【步步高】高考数学总复习 直线、圆的位置关系学案 理 北师大版(1).doc

学案50直线、圆的位置关系导学目标： 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.在学习过程中，体会用代数方法处理几何问题的思想自主梳理1直线与圆的位置关系位置关系有三种：_、_、_.判断直线与圆的位置关系常见的有两种方法：(1)代数法：利用判别式，即直线方程与圆的方程联立方程组消去x或y整理成一元二次方程后，计算判别式(2)几何法：利用圆心到直线的距离d和圆半径r的大小关系：dr_.2圆的切线方程若圆的方程为x2y2r2，点p(x0，y0)在圆上，则过p点且与圆x2y2r2相切的切线方程为_注：点p必须在圆x2y2r2上经过圆(xa)2(yb)2r2上点p(x0，y0)的切线方程为_3计算直线被圆截得的弦长的常用方法(1)几何方法运用弦心距(即圆心到直线的距离)、弦长的一半及半径构成直角三角形计算(2)代数方法运用韦达定理及弦长公式|ab|xaxb|.说明：圆的弦长、弦心距的计算常用几何方法4圆与圆的位置关系(1)圆与圆的位置关系可分为五种：_、_、_、_、_.判断圆与圆的位置关系常用方法：(几何法)设两圆圆心分别为o1、o2，半径为r1、r2 (r1r2)，则|o1o2|r1r2_；|o1o2|r1r2_；|r1r2|o1o2|r1r2_；|o1o2|r1r2|_；0|o1o2|0)的公共弦的长为2，则a_.7(2011三明模拟)已知点a是圆c：x2y2ax4y50上任意一点，a点关于直线x2y10的对称点也在圆c上，则实数a_.8(2011杭州高三调研)设直线3x4y50与圆c1：x2y24交于a，b两点，若圆c2的圆心在线段ab上，且圆c2与圆c1相切，切点在圆c1的劣弧上，则圆c2的半径的最大值是_三、解答题(共38分)9(12分)圆x2y28内一点p(1,2)，过点p的直线l的倾斜角为，直线l交圆于a、b两点(1)当时，求ab的长；(2)当弦ab被点p平分时，求直线l的方程10(12分)(2011湛江模拟)自点a(3,3)发出的光线l射到x轴上，被x轴反射，其反射光线所在直线与圆x2y24x4y70相切，求光线l所在直线的方程11(14分)已知两圆x2y22x6y10和x2y210x12ym0.求：(1)m取何值时两圆外切？(2)m取何值时两圆内切？(3)m45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长学案50直线、圆的位置关系自主梳理1相切相交相离(1)相交相切相离(2)相交相切相离2.x0xy0yr2(x0a)(xa)(y0b)(yb)r24.(1)相离外切相交内切内含相离外切相交内切内含(2)(x2y2d1xe1yf1)(x2y2d2xe2yf2)0自我检测1a2.d3.b4.b5.b课堂活动区例1解题导引(1)过点p作圆的切线有三种类型：当p在圆外时，有2条切线；当p在圆上时，有1条切线；当p在圆内时，不存在(2)利用待定系数法设圆的切线方程时，一定要注意直线方程的存在性，有时要进行恰当分类(3)切线长的求法：过圆c外一点p作圆c的切线，切点为m，半径为r，则|pm|.解(1)将圆c配方得(x1)2(y2)22.当直线在两坐标轴上的截距为零时，设直线方程为ykx，由，解得k2，得y(2)x.当直线在两坐标轴上的截距不为零时，设直线方程为xya0，由，得|a1|2，即a1，或a3.直线方程为xy10，或xy30.综上，圆的切线方程为y(2)x，或y(2)x，或xy10，或xy30.(2)由|po|pm|，得xy(x11)2(y12)22，整理得2x14y130.即点p在直线l：2x4y30上当|pm|取最小值时，即op取得最小值，直线opl，直线op的方程为2xy0.解方程组得点p的坐标为.变式迁移1解设圆切线方程为y3k(x2)，即kxy32k0，1，k，另一条斜率不存在，方程为x2.切线方程为x2和3x4y60.圆心c为(1,1)，kpc2，过两切点的直线斜率为，又x2与圆交于(2,1)，过切点的直线为x2y40.例2解题导引(1)有关圆的弦长的求法：已知直线的斜率为k，直线与圆c相交于a(x1，y1)，b(x2，y2)两点，点c到l的距离为d，圆的半径为r.方法一代数法：弦长|ab|x2x1|；方法二几何法：弦长|ab|2.(2)有关弦的中点问题：圆心与弦的中点连线和已知直线垂直，利用这条性质可确定某些等量关系解(1)方法一如图所示，|ab|4，取ab的中点d，连接cd，则cdab，连接ac、bc，则|ad|2，|ac|4，在rtacd中，可得|cd|2.当直线l的斜率存在时，设所求直线的斜率为k，则直线的方程为y5kx，即kxy50.由点c到直线ab的距离公式，得2，解得k.当k时，直线l的方程为3x4y200.又直线l的斜率不存在时，也满足题意，此时方程为x0.所求直线的方程为3x4y200或x0.方法二当直线l的斜率存在时，设所求直线的斜率为k，则直线的方程为y5kx，即ykx5.联立直线与圆的方程消去y，得(1k2)x2(42k)x110.设方程的两根为x1，x2，由根与系数的关系，得由弦长公式，得|x1x2|4.将式代入，解得k，此时直线方程为3x4y200.又k不存在时也满足题意，此时直线方程为x0. 所求直线的方程为x0或3x4y200.(2)设过p点的圆c的弦的中点为d(x，y)，则cdpd，即0，(x2，y6)(x，y5)0，化简得所求轨迹方程为x2y22x11y300.变式迁移2(1)证明由kxy4k30，得(x4)ky30.直线kxy4k30过定点p(4,3)由x2y26x8y210，即(x3)2(y4)24，又(43)2(34)224.直线和圆总有两个不同的交点(2)解kpc1.可以证明与pc垂直的直线被圆所截得的弦ab最短，因此过p点斜率为1的直线即为所求，其方程为y3x4，即xy10.|pc|，|ab|22.例3解题导引圆和圆的位置关系，从交点个数也就是方程组解的个数来判断，有时得不到确切的结论，通常还是从圆心距d与两圆半径和、差的关系入手解对于圆c1与圆c2的方程，经配方后c1：(xm)2(y2)29；c2：(x1)2(ym)24.(1)如果c1与c2外切，则有32.(m1)2(m2)225.m23m100，解得m5或m2.(2)如果c1与c2内含，则有32.(m1)2(m2)21，m23m20，得2m1，当m5或m2时，圆c1与圆c2外切；当2m0，b26b90，解得33b0.即直线ab的方程为xy40，或xy10.变式迁移4解(1)方法一直线l过点a(0,1)且斜率为k，直线l的方程为ykx1.将其代入圆c：(x2)2(y3)21，得(1k2)x24(1k)x70.由题意：4(1k)24(1k2)70，得k.方法二同方法一得直线方程为ykx1，即kxy10.又圆心到直线距离d，d1，解得k.(2)设m(x1，y1)，n(x2，y2)，则由得，x1x2y1y2(1k2)x1x2k(x1x2)1812k1(经检验符合题意)，k1.课后练习区1c2.c3.d4.a5.d617.108.19解(1)当时，kab1，直线ab的方程为y2(x1)，即xy10.(3分)故圆心(0,0)到ab的距离d，从而弦长|ab|2 .(6分)(2)设a(x1，y1)，b(x2，y2)，则x1x22，y1y24.由两式相减得(x1x2)(x1x2)(y1y2)(y1y2)0，即2(x1x2)4(y1y2)0，kab.(10分)直线l的方程为y2(x1)，即x2y50.(12分)10.解已知圆c：x2y24x4y70关于x轴对称的圆为c1：(x2)2(y2)21，其圆心c1的坐标为(2，2)，半径为1，由光的反射定律知，入射光线所在直线方程与圆c1相切(4分)设l的方程为y3k(x3)，则1，(8分)即12k225k120.k1，k2.则l的方程为4x3y30或3x4y30.(12分)11解两圆的标准方程分别为(x1)2(y3)211，(x5)2(y6)261m，圆心分别为m(1,3)，