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文檔簡介

第60講直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系

知識梳理

一.直線與圓的位置關(guān)系

直線與圓的位置關(guān)系有3種,相離,相切和相交

二.直線與圓的位置關(guān)系判斷

(1)幾何法(圓心到直線的距離和半徑關(guān)系)

|AaBbC|

圓心(a,b)到直線AxByC0的距離,則d:

A2B2

22

dr直線與圓相交,交于兩點P,Q,|PQ|2rd;

dr直線與圓相切;

dr直線與圓相離

(2)代數(shù)方法(幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題即交點個數(shù)問題轉(zhuǎn)化為方程根個數(shù))

AxByC0

由222,

(xa)(yb)r

消元得到一元二次方程px2qxt0,px2qxt0判別式為,則:

0直線與圓相交;

0直線與圓相切;

0直線與圓相離.

三.兩圓位置關(guān)系的判斷

用兩圓的圓心距與兩圓半徑的和差大小關(guān)系確定,具體是:

設(shè)兩圓的半徑分別是,(不妨設(shè)),且兩圓的圓心距為,則:

O1,O2R,rRrd

dRr兩圓相交;

dRr兩圓外切;

RrdRr兩圓相離

dRr兩圓內(nèi)切;

0dRr兩圓內(nèi)含(d0時兩圓為同心圓)

設(shè)兩個圓的半徑分別為R,r,Rr,圓心距為d,則兩圓的位置關(guān)系可用下表來表示:

位置關(guān)系相離外切相交內(nèi)切內(nèi)含

幾何特征dRrdRrRrdRrdRrdRr

代數(shù)特征無實數(shù)解一組實數(shù)解兩組實數(shù)解一組實數(shù)解無實數(shù)解

公切線條數(shù)43210

【解題方法總結(jié)】

關(guān)于圓的切線的幾個重要結(jié)論

()過圓222上一點的圓的切線方程為2.

1xyrP(x0,y0)x0xy0yr

()過圓222上一點的圓的切線方程為

2(xa)(yb)rP(x0,y0)

2

(x0a)(xa)(y0b)(yb)r

()過圓22上一點的圓的切線方程為

3xyDxEyF0P(x0,y0)

xxyy

xxyyD0E0F0

0022

()求過圓222外一點的圓的切線方程時,應(yīng)注意理解:

4xyrP(x0,y0)

①所求切線一定有兩條;

②設(shè)直線方程之前,應(yīng)對所求直線的斜率是否存在加以討論.設(shè)切線方程為

,利用圓心到切線的距離等于半徑,列出關(guān)于的方程,求出值.若求出

yy0k(xx0)kk

的k值有兩個,則說明斜率不存在的情形不符合題意;若求出的k值只有一個,則說明斜率

不存在的情形符合題意.

必考題型全歸納

題型一:直線與圓的位置關(guān)系的判斷

xy

例1.(2024·四川成都·成都七中校考一模)圓C:(x1)2(y1)21與直線l:1

43

的位置關(guān)系為()

A.相切B.相交C.相離D.無法確定

例2.(2024·全國·高三對口高考)若直線axby1與圓x2y21相交,則點Pa,b()

A.在圓上B.在圓外C.在圓內(nèi)D.以上都有可能

22

例3.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知點Px0,y0為圓C:xy2上的動點,則直線

l:x0xy0y2與圓C的位置關(guān)系為()

A.相交B.相離C.相切D.相切或相交

22

變式1.(2024·全國·高三專題練習(xí))直線l:xmy1m0與圓C:x1y29

的位置關(guān)系是()

A.相交B.相切C.相離D.無法確定

變式2.(2024·陜西寶雞·統(tǒng)考二模)直線l:xcosysin1R與曲線C:x2y21

的交點個數(shù)為()

A.0B.1C.2D.無法確定

變式3.(2024·寧夏銀川·銀川一中??级#┲本€kxy14k0kR與圓

(x1)2(y2)225的位置關(guān)系為()

A.相離B.相切C.相交D.不能確定

【解題方法總結(jié)】

判斷直線與圓的位置關(guān)系的常見方法

(1)幾何法:利用d與r的關(guān)系.

(2)代數(shù)法:聯(lián)立方程之后利用Δ判斷.

(3)點與圓的位置關(guān)系法:若直線恒過定點且定點在圓內(nèi),可判斷直線與圓相交.

題型二:弦長與面積問題

例4.(2024·重慶沙坪壩·高三重慶一中??茧A段練習(xí))已知直線l:3xy50與圓C:

22

xy2x6y60交于A,B兩點,則AB.

1

例5.(2024·河南鄭州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知圓C:x2y26x50,直線yx1與圓

3

C相交于M,N兩點,則MN.

2

例6.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知直線l:xmy10與C:x1y24交于A,

8

B兩點,寫出滿足“ABC面積為”的m的一個值.

5

變式4.(2024·江西南昌·高三南昌市八一中學(xué)??茧A段練習(xí))圓心在直線y2x上,與x

軸相切,且被直線xy0截得的弦長為14的圓的方程為.

變式5.(2024·廣東廣州·統(tǒng)考三模)寫出經(jīng)過點(1,0)且被圓x2y22x2y10截得的

弦長為2的一條直線的方程.

變式6.(2024·廣東深圳·??级#┻^點(1,1)且被圓x2y24x4y40所截得的弦

長為22的直線的方程為.

變式7.(2024·湖北黃岡·浠水縣第一中學(xué)??既#┮阎本€l:kxy2k20被圓

C:x2(y1)216所截得的弦長為整數(shù),則滿足條件的直線l有條.

22

變式8.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知A,B分別為圓x1y21與圓x2y24

上的點,O為坐標(biāo)原點,則OAB面積的最大值為.

變式9.(2024·廣東廣州·廣州市從化區(qū)從化中學(xué)校考模擬預(yù)測)已知直線l:xy50與

22

圓C:xy2x4y40交于A,B兩點,若M是圓上的一動點,則△MAB面積的最大

值是.

變式10.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知圓C的方程為(x3)2(y4)225,若直線

l:3x4y50與圓C相交于A,B兩點,則ABC的面積為.

變式11.(2024·全國·高三專題練習(xí))在平面直角坐標(biāo)系xOy中,過點A(0,3)的直線l

6

與圓C:x2(y2)29相交于M,N兩點,若SS,則直線l的斜率為.

△AON5△ACM

變式12.(2024·廣東惠州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)在圓x2y22x6y0內(nèi),過點E0,3的最

長弦和最短弦分別為AC和BD,則四邊形ABCD的面積為.

【解題方法總結(jié)】

弦長問題

l

①利用垂徑定理:半徑r,圓心到直線的距離d,弦長l具有的關(guān)系r2d2()2,這

2

也是求弦長最常用的方法.

②利用交點坐標(biāo):若直線與圓的交點坐標(biāo)易求出,求出交點坐標(biāo)后,直接用兩點間的距

離公式計算弦長.

③利用弦長公式:設(shè)直線,與圓的兩交點,,,,將直線方程

l:ykxb(x1y1)(x2y2)

代入圓的方程,消元后利用根與系數(shù)關(guān)系得弦長:

l1k2|xx|(1k2)[(xx)24xx](1k2).

121212A

題型三:切線問題、切線長問題

例7.(2024·遼寧錦州·??家荒#懗鲆粭l與圓x2y21和曲線yx25都相切的直線

的方程:.

22

例8.(2024·河南開封·統(tǒng)考三模)已知點A(1,0),B(2,0),經(jīng)過B作圓x3y25

的切線與y軸交于點P,則tanAPB.

例9.(2024·全國·高三專題練習(xí))經(jīng)過點1,0且與圓x2y24x2y30相切的直線方

程為.

變式13.(2024·福建寧德·??寄M預(yù)測)已知圓C:x2y22x2y0,直線l的橫縱

截距相等且與圓C相切﹐則直線l的方程為.

變式14.(2024·福建福州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)寫出經(jīng)過拋物線y28x的焦點且和圓

2

x2y14相切的一條直線的方程.

變式15.(2024·重慶·統(tǒng)考模擬預(yù)測)過點P3,2且與圓C:x2y22x4y10相

切的直線方程為

變式16.(2024·湖北·高三校聯(lián)考開學(xué)考試)已知過點P3,3作圓O:x2y22的切線,

則切線長為.

變式17.(2024·江蘇無錫·校聯(lián)考三模)已如P3,3,M是拋物線y24x上的動點(異

22

于頂點),過M作圓C:x2y4的切線,切點為A,則MAMP的最小值為.

變式18.(2024·吉林通化·梅河口市第五中學(xué)??寄M預(yù)測)由直線xy60上一點P

22

向圓C:x3y54引切線,則切線長的最小值為.

變式19.(2024·山西朔州·高三懷仁市第一中學(xué)校??茧A段練習(xí))若在圓C:x2y2r2r0

22

上存在一點P,使得過點P作圓M:x2y1的切線長為2,則r的取值范圍

為.

變式20.(2024·天津濱海新·天津市濱海新區(qū)塘沽第一中學(xué)??寄M預(yù)測)已知圓

M:x2y22ay0(a0)與直線xy0相交所得圓的弦長是22,若過點A3,6作圓M

的切線,則切線長為.

2

變式21.(2024·天津南開·統(tǒng)考二模)若直線kxy2k30與圓x2y14相切,

則k.

變式.(·湖北·高三校聯(lián)考階段練習(xí))已知e22,

222024O1:xy21

e22,過軸上一點分別作兩圓的切線,切點分別是,,當(dāng)

O2:x3y69xPMN

PMPN取到最小值時,點P坐標(biāo)為.

【解題方法總結(jié)】

(1)圓的切線方程的求法

①點,在圓上,

M(x0y0)

法一:利用切線的斜率與圓心和該點連線的斜率的乘積等于,即.

klkOM1kOMkl1

法二:圓心O到直線l的距離等于半徑r.

②點,在圓外,則設(shè)切線方程:,變成一般式:

M(x0y0)yy0k(xx0)

,因為與圓相切,利用圓心到直線的距離等于半徑,解出.

kxyy0kx00k

注意:因為此時點在圓外,所以切線一定有兩條,即方程一般是兩個根,若方程只有一

個根,則還有一條切線的斜率不存在,務(wù)必要把這條切線補上.

(2)常見圓的切線方程

過圓222上一點,的切線方程是2;

xyrP(x0y0)x0xy0yr

過圓222上一點,的切線方程是

(xa)(yb)rP(x0y0)

2.

(x0a)(xa)(y0b)(yb)r

題型四:切點弦問題

2

例10.(2024·浙江·高三浙江省富陽中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))從拋物線y4xy0上一點

22

P作圓C:x5y1得兩條切線,切點為A,B,則當(dāng)四邊形PACB面積最小時直線AB方

程為.

例11.(2024·貴州·高三凱里一中校聯(lián)考開學(xué)考試)已知圓C:x2y22y0,過直線

l:xy10上任意一點P,作圓的兩條切線,切點分別為A,B兩點,則AB的最小值

為.

x2y2

例12.(2024·北京·高三強基計劃)如圖,過橢圓1上一點M作圓x2y22的

94

兩條切線,過切點的直線與坐標(biāo)軸于P,Q兩點,O為坐標(biāo)原點,則△POQ面積的最小值

為()

123

A.B.C.D.前三個答案都不對

234

變式23.(2024·山東泰安·統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知直線l:mxym10(m0)與圓

22

C:xy4x2y40,過直線l上的任意一點P向圓C引切線,設(shè)切點為A,B,若線段

AB長度的最小值為3,則實數(shù)m的值是()

121277

A.B.C.D.

5555

變式24.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知點P在直線l:3x4y330上,過點P作圓

C:(x1)2y24的兩條切線,切點分別為A,B,則圓心C到直線AB的距離的最大值為()

124

A.B.C.1D.

333

變式25.(2024·重慶·統(tǒng)考模擬預(yù)測)若圓C:x2(y2)216關(guān)于直線axby120對

稱,動點P在直線yb0上,過點P引圓C的兩條切線PM、PN,切點分別為M、N,

則直線MN恒過定點Q,點Q的坐標(biāo)為()

A.(1,1)B.(1,1)C.(0,0)D.(0,12)

變式26.(多選題)(2024·全國·高三專題練習(xí))已知圓C:(x3)2y24,點M在拋

2MPQ

物線T:y4x上運動,過點引直線l1,l2與圓C相切,切點分別為P,Q,則下列選項中

能取到的值有()

A.2B.22C.23D.25

2

變式27.(2024·江蘇南京·高三統(tǒng)考開學(xué)考試)過拋物線y8x上一點P作圓

22

C:x2y1的切線,切點為A、B,則當(dāng)四邊形PACB的面積最小時,直線AB的方程

為()

A.2x10B.x10C.2x30D.4x70

【解題方法總結(jié)】

過圓222外一點,作圓的兩條切線,則兩切點所在直線方程為

xyrP(x0y0)

2

x0xy0yr

過曲線上,,做曲線的切線,只需把2替換為,2替換為,x替換

P(x0y0)xx0xyy0y

xxyy

為0,y替換為0即可,因此可得到上面的結(jié)論.

22

題型五:圓上的點到直線距離個數(shù)問題

例13.(2024·貴州貴陽·高三貴陽一中??计谀┤魣AC:x2y212x10y250上有

四個不同的點到直線l:3x4yc0的距離為3,則c的取值范圍是()

A.,17B.17,13C.13,17D.12,18

例14.(2024·陜西咸陽·高三武功縣普集高級中學(xué)??茧A段練習(xí))圓C:

2

x2y2R2R0上恰好存在2個點,它到直線y3x2的距離為1,則R的一個取

值可能為()

A.1B.2C.3D.4

例15.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知圓O:x2+y2=4上到直線l:x+y=a的距離等

于1的點至少有2個,則a的取值范圍為()

A.32,32B.,3232,

C.22,22D.,2222,

222

變式28.(2024·全國·高三專題練習(xí))若圓C1:(x1)(y2)r(r0)上恰有2個點到

直線l:4x3y100的距離為1,則實數(shù)r的取值范圍為()

223222

A.(3,5)B.(4,6)C.,D.,6

555

變式29.(1991·全國·高考真題)圓x22xy24y30上到直線xy10的距離為2的

點共有

A.1個B.2個C.3個D.4個

變式30.(2024·全國·高三專題練習(xí))若圓x2y2r2r0上僅有4個點到直線xy20

的距離為1,則實數(shù)r的取值范圍為()

A.21,B.21,21C.0,21D.0,21

【解題方法總結(jié)】

臨界法

題型六:直線與圓位置關(guān)系中的最值(范圍)問題

22

例16.(2024·湖北·統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知點P在圓O:xy1運動,若對任意點P,在直

π

線l:xy40上均存在兩點A,B,使得APB恒成立,則線段AB長度的最小值是()

2

A.21B.21C.221D.422

例17.(2024·河南洛陽·高三伊川縣第一高中校聯(lián)考開學(xué)考試)已知圓

22

M:x5y516,點N在直線l:3x4y50上,過點N作直線NP與圓M相切于

點P,則△MNP的周長的最小值為.

例18.(2024·河北石家莊·高三校聯(lián)考階段練習(xí))如圖,正方形ABCD的邊長為4,E是邊

AB上的一動點,F(xiàn)GEC交EC于點P,且直線FG平分正方形ABCD的周長,當(dāng)線段BP的

長度最小時,點A到直線BP的距離為.

變式31.(2024·廣東梅州·高三大埔縣虎山中學(xué)??茧A段練習(xí))直線xy20分別與x

1

軸,y軸交于A,B兩點,點P在圓(x2)2(y1)2上,則ABP面積的取值范圍

2

是.

變式32.(2024·上海徐匯·高三上海民辦南模中學(xué)??茧A段練習(xí))若x2y24,則

22

x2y1x1的最小值為.

變式33.(2024·湖北武漢·武漢二中校聯(lián)考模擬預(yù)測)已知圓O:x2y2r2與直線

相切,函數(shù)過定點P,過點P作圓的兩條互相垂直

3x4y100fxloga2x12O

的弦AC,BD,則四邊形ABCD面積的最大值為.

變式34.(2024·遼寧大連·大連二十四中校考模擬預(yù)測)已知a,b,c是平面內(nèi)的三個單位

向量,若ab,則a2c3a2b2c的最小值是.

變式35.(2024·安徽池州·高三池州市第一中學(xué)??茧A段練習(xí))已知

22

M:xy2x2y10,直線l:x2y20,P為l上的動點,過點P作M的切線

PA,PB,切點為A,B,當(dāng)PMAB最小時,直線AB的方程為.

變式36.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知C:(x1)2(y1)23,點A為直線l:y1

上的動點,過點A作直線與C相切于點P,若Q(2,0),則|AP||AQ|的最小值

為.

變式37.(2024·廣東佛山·華南師大附中南海實驗高中??寄M預(yù)測)若直線l1:xmy20

22

與l2:mxy20(mR)相交于點P,過點P作圓C:(x2)(y2)1的切線,切點為M,

則|PM|的最大值為.

變式38.(2024·河南·高三信陽高中校聯(lián)考階段練習(xí))已知函數(shù)fxalnx11aR

22

的圖象恒過定點A,圓O:xy4上兩點Px1,y1,Qx2,y2滿足PAAQR,則

2x1y172x2y27的最小值為.

2

變式39.(2024·四川成都·統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知圓C:x1y29與直線l:

13x1y240(R)交與A,B兩點,當(dāng)|AB|最小值時,直線l的一般式方程

是.

變式40.(2024·北京西城·高三北京市回民學(xué)校??茧A段練習(xí))已知圓

C:x2y24x4y40與直線l:kxyk10相交于A,B兩點,則|AB|的最小值是.

變式41.(2024·寧夏石嘴山·石嘴山市第三中學(xué)??寄M預(yù)測)已知M,N分別是圓

2222

C1:xy4x4y70,圓C2:xy2x0上動點,P是直線xy10上的動點,

則PMPN的最小值為.

變式42.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知實數(shù)x,y滿足:(x2)2(y1)21,則

12

xy

的取值范圍是.

變式43.(2024·福建福州·高三福建省福州格致中學(xué)??计谥校┮阎狝x1,y1,Bx2,y2是

22π

圓O:xy1上兩點,若AOB,則x1y11x2y21的最大值為.

2

變式44.(2024·廣東廣州·高三廣州市白云中學(xué)??计谥校┮阎狿是直線3x4y80上

的動點,PA,PB是圓x2y22x2y10的兩條切線,A,B是切點,C是圓心,那么四

邊形PACB面積的最小值為.

變式45.(2024·全國·高三專題練習(xí))設(shè)A2,0,B2,0,O為坐標(biāo)原點,點P滿足

22

PA|PB|16,若直線kxy60上存在點Q使得PQO,則實數(shù)k的取值范圍

6

為()

,,,

A.4242B.4242

,55,5,5

C.D.

2222

變式46.(2024·四川成都·四川省成都市玉林中學(xué)??寄M預(yù)測)德國數(shù)學(xué)家米勒曾提出

最大視角問題,這一問題一般的描述是:已知點A,B是MON的ON邊上的兩個定點,C是

OM邊上的一個動點,當(dāng)C在何處時,ACB最大?問題的答案是:當(dāng)且僅當(dāng)ABC的外接

圓與邊OM相切于點C時最大,人們稱這一命題為米勒定理.已知點D,E的坐標(biāo)分別是0,1,

π

0,m,F(xiàn)是x軸正半軸上的一動點.若DFE的最大值為,則實數(shù)m的值為()

6

1

A.2B.3C.或mD.2或4

m33

變式47.(2024·新疆烏魯木齊·統(tǒng)考三模)已知直線l:x2y40與x軸和y軸分別交于

A,B兩點,以點A為圓心,2為半徑的圓與x軸的交點為M(在點A右側(cè)),點P在圓上,

當(dāng)MBP最大時,△MPB的面積為()

3648

A.B.8C.2210D.

55

22

變式48.(2024·江西贛州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知圓C:x1y25,圓C是以圓

x2y21上任意一點為圓心,半徑為1的圓.圓C與圓C交于A,B兩點,則當(dāng)ACB最

大時,CC()

A.1B.2C.3D.2

變式49.(2024·上海黃浦·高三上海市敬業(yè)中學(xué)??计谥校┮阎cP在圓

22

x5y516上,點A4,0,B0,2,則錯誤的是()

A.點P到直線AB的距離小于10B.點P到直線AB的距離大于2

C.當(dāng)PBA最小時,PB32D.當(dāng)PBA最大時,PB32

變式50.(2024·廣東珠?!じ叨楹J械谝恢袑W(xué)校考期末)德國數(shù)學(xué)家米勒曾提出過如下

的“最大視角原理”:對定點A、B和在直線l上的動點P,當(dāng)l與△APB的外接圓相切時,

APB最大.若A(0,2),B(0,8),P是x軸正半軸上一動點,當(dāng)P對線段AB的視角最大時,

△APB的外接圓的方程為()

A.(x4)2(y4)225B.(x4)2(y5)216

C.(x5)2(y4)216D.(x4)2(y5)225

【解題方法總結(jié)】

直線上的點與圓上的點的最近或最遠(yuǎn)距離問題,這樣的題目往往要轉(zhuǎn)化為直線上的點與

圓心距離的最近和最遠(yuǎn)距離再加減半徑長的問題.

題型七:圓與圓的位置關(guān)系

例19.(2024·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測)已知直線l:xcosysin102π與圓

22

C:x2y54相切,則滿足條件的直線l的條數(shù)為()

A.2B.3C.4D.5

22

例20.(2024·黑龍江大慶·統(tǒng)考三模)已知直線l是圓C:x2y11的切線,并且

點B3,4到直線l的距離是2,這樣的直線l有()

A.1條B.2條C.3條D.4條

2222

例21.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知圓C1:xy2x0,圓C2:x3y14,

則C1與C2的位置關(guān)系是()

A.外切B.內(nèi)切C.相交D.外離

22

變式51.(2024·全國·高三專題練習(xí))圓C1:xy6x10y20與圓C2:

x2y24x14y40公切線的條數(shù)為()

A.1B.2C.3D.4

222

變式52.(2024·山西·校聯(lián)考模擬預(yù)測)已知圓C1:xyaaa0的圓心到直

22

線xy20的距離為22,則圓C1與圓C2:xy2x4y40的公切線共有()

A.0條B.1條C.2條D.3條

變式53.(2024·甘肅蘭州·蘭州五十九中校考模擬預(yù)測)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知

圓C:x2+y2-4x=0及點A(-1,0),B(1,2),在圓C上存在點P,使得|PA|2+|PB|2=12,則

點P的個數(shù)為()

A.1B.2C.3D.4

變式54.(2024·全國·高三專題練習(xí))在平面直角坐標(biāo)系中,已知兩點O0,0,A3,4

到直線l的距離分別是1與4,則滿足條件的直線l共有()

A.1條B.2條C.3條D.4條

變式55.(2024·湖南常德·常德市一中??级#┮阎獔AC:(x4)2(y3)24和兩點

A(a,0),B(a,0)(a0),若圓C上存在點P,使得APB90,則a的最小值為()

A.6B.5C.4D.3

2222

變式56.(2024·全國·高三專題練習(xí))已知圓C1:x+y+4ax+4a-4=0和圓C2:x+

11

y2-2by+b2-1=0只有一條公切線,若a,b∈R且ab≠0,則+的最小值為()

a2b2

A.3B.8C.4D.9

【解題方法總結(jié)】

已知兩圓半徑分別為,兩圓的圓心距為,則:

r1,r2d

()兩圓外離;

1r1r2d

()兩圓外切;

2r1r2d

()兩圓相交;

3|r1r2|dr1r2

()兩圓內(nèi)切

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