在x轴上(即b=0,半径长为r,r>0) 圆心在y轴上(即a=0,半径长为r,r>0) 圆心在x轴上且过原点(即b=0,半径长r=|a|)
高二数学必修二-第四章-圆与圆的方程知识点汇总
高二数学必修二-第四章-圆与圆的方程知识点汇总————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:第四章 圆 与 方 程★1、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫做圆,定点为圆心,定长为圆的半径。
设M (x,y )为⊙A 上任意一点,则圆的集合可以写作:P = {M | |MA| = r }★2、圆的方程(1)标准方程()()222r b y a x =-+-,圆心()b a ,,半径为r ;点00(,)M x y 与圆222()()x a y b r -+-=的位置关系:当2200()()x a y b -+->2r ,点在圆外; 当2200()()x a y b -+-=2r ,点在圆上 当2200()()x a y b -+-<2r ,点在圆内; (2)一般方程022=++++F Ey Dx y x(x+D/2)2+(y+E/2)2=(D 2+E 2-4F)/4 (0422>-+F E D )当0422>-+F E D 时,方程表示圆,此时圆心为⎪⎭⎫ ⎝⎛--2,2E D ,半径为F E D r 42122-+=当0422=-+F E D 时,表示一个点;当0422<-+F E D 时,方程不表示任何图形。
(3)求圆的方程的方法:①待定系数法:先设后求。
确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程, 需求出a ,b ,r ;若利用一般方程,需要求出D ,E ,F ;②直接法:直接根据已知条件求出圆心坐标以及半径长度。
另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过圆心,以此来确定圆心的位置。
★3、直线与圆的位置关系:直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情况:(1)设直线0:=++C By Ax l ,圆()()222:r b y a x C =-+-,圆心()b a C ,到l 的距离为22B A C Bb Aa d +++=,则有相离与C l r d ⇔>;相切与C l r d ⇔=;相交与C l r d ⇔<(2)过圆外一点的切线:设点斜式方程,用圆心到该直线距离=半径,求解k ,①若求得两个不同的解,带入所设切线的方程即可;②若求得两个相同的解,带入切线方程,得到一条切线;接下来验证过该点的斜率不存在的直线(此 时,该直线一定为另一条切线)(3) 过圆上一点的切线方程:圆(x-a)2+(y-b)2=r 2,圆上一点为(x 0,y 0),则过此点的切线方程为(x 0-a)(x-a)+(y 0-b)(y-b)= r 2两圆的位置关系 判断条件 公切线条数外离 d>r1+r2 4条 外切 d=r1+r2 3条 相交 |r1-r2|<d<r1+r2 2条 内切 d=|r1-r2| 1条 内含d<|r1-r2|0条★4、圆与圆的位置关系:通过两圆半径的和(差),与圆心距(d )之间的大小比较来确定。
高中数学 第四章圆与方程期末知识梳理 新人教A版必修2
1、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫圆,定点为圆心,定长为圆的半径。
2、圆的方程(1)标准方程()()222r b y a x =-+-,圆心()b a ,,半径为r ;(2)一般方程022=++++F Ey Dx y x当0422>-+F E D 时,方程表示圆,此时圆心为⎪⎭⎫ ⎝⎛--2,2E D ,半径为F E D r 42122-+= 当0422=-+F E D 时,表示一个点; 当0422<-+F E D 时,方程不表示任何图形。
(3)求圆方程的方法:一般都采用待定系数法:先设后求。
确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程,需求出a ,b ,r ;若利用一般方程,需要求出D ,E ,F ;另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过原点,以此来确定圆心的位置。
3、直线与圆的位置关系:直线与圆的位置关系有相离,相切,相交三种情况,基本上由下列两种方法判断:(1)设直线0:=++C By Ax l ,圆()()222:r b y a x C =-+-,圆心()b a C ,到l 的距离为22B A C Bb Aa d +++=,则有相离与C l r d ⇔>;相切与C l r d ⇔=;相交与C l r d ⇔<(2)设直线0:=++C By Ax l ,圆()()222:r b y a x C =-+-,先将方程联立消元,得到一个一元二次方程之后,令其中的判别式为∆,则有相离与C l ⇔<∆0;相切与C l ⇔=∆0;相交与C l ⇔>∆0注:如果圆心的位置在原点,可使用公式200r yy xx =+去解直线与圆相切的问题,其中()00,y x 表示切点坐标,r 表示半径。
(3)过圆上一点的切线方程:①圆x 2+y 2=r 2,圆上一点为(x 0,y 0),则过此点的切线方程为200r yy xx =+ (课本命题). ②圆(x-a)2+(y-b)2=r 2,圆上一点为(x 0,y 0),则过此点的切线方程为(x 0-a)(x-a)+(y 0-b)(y-b)= r 2 (课本命题的推广).4、圆与圆的位置关系:通过两圆半径的和(差),与圆心距(d )之间的大小比较来确定。
人教A版高中数学必修二第四章圆与方程复习课件
2.(2011·高考广东卷)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 集合 A 表示圆 x2+y2=1 上的点构成的集合,集合 B 表 示直线 x+y=1 上的点构成的集合,可判断直线与圆相交,故 A∩B 的元素的个数为 2. 答案 C
0
无根
d>r
离
4.2.2圆与圆的位置关系
R r
•
•
O1
d
O2
R r
•
•
O1
d
O2
两圆外离
R r
•
•
O1 d
O2
R • •r O1 d O2
两圆外切
R O1 • • r
d O2
两圆相交
两圆内切
两圆内含
判断两圆的位置关系的两种方法: 1.根据圆心距与半径和之间的大小关系. 若d<|R-r|,则两圆内含; 若d=|R-r|,则两圆内切; 若|R-r|<d<R+r,则两圆相交; 若d=R+r,则两圆外切; 若d>R+r,则两圆外离.
高考真题 1.(2011·高考安徽卷)若直线 3x+y+a=0 过圆 x2+y2+2x-4y =0 的圆心,则 a 的值为( ). A.-1 B.1 C.3 D.-3 解析 化圆为标准形式(x+1)2+(y-2)2=5,圆心为(-1,2).∵ 直线过圆心,∴3×(-1)+2+a=0,∴a=1. 答案 B
2.联立两圆方程,看截得解得个数.
△<0
n=0
两个圆相离
△=0
n=1
两个圆相切
△>0
n=2
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第四章圆与方程4.1 圆的方程4.1.1 圆的标准方程1.以(3,-1)为圆心,4为半径的圆的方程为()A.(x+3)2+(y-1)2=4B.(x-3)2+(y+1)2=4C.(x-3)2+(y+1)2=16D.(x+3)2+(y-1)2=162.一圆的标准方程为x2+(y+1)2=8,则此圆的圆心与半径分别为()A.(1,0),4 B.(-1,0),2 2C.(0,1),4 D.(0,-1),2 23.圆(x+2)2+(y-2)2=m2的圆心为________,半径为________.4.若点P(-3,4)在圆x2+y2=a2上,则a的值是________.5.以点(-2,1)为圆心且与直线x+y=1相切的圆的方程是____________________.6.圆心在y轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程为()A.x2+(y-2)2=1B.x2+(y+2)2=1C.(x-1)2+(y-3)2=1D.x2+(y-3)2=17.一个圆经过点A(5,0)与B(-2,1),圆心在直线x-3y-10=0上,求此圆的方程.8.点P(5a+1,12a)在圆(x-1)2+y2=1的内部,则a的取值范围是()A.|a|<1B.a<113C.|a|<1 5D.|a|<1 139.圆(x-1)2+y2=25上的点到点A(5,5)的最大距离是__________.10.设直线ax-y+3=0与圆(x-1)2+(y-2)2=4相交于A,B两点,且弦AB的长为2 3,求a的值.4.1.2 圆的一般方程1.圆x 2+y 2-6x =0的圆心坐标是________.2.若方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0表示以(2,-4)为圆心,以4为半径的圆,则F =________.3.若方程x 2+y 2-4x +2y +5k =0表示圆,则k 的取值范围是( )A .k >1B .k <1C .k ≥1D .k ≤14.已知圆的方程是x 2+y 2-2x +4y +3=0,则下列直线中通过圆心的是( )A .3x +2y +1=0B .3x +2y =0C .3x -2y =0D .3x -2y +1=05.圆x 2+y 2-6x +4y =0的周长是________.6.点(2a,2)在圆x 2+y 2-2y -4=0的内部,则a 的取值范围是( )A .-1<a <1B .0<a <1C .-1<a <15D .-15<a <1 7.求下列圆的圆心和半径.(1)x 2+y 2-x =0;(2)x 2+y 2+2ax =0(a ≠0);(3)x 2+y 2+2ay -1=0.8.过点A(11,2)作圆x2+y2+2x-4y-164=0的弦,其中弦长为整数的共有()A.16条B.17条C.32条D.34条9.已知点A在直线2x-3y+5=0上移动,点P为连接M(4,-3)和点A的线段的中点,求P的轨迹方程.10.已知方程x2+y2-2(t+3)x+2(1-4t2)y+16t4+9=0表示一个圆.(1)求t的取值范围;(2)求圆的圆心和半径;(3)求该圆的半径r 的最大值及此时圆的标准方程.4.2 直线、圆的位置关系4.2.1 直线与圆的位置关系1.直线y =x +3与圆x 2+y 2=4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2.下列说法中正确的是( )A .若直线与圆有两个交点,则直线与圆相切B .与半径垂直的直线与圆相切C .过半径外端的直线与圆相切D .过圆心且与切线垂直的直线过切点3.若直线x +y =2与圆x 2+y 2=m (m >0)相切,则m 的值为( )A.12B.22C. 2 D .2 4.(2013年陕西)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5.经过点M(2,1)作圆x2+y2=5的切线,则切线方程为()A.2x+y=5B.2x+y+5=0C.2x+y=5 D.2x+y+5=06.(2013年浙江)直线y=2x+3被圆x2+y2-6x-8y=0所截得的弦长等于________.7.已知直线kx-y+6=0被圆x2+y2=25所截得的弦长为8,求k的值.8.由直线y=x+1上的一点向圆(x-3)2+y2=1引切线,则切线长的最小值为() A.1 B.2 2 C.7 D.39.已知圆C:(x-2)2+(y-3)2=4,直线l:(m+2)x+(2m+1)y=7m+8.(1)证明:无论m为何值,直线l与圆C恒相交;(2)当直线l被圆C截得的弦长最短时,求m的值.10.已知圆C:x2+y2-8y+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=2 2时,求直线l的方程.4.2.2 圆与圆的位置关系1.已知两圆的方程x2+y2=4和x2+y2-6x+8y+16=0,则此两圆的位置关系是() A.外离B.外切C.相交D.内切2.圆x2+y2+2x+1=0和圆x2+y2-y+1=0的公共弦所在直线方程为()A.x-2y=0 B.x+2y=0C.2x-y=0 D.2x+y=03.已知直线x=a(a>0)和圆(x+1)2+y2=9相切,那么a的值是()A.2 B.3C.4 D.54.两圆x2+y2-4x+2y+1=0与x2+y2+4x-4y-1=0的公切线有()A.1条B.2条C.3条D.4条5.已知两圆相交于两点A(1,3),B(m,-1),两圆圆心都在直线2x-y+c=0上,则m +c的值是()A.-1 B.2C.3D.06.圆x2+y2-2x-5=0与圆x2+y2+2x-4y-4=0的交点为AB,则线段AB的垂直平分线方程为()A.x+y-1=0B.2x-y+1=0C.x-2y+1=0D.x-y+1=07.若圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay-6=0(a>0)的公共弦长为2 3,求实数a的值.8.两圆(x-3)2+(y-4)2=25和(x-1)2+(y-2)2=r2相切,则半径r=____________. 9.已知两圆C1:x2+y2-10x-10y=0与C2:x2+y2+6x-2y-40=0,求:(1)它们的公共弦所在直线的方程;(2)公共弦长.10.已知圆x2+y2-4ax+2ay+20(a-1)=0.(1)求证:对任意实数a,该圆恒过一定点;(2)若该圆与圆x2+y2=4相切,求a的值.4.2.3 直线与圆的方程的应用1.方程x2+y2+2ax-2ay=0(a≠0)表示的圆()A.关于x轴对称B.关于y轴对称C.关于直线x-y=0对称D.关于直线x+y=0对称2.若直线x+y+m=0与圆x2+y2=m相切,则m为()A.0或2 B.2C. 2 D.无解3.过原点的直线与圆(x+2)2+y2=1相切,若切点在第三象限,则该直线方程为() A.y=3xB.y=-3xC.y=3 3xD.y=-3 3x4.若直线ax+by=1与圆x2+y2=1相离,则点P(a,b)与圆的位置关系是() A.在圆上B.在圆外C.在圆内D.都有可能5.圆x2+y2-4x-4y-1=0上的动点P到直线x+y=0的最小距离为()A .1B .0C .2 2D .2 2-3 6.过点P (2,1)作圆C :x 2+y 2-ax +2ay +2a +1=0的切线只有一条,则a 的取值是( ) A .a =-3 B .a =3 C .a =2 D .a =-27.与圆x 2+y 2-4x -6y +12=0相切且在两坐标轴上的截距相等的直线有( ) A .4条 B .3条 C .2条 D .1条8.设圆x 2+y 2-4x -5=0的弦AB 的中点P (3,1),则直线AB 的方程为____________.9.若实数x ,y 满足等式(x -2)2+y 2=3,那么yx的最大值为( )A.12B.33C.32D. 3 10.已知圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0及点Q (-2,3).(1)若点P (a ,a +1)在圆上,求线段PQ 的长及直线PQ 的斜率; (2)若M 为圆C 上任一点,求|MQ |的最大值和最小值;(3)若实数m ,n 满足m 2+n 2-4m -14n +45=0,求k =n -3m +2的最大值和最小值.4.3 空间直角坐标系4.3.1 空间直角坐标系1.点P(-1,0,1)位于()A.y轴上B.z轴上C.xOz平面内D.yOz平面内2.在空间直角坐标系中,点(-2,1,4)关于x轴的对称点的坐标是()A.(-2,1,-4)B.(-2,-1,-4)C.(2,-1,4)D.(2,1,-4)3.点P(-4,1,3)在平面yOz上的投影坐标是()A.(4,1,0)B.(0,1,3)C.(0,3,0)D.都不对4.在空间直角坐标系中,点P(1,2,3),过点P作平面yOz的垂线PQ垂足为Q,则Q的坐标为()A.(0,2,0)B.(0,2,3)C.(1,0,3)D.(1,2,0)5.点(2,-3,0)在空间直角坐标系中的位置是在()A.y轴上B.xOy平面上C.xOz平面上D.第一象限内6.设x,y为任意实数,相应的点P(x,y,3)的集合是()A.z轴上的两个点B.过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的直线C.过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的平面D.以上答案都有可能7.点A(1,-3,2)关于点(2,2,3)的对称点的坐标为()A.(3,-1,5)B.(3,7,4)C.(0,-8,1)D.(7,3,1)8.已知点A(3,y,4),B(x,4,2),线段AB的中点是C(5,6,z),则x=______,y=______,z=________.9.点P(2,3,5)到平面xOy的距离为________.10.如图K4-3-1,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,且边长为2a,棱PD ⊥底面ABCD,|PD|=2b,取各侧棱的中点E,F,G,H,试建立适当的空间直角坐标系,写出点E,F,G,H的坐标.图K4-3-14.3.2 空间两点间的距离公式1.在空间直角坐标系中,点A(2,1,5)与点B(2,1,-1)之间的距离为()A. 6 B.6C. 3 D.22.坐标原点到下列各点的距离最大的是()A.(1,1,1) B.(2,2,2)C.(2,-3,5) D.(3,3,4)3.已知A(1,1,1),B(-3,-3,-3),点P在x轴上,且|P A|=|PB|,则点P的坐标为() A.(-3,0,0) B.(-3,0,1)C.(0,0,-3) D.(0,-3,0)4.设点B是A(-3,2,5)关于xOy平面的对称点,则|AB|=()A.10 B.10C.2 10 D.405.已知空间坐标系中,A(3,3,1),B(1,0,5),C(0,1,0),AB的中点为M,线段CM的长|CM|=()A.534 B.532C.532 D.1326.方程(x-12)2+(y+3)2+(z-5)2=36的几何意义是____________________________.7.已知点A在y轴上,点B(0,1,2),且|AB|=5,求点A的坐标.8.以A(1,2,1),B(1,5,1),C(1,2,7)为顶点的三角形是________三角形.9.已知点A(x,5-x,2x-1),B(1,x+2,2-x),当|AB|取最小值时,x的值为________.10.在空间直角坐标系中,已知A(3,0,1)和B(1,0,-3),问:(1)在y轴上是否存在点M,满足|MA|=|MB|;(2)在y轴上是否存在点M,使△MAB为等边三角形?若存在,试求出点M的坐标.第四章 圆与方程4.1 圆的方程4.1.1 圆的标准方程 1.C 2.D3.(-2,2) |m | 4.±5 5.(x +2)2+(y -1)2=26.A 解析:方法一(直接法):设圆心坐标为(0,b ),则由题意知(0-1)2+(b -2)2=1,解得b =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.方法二(数形结合法):作图由点到圆心的距离为1,易知圆心为(0,2),故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.7.解:方法一:设圆心P (a ,b ), 则⎩⎨⎧a -3b -10=0,(a -5)2+b 2=(a +2)2+(b -1)2,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-3.圆的半径r =(a -5)2+b 2=(1-5)2+(-3)2=5. ∴圆的标准方程为(x -1)2+(y +3)2=25.方法二:线段AB 的中点P ′⎝⎛⎭⎫5-22,0+12,即P ′⎝⎛⎭⎫32,12.直线AB 的斜率k =1-0-2-5=-17. ∴弦AB 的垂直平分线的方程为y -12=7⎝⎛⎭⎫x -32, 即7x -y -10=0.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x -3y -10=0,7x -y -10=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-3.即圆心P (1,-3). 圆的半径r =(1-5)2+(-3)2=5.∴圆的标准方程为(x -1)2+(y +3)2=25. 8.D 9.41+510.解:∵弦AB 的长为2 3,则由垂径定理,圆心(1,2)到直线的距离等于1,∴|a -2+3|a 2+1=1,∴a =0.4.1.2 圆的一般方程 1.(3,0) 2.4 3.B 4.A 5.2 13π 6.A7.解:(1)⎝⎛⎭⎫x -122+y 2=14,圆心⎝⎛⎭⎫12,0,半径r =12. (2)(x +a )2+y 2=a 2,圆心(-a,0),半径r =|a |.(3)x 2+(y +a )2=1+a 2,圆心(0,-a ),半径r =1+a 2.8.C 解析:圆的标准方程是:(x +1)2+(y -2)2=132,圆心(-1,2),半径r =13.过点A (11,2)的最短的弦长为10,最长的弦长为26(分别只有一条),还有长度为11,12,…,25的各2条,所以共有长为整数的弦2+2×15=32(条).9.解:设点P 的坐标为(x ,y ),A 的坐标为(x 0,y 0). ∵点A 在直线2x -3y +5=0上,∴有2x 0-3y 0+5=0.又∵P 为MA 的中点,∴有⎩⎨⎧x =4+x 02,y =-3+y2.∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y +3. 代入直线的方程,得2(2x -4)-3(2y +3)+5=0, 化简,得2x -3y -6=0即为所求. 10.解:(1)由圆的一般方程,得[-2(t +3)]2+4(1-4t 2)2-4(16t 4+9)>0,解得-17<t <1.(2)圆心为⎝⎛⎭⎫--2(t +3)2,-2(1-4t 2)2,即(t +3,4t 2-1),半径r =12[-2(t +3)]2+4(1-4t 2)2-4(16t 4+9)=-7t 2+6t +1.(3)r =-7t 2+6t +1=-7⎝⎛⎭⎫t -372+167, 所以当t =37时,r max =4 77,故圆的标准方程为⎝⎛⎭⎫x -2472+⎝⎛⎭⎫y +13492=167. 4.2 直线、圆的位置关系 4.2.1 直线与圆的位置关系 1.D 2.D 3.D4.B 解析:点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,有a 2+b 2>1,圆心到直线ax +by =1的距离为d =1a 2+b 2<1=r ,所以直线与圆O 相交.5.C 解析:因为点(2,1)在圆x 2+y 2=5上,所以切线方程为2x +y =5.6.4 5 解析:圆(x -3)2+(y -4)2=25,圆心(3,4)到直线2x -y +3=0的距离为d =|6-4+3|5=5,弦长等于252-(5)2=4 5. 7.解:设直线kx -y +6=0被圆x 2+y 2=25所截得的弦长为AB ,其中点为C ,则△OCB 为直角三角形.因为圆的半径为|OB |=5,半弦长为|AB |2=|BC |=4,所以圆心到直线kx -y +6=0的距离为3.由点到直线的距离公式得6k 2+1=3.解得k =±3.8.C9.(1)证明:由(m +2)x +(2m +1)y =7m +8, 得mx +2x +2my +y =7m +8, 即m (x +2y -7)+(2x +y -8)=0. 由⎩⎪⎨⎪⎧ x +2y -7=0,2x +y -8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2. ∴无论m 为何值,直线l 恒过定点(3,2).(2)解:过圆内的一点的所有弦中,最长的弦是过该点的直径,最短的弦是垂直于过该点的直径的那条弦,∵圆心(2,3),定点(3,2),直径的斜率为-1, ∴最短的弦的斜率为1,故最短弦的方程为x -y -1=0.∴m =-1.10.解: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.故当a =-34时,直线l 与圆C 相切.(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 =12AB =2,解得a =-7或a =-1.∴直线l 的方程是7x -y +14=0或x -y +2=0.4.2.2 圆与圆的位置关系 1.B 2.D 3.A4.C 解析:圆化为标准方程,得(x -2)2+(y +1)2=4,(x +2)2+(y -2)2=9,∴圆心O 1(2,-1),r 1=2,O 2(-2,2),r 2=3.∵|O 1O 2|=5=r 1+r 2,∴两圆外切.∴公切线有3条.5.D 6.A7.解:由已知两个圆的方程可得相交弦的直线方程为y =1a.利用圆心(0,0)到直线的距离d =⎪⎪⎪⎪1a ,得⎪⎪⎪⎪1a =22-(3)2=1,解得a =1或a =-1(舍). 8.5-2 29.解:(1)将两圆方程C 1:x 2+y 2-10x -10y =0与C 2:x 2+y 2+6x -2y -40=0相减,得2x +y -5=0.∴公共弦所在直线的方程为2x +y -5=0.(2)圆C 1:x 2+y 2-10x -10y =0的标准方程为(x -5)2+(y -5)2=50,圆心为(5,5),半径为5 2,圆心到直线2x +y -5=0的距离为2 5,根据勾股定理和垂径定理,知公共弦长为2 30.10.(1)证明:将圆的方程整理,得(x 2+y 2-20)+a (-4x +2y +20)=0,此方程表示过圆x 2+y 2=20与直线-4x +2y +20=0的交点的圆系,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+y 2=20,4x -2y -20=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =-2. 故对任意实数a ,该圆恒过定点(4,-2). (2)解:圆的方程可化为(x -2a )2+(y +a )2=5a 2-20a +20=5(a -2)2. ①若两圆外切,则2+5(a -2)2=5a 2,解得a =1+55或a =1-55(舍);②若两圆内切,则|5(a -2)2-2|=5a 2,解得a =1-55,或a =1+55(舍).综上所述,a =1±55.4.2.3 直线与圆的方程的应用1.D 解析:该圆的圆心(-a ,a ),在直线x +y =0上,故关于直线x +y =0对称.2.B 解析:圆心(0,0)到直线x +y +m =0的距离d =|m |2=m ,m =2.3.C4.C 解析:由于直线ax +by =1与圆x 2+y 2=1相离,则1a 2+b2>1,即a 2+b 2<1,∴P 在圆内. 5.C 6.A7.A 解析:过原点的直线也满足条件. 8.x +y -4=09.D 解析:方法一:∵实数x ,y 满足(x -2)2+y 2=3, ∵记P (x ,y )是圆(x -2)2+y 2=3上的点, yx是直线OP 的斜率,记为k .∴直线OP :y =kx ,代入圆的方程,消去y ,得(1+k 2)x 2-4x +1=0.直线OP 与圆有公共点的充要条件是Δ=(-4)2-4(1+k 2)≥0,∴-3≤k ≤ 3.方法二:同方法一,直线OP 与圆有公共点的条件是|k ·2-0|k 2+1≤3,∴-3≤k ≤ 3.10.解:(1)∵点P (a ,a +1)在圆上, ∴a 2+(a +1)2-4a -14(a +1)+45=0. 解得a =4,∴P (4,5).∴|PQ |=(4+2)2+(5-3)2=210,k PQ =3-5-2-4=13.(2)∵圆心坐标C 为(2,7),半径为2 2, ∴|QC |=(2+2)2+(7-3)2=4 2. ∴|MQ |max =4 2+2 2=6 2, |MQ |min =4 2-2 2=2 2.(3)设点(-2,3)的直线l 的方程为y -3=k (x +2),即kx -y +2k +3=0,方程m 2+n 2-4m -14n +45=0, 即(m -2)2+(n -7)2=8表示圆.易知直线l 与圆方程相切时,k 有最值, ∴|2k -7+2k +3|1+k 2=2 2.∴k =2±3.∴k =n -3m +2的最大值为2+3,最小值为2- 3.4.3 空间直角坐标系 4.3.1 空间直角坐标系1.C 解析:点P 的y 轴坐标为0,则点P 在平面xOz 上.2.B 解析:点P (a ,b ,c )关于x 轴的对称点为P ′(a ,-b ,-c ). 3.B 4.B 5.B 6.C 7.B 8.7 8 3 9.510.解:由图知,DA ⊥DC ,DC ⊥DP ,DP ⊥DA ,故以D 为原点,DA ,DC ,DP 所在直线分别为x ,y ,z 轴建立空间直角坐标系. ∵E ,F ,G ,H 分别为侧棱中点,由立体几何知识可知,平面EFGH ∥底面ABCD , 从而这4个点的竖坐标都为P 的竖坐标的一半,也就是b . 由H 为DP 的中点,得H (0,0,b ).E 在底面ABCD 上的投影为AD 的中点, ∴E (a,0,b ).同理G (0,a ,b ).F 在坐标平面xOz 和yOz 上的投影分别为点E 和G ,学习资料精品文档 故F 与E 的横坐标相同,都是a ,点F 与G 的纵坐标也同为a ,又F 的竖坐标为b ,故F (a ,a ,b ).4.3.2 空间两点间的距离公式1.B 2.C 3.A 4.A 5.C6.以点(12,-3,5)为球心,半径长为6的球7.解:由题意设A (0,y,0),则(y -1)2+4=5,得y =0或y =2,故点A 的坐标为(0,0,0)或(0,2,0).8.直角 解析:因为|AB |2=9,|BC |2=9+36=45,|AC |2=36,所以|BC |2=|AB |2+|AC |2,所以△ABC 为直角三角形.9.87解析:|AB | =(x -1)2+(5-x -x -2)2+(2x -1-2+x )2=14⎝⎛⎭⎫x -872+57, 故当x =87时,|AB |取得最小值. 10.解:(1)假设在y 轴上存在点M ,满足|MA |=|MB |.设M (0,y,0),由|MA |=|MB |,可得32+y 2+12=12+y 2+32.显然,此式对任意y ∈R 恒成立.∴y 轴上所有点都满足关系|MA |=|MB |.(2)假设在y 轴上存在点M ,使△MAB 为等边三角形.由(1)可知,y 轴上任一点都有|MA |=|MB |,∴只要满足|MA |=|AB |,就可以使得△MAB 是等边三角形. ∵|MA |=10+y 2,|AB |=(1-3)2+(0-0)2+(-3-1)2=20,∴10+y 2=20,解得y =±10.故y 轴上存在点M ,使△MAB 为等边三角形,点M 的坐标为(0,10,0)或(0,-10,0).。