2021版高考数学大一轮复习第九章平面解析几何9.4直线与圆、圆与圆的位置关系教师用书文北师大版

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1、2018版高考数学大一轮复习第九章平面解析几何9.4直线与圆、圆与圆的位置关系教师用书文北师大版2018版高考数学大一轮复习 第九章 平面解析几何 9.4 直线与圆、圆与圆的位置关系教师用书 文 北师大版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dr相离(2)代数法：2圆与圆的位置关系设圆O1：(xa1)2(yb1)2r(r10)，圆O2：(xa2)2(yb2)2r(r20). 方法位置关系几何法：圆心距d与r1，r2的关系代数法：联立两圆方程组成方程组的解的情况相离dr1r2无解外切dr1r2一组实数解相交|r1r2|dr1r2两组不同的实

2、数解内切d|r1r2|(r1r2)一组实数解内含0d|r1r2|(r1r2)无解【知识拓展】1圆的切线方程常用结论(1)过圆x2y2r2上一点P(x0，y0)的圆的切线方程为x0xy0yr2.(2)过圆(xa)2(yb)2r2上一点P(x0，y0)的圆的切线方程为(x0a)(xa)(y0b)(yb)r2.(3)过圆x2y2r2外一点M(x0，y0)作圆的两条切线，则两切点所在直线方程为x0xy0yr2.2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：内含：0条；内切：1条；相交：2条；外切：3条；相离：4条(2)当两圆相交时，两圆方程(x2，y2项系数相同)相减便可得公共弦所在

3、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：x2y2r2上一点P(x0，y0)的圆的切线方程是x0xy0yr2.()(5)过圆O：x2y2r2外一点P(x0，y0)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x0xy0yr2.()1(教材改编)圆(x1)2(y2)26与直线2xy50的位置关系是()A相切 B相交但直线不过圆心

4、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2xy50的距离d且21(2)50，所以直线与圆相交但不过圆心2(2016全国甲卷)圆x2y22x8y130的圆心到直线axy10的距离为1，则a等于()A B C. D2答案A解析由圆的方程x2y22x8y130，得圆心坐标为(1,4)，由点到直线的距离公式得d1，解之得a.3(2016西安模拟)若直线xy10与圆(xa)2y22有公共点，则实数a的取值范围是()A3，1 B1,3C3,1 D(，31，)答案C解析由题意，可得圆的圆心为(a,0)，半径为，所以，即|a1|2，解得3a1.4圆C1：x2y22x6y260与圆C2：(x2

5、)2y21的位置关系是_答案内含解析圆C1的标准方程为(x1)2(y3)236，其圆心坐标为C1(1,3)，半径r16；圆C2的圆心坐标为C2(2,0)，半径r21.|C1C2|3.31，而圆心O到直线axby1的距离d1.所以直线与圆相交(2)直线2txy22t0恒过点(1，2)，12(2)2214(2)50)，圆心坐标为M(0，a)，半径r1为a，圆心M到直线xy0的距离d，由几何知识得2()2a2，解得a2.M(0,2)，r12.又圆N的圆心坐标N(1,1)，半径r21，|MN|，r1r23，r1r21.r1r2|MN|r1r2，两圆相交，故选B.(2)圆C的标准方程为(xa)2(ya)

6、24，圆心坐标为(a，a)，半径为2.依题意得022，0|a|2.a(2，0)(0,2)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r1r2，|r1r2|；(3)比较d，r1r2，|r1r2|的大小，写出结论已知两圆x2y22x6y10和x2y210x12ym0.(1)m取何值时两圆外切；(2)m取何值时两圆内切；(3)求m45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(x1)2(y3)211，(x5)2(y6)261m，圆心分别为M(1,3)，N(5,6)，半径分别为和.(1)当两

7、圆外切时，解得m2510.(2)当两圆内切时，因为定圆的半径小于两圆圆心间距离5，故只有5，解得m2510.(3)两圆的公共弦所在直线方程为(x2y22x6y1)(x2y210x12y45)0，即4x3y230，所以公共弦长为22.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：mxy3m0与圆x2y212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|2，则|CD|_.答案4解析设AB的中点为M，由题意知，圆的半径R2，|AB|2，所以|OM|3，解得m，由解得A(3，)，B(0，2)，则AC的直线方程为y(x3)，BD的直线方程为y2x，

8、令y0，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)已知过点A(0,1)且斜率为k的直线l与圆C：(x2)2(y3)21交于M，N两点(1)求k的取值范围；(2)若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ykx1，因为l与C交于两点，所以1.解得k.所以k的取值范围为.(2)设M(x1，y1)，N(x2，y2)将ykx1代入方程(x2)2(y3)21，整理得(1k2)x24(1k)x70.所以x1x2，x1x2.x1x2y1y2(1k2)x1x2k(x1x2)18.由题设可得812，解得k1，所以l的方程为

9、yx1.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：(x1)2(y2)210，求满足下列条件的圆的切线方程(1)与直线l1：xy40平行；(2)与直线l2：x2y40垂直；(3)过切点A(4，1)解(1)设切线方程为xyb0，则，b12，切线方程为xy120.(2)设切线方程为2xym0，则，m5，切线方程为2xy50.(3)kAC，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y13(x4)，即3xy110.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

10、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)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()A2 B8 C4 D10(2)若直线xcos ysin 10与圆(x1)2(ysin )2相切，且为锐角，则该直线的斜率是()A B C. D.答案(1)C(2)A解析(1)由已知，得(3，1)，(3，9)，则3(3)(1)(9)0，所以，即ABBC，故过三点A、B、C的圆以AC为直径，得其方程为(x1)2(y2)225，令x0，得(y2)224，解得y122，y222，所以|MN|y1y2|4，选C.(2)依题意，得圆

11、心到直线的距离等于半径，即|cos sin21|，|cos cos2|，所以cos cos2或cos cos2(不符合题意，舍去)由cos cos2，得cos ，又为锐角，所以sin ，故该直线的斜率是，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

12、湖南)已知点A，B，C在圆x2y21上运动，且ABBC.若点P的坐标为(2,0)，则|的最大值为()A6 B7 C8 D9(2)过点(，0)引直线l与曲线y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. B C D解析(1)A，B，C在圆x2y21上，且ABBC，AC为圆的直径，故2(4,0)，设B(x，y)，则x2y21且x1,1，(x2，y)，(x6，y)故|，当x1时有最大值7，故选B.(2)SAOB|OA|OB|sinAOBsinAOB.当AOB时，AOB的面积最大此时O到AB的距离d.设AB方程为yk(x)(k0)，即kxyk0.由d得k.(也可k

13、tanOPH)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：xay10(aR)是圆C：x2y24x2y10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()A2 B4 C6 D2(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2xy40相切，则圆C面积的最小值为()A. B.C(62) D.解析(1)由于直线xay10是圆C：x2y24x2y10的对称轴，圆心C(2,1)在直线xay10上，2a10，a1，A(4，1)|AC|236440.又r2，|AB|240436.|AB|6.(2)AOB90，点

14、O在圆C上设直线2xy40与圆C相切于点D，则点C与点O间的距离等于它到直线2xy40的距离，点C在以O为焦点，以直线2xy40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|，圆C的最小半径为，圆C面积的最小值为()2.答案(1)C(2)A1(2015广东)平行于直线2xy10且与圆x2y25相切的直线的方程是()A2xy50或2xy50B2xy0或2xy0C2xy50或2xy50D2xy0或2xy0答案A解析设所求直线方程为2xyc0，依题意有，解得c5，所以所求直线方程为2xy50或2xy50，故选A.2若圆C1：x2y21与圆C2：x2y26x8ym0外切

15、，则m等于()A21 B19 C9 D11答案C解析圆C2的标准方程为(x3)2(y4)225m.又圆C1：x2y21，|C1C2|5.又两圆外切，51，解得m9.3(2016南昌二模)若圆C1：x2y22axa290(aR)与圆C2：x2y22byb210(bR)内切，则ab的最大值为()A. B2 C4 D2答案B解析圆C1：x2y22axa290(aR)化为(xa)2y29，圆心坐标为(a,0)，半径为3.圆C2：x2y22byb210(bR)，化为x2(yb)21，圆心坐标为(0，b)，半径为1，圆C1：x2y22axa290(aR)与圆C2：x2y22byb210(bR)内切，31，

16、即a2b24，ab(a2b2)2.ab的最大值为2.4(2016泰安模拟)过点P(3,1)作圆C：(x1)2y21的两条切线，切点分别为A，B，则直线AB的方程为()A2xy30 B2xy30C4xy30 D4xy30答案A解析如图所示，由题意知：ABPC，kPC，kAB2，直线AB的方程为y12(x1)，即2xy30.5若直线l：ykx1(k0)与圆C：x24xy22y30相切，则直线l与圆D：(x2)2y23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(x2)2(y1)22，所以其圆心坐标为(2,1)，半径为.因为直线l与圆C相切，所以，解得k1，因为k0，

17、所以k1，所以直线l的方程为xy10.圆心D(2,0)到直线l的距离d，所以直线l与圆D相交6(2016岳阳一模)已知圆C：x2(y3)24，过A(1,0)的直线l与圆C相交于P，Q两点，若|PQ|2，则直线l的方程为()Ax1或4x3y40Bx1或4x3y40Cx1或4x3y40Dx1或4x3y40答案B解析当直线l与x轴垂直时，易知x1，符合题意；当直线l与x轴不垂直时，设直线l的方程为yk(x1)，由|PQ|2，得圆心C到直线l的距离d1，解得k，此时直线l的方程为y(x1)故所求直线l的方程为x1或4x3y40.7(2016全国乙卷)设直线yx2a与圆C：x2y22ay20相交于A，B

18、两点，若|AB|2，则圆C的面积为_答案4解析圆C：x2y22ay20，即C：x2(ya)2a22，圆心为C(0，a)，C到直线yx2a的距离d.又由|AB|2，得22a22，解得a22，所以圆的面积为(a22)4.8(2016天津四校联考)过点(1，)的直线l将圆(x2)2y24分成两段弧，当劣弧所对的圆心角最小时，直线l的斜率k_.答案解析(12)2()23)，则2a0或a5(舍)所以圆C的方程为x2y24.(2)当直线ABx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yk(x1)，N(t,0)，A(x1，y1)，B(x2，y2)，由得(k21)x22k2xk240，所以x1x2，x1x2.若x轴平分ANB，则kANkBN002x1x2(t1)(x1x2)2t02t0t4，所以当点N为(4,0)时，能使得ANMBNM总成立30