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第04讲直线与圆、圆与圆的位置关系(知识+真题+5类高频考点)(精讲)(教师版)_数学_一轮复习_2025年_2025年高考数学一轮复习精讲精练(知识·题型·分层练,新高考专用)_资料

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文档文本内容

第 04 讲 直线与圆、圆与圆的位置关系
目录
第一部分:基础知识...............................................................................................1
第二部分:高考真题回顾........................................................................................5
第三部分:高频考点一遍过....................................................................................7
高频考点一:直线与圆的位置关系...................................................................7
高频考点二:圆的切线问题............................................................................10
高频考点三:圆弦长问题................................................................................11
高频考点四:圆与圆的位置关系.....................................................................19
高频考点五:圆与圆的公共弦问题.................................................................22
第四部分:新定义题.............................................................................................25
第一部分:基础知识
知识点一:直线与圆的位置关系
1、直线与圆的三种位置关系
直线与圆
的位置关
系的图象 C l C C
l
l
直线与圆的 相交 相切 相离
位置关系
2、判断直线与圆的位置关系的两种方法几何法(优先推荐)
图象
C l C C
d
d
l d
r r r l
位置 相交 相切 相离
关系
判定
方法 ; ; ;
。 。 。
圆心 到直线 的距 圆心 到直线 的距 圆心 到直线 的距
离: 。 离: 。 离: 。
圆与直线相交。 圆与直线相切。 圆与直线相离。
代数法
直线 : ;圆
联立 消去“ ”得到关于“ ”的一元二次函数
① 直线 与圆 相交
② 直线 与圆 相切
③ 直线 与圆 相离
知识点二:圆与圆的位置关系
1、圆与圆的位置关系
(1)圆与圆相交,有两个公共点;
(2)圆与圆相切(内切或外切),有一个公共点;
(3)圆与圆相离(内含或外离),没有公共点.
图象 位置关系 图象 位置关系
外 外
C C 离 C C 切
1 2 1 2相 内
C C 交 C C 切
1 2 1 2
内
C 含
C
2
1
2、圆与圆的位置关系的判定
几何法
设 的半径为 , 的半径为 ,两圆的圆心距为 .
①当 时,两圆相交;
r
C 2 C
1
2
r
1
②当 时,两圆外切;
C C
1 r r 2
1 2
③当 时,两圆外离;
C C
1 2
r r
1 2
④当 时,两圆内切;
r
C
2
C
2
1
r
1⑤当 时,两圆内含.
C r
C 2 2
1
r
1
代数法
设 :
:
联立 消去“ ”得到关于“ ”的一元二次方程 ,求出其
① 与设设 相交
② 与设设 相切(内切或外切)
③ 与设设 相离(内含或外离)
知识点三:直线与圆相交
记直线 被圆 截得的弦长为 的常用方法
1、几何法(优先推荐)
①弦心距(圆心到直线的距离)
②弦长公式:
2、代数法
直线 : ;圆
联立 消去“ ”得到关于“ ”的一元二次函数
弦长公式:
知识点四:圆与圆的公共弦
1、圆与圆的公共弦
圆与圆相交得到的两个交点,这两点之间的线段就是两圆的公共弦.2、公共弦所在直线的方程
设 :
:
联立作差得到: 即为两圆共线方程
知识点五:圆上点到直线的最大(小)距离
设圆心到直线的距离为 ,圆的半径为
①当直线与圆相离时,圆上的点到直线的最大距离为: ,最小距离为: ;
②当直线与圆相切时,圆上的点到直线的最大距离为: ,最小距离为: ;
③当直线与圆相交时,圆上的点到直线的最大距离为: ,最小距离为: ;
第二部分:高考真题回顾
1.(2024·全国·高考真题(甲卷文))已知直线 与圆 交于 两
点,则 的最小值为( )
A.2 B.3 C.4 D.6
【答案】C
【知识点】直线过定点问题、圆的弦长与中点弦
【分析】根据题意,由条件可得直线过定点 ,从而可得当 时, 的最小,结合勾股定
理代入计算,即可求解.
【详解】因为直线 ,即 ,令 ,
则 ,所以直线过定点 ,设 ,
将圆 化为标准式为 ,
所以圆心 ,半径 ,
当 时, 的最小,
此时 .
故选:C
2.(2024·全国·高考真题(新课标Ⅱ卷))抛物线C: 的准线为l,P为C上的动点,过P作
的一条切线,Q为切点,过P作l的垂线,垂足为B,则( )
A.l与 相切B.当P,A,B三点共线时,
C.当 时,
D.满足 的点 有且仅有2个
【答案】ABD
【知识点】切线长、根据抛物线方程求焦点或准线、直线与抛物线交点相关问题
【分析】A选项,抛物线准线为 ,根据圆心到准线的距离来判断;B选项, 三点共线时,先
求出 的坐标,进而得出切线长;C选项,根据 先算出 的坐标,然后验证 是否成立;
D选项,根据抛物线的定义, ,于是问题转化成 的 点的存在性问题,此时考察
的中垂线和抛物线的交点个数即可,亦可直接设 点坐标进行求解.
【详解】A选项,抛物线 的准线为 ,
的圆心 到直线 的距离显然是 ,等于圆的半径,
故准线 和 相切,A选项正确;
B选项, 三点共线时,即 ,则 的纵坐标 ,
由 ,得到 ,故 ,
此时切线长 ,B选项正确;
C选项,当 时, ,此时 ,故 或 ,
当 时, , , ,
不满足 ;
当 时, , , ,
不满足 ;
于是 不成立,C选项错误;
D选项,方法一:利用抛物线定义转化
根据抛物线的定义, ,这里 ,
于是 时 点的存在性问题转化成 时 点的存在性问题,
, 中点 , 中垂线的斜率为 ,
于是 的中垂线方程为: ,与抛物线 联立可得 ,
,即 的中垂线和抛物线有两个交点,即存在两个 点,使得 ,D选项正确.
方法二:(设点直接求解)
设 ,由 可得 ,又 ,又 ,
根据两点间的距离公式, ,整理得 ,
,则关于 的方程有两个解,
即存在两个这样的 点,D选项正确.
故选:ABD
第三部分:高频考点一遍过
高频考点一:直线与圆的位置关系
典型例题
例题1.(23-24高二下·广东梅州·阶段练习)已知圆 ,则直线 与圆C
( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.相交或相切
【答案】A
【知识点】直线过定点问题、判断直线与圆的位置关系
【分析】由直线与圆的方程可知,该直线有定点在圆内,即可得其位置关系.
【详解】 可化为 ,
即该圆圆心为 ,半径为 ,由 可得该直线过定点 ,
有 ,即该定点必在圆内,
故两者位置关系为相交.
故选:A.
例题2.(2024·四川南充·二模)已知圆 ,直线 与圆C( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.相交或相切
【答案】D
【知识点】直线过定点问题、判断直线与圆的位置关系
【分析】根据题意,由直线的方程分析可得直线过定点 ,结合圆的方程分析可得 在圆上,据此由直
线与圆的位置关系分析可得直线与圆一定相交或相切,即可得答案.
【详解】根据题意,直线 的方程为 ,恒过定点 ,
设 为 ,又由圆 ,即 ,
其圆心为 ,半径 ,
由 ,则 在圆 上,
则直线 与圆 相交或相切.
故选:D.
例题3.(23-24高二上·广西南宁·阶段练习)直线 与圆 的位置关系为
( )
A.相交且过圆心 B.相交且不过圆心
C.相切 D.相离
【答案】C
【知识点】判断直线与圆的位置关系
【分析】求出圆心到直线的距离,与半径比较大小,即可得到结论.
【详解】圆 ,即 ,
其圆心坐标为 ,半径为 ,
圆心到直线 的距离 ,
直线与圆的位置关系为相切.
故选:C
练透核心考点
1.(23-24高二上·四川乐山·阶段练习)已知直线 ,圆 ,点 在圆内,
则( )
A.直线l与圆C相交 B.直线l与圆C相切C.直线l与圆C相离 D.不确定
【答案】C
【知识点】判断直线与圆的位置关系、求点到直线的距离
【分析】由题意结合点到直线的距离公式,判断圆心 到直线 的距离与半径的大小关
系,即得答案.
【详解】由题意知点 在圆 内,故 ,
故圆心 到直线 的距离 ,
故直线l与圆C相离,
故选:C
2.(22-23高二上·北京·期中) 轴与圆 的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
【答案】C
【知识点】判断直线与圆的位置关系
【分析】 是以 为圆心 为半径的圆,根据圆心到 轴的距离可判断.
【详解】因为 是以 为圆心 为半径的圆,
圆心 到 轴为 ,
所以 与 轴关系是相离.
故选:C
3.(23-24高二下·上海·期中)已知直线 与圆 ,点 ,则下列
说法错误的是( )
A.若点 在圆 上,则直线 与圆 相切
B.若点 在圆 内,则直线 与圆 相离
C.若点 在圆 外,则直线 与圆 相离
D.若点 在直线 上,则直线 与圆 相切
【答案】C
【知识点】判断直线与圆的位置关系、点与圆的位置关系求参数
【分析】利用点与圆的位置关系和直线与圆的位置关系求解.
【详解】圆心 到直线 的距离 ,
若点 在圆 上, 则 ,所以 , 则直线 与圆 相切,故A正确;若点 在圆 内, 则 ,所以 , 则直线 与圆 相离,故B正确;
若点 在圆 外, 则 ,所以 , 则直线 与圆 相交, 故C错误;
若点 在直线 上, 则 ,即 ,所以 直线 与圆 相切,
故D正确,
故选:C.
高频考点二:圆的切线问题
典型例题
例题1.(2024高二·全国·专题练习)过点 引圆 的切线,则切线方程为
( )
A.
B.
C. 或
D. 或
【答案】D
【知识点】过圆外一点的圆的切线方程
【分析】分斜率存在和斜率不存在两种情况讨论;当斜率不存在时,直线与x轴垂直,只需判断圆心到直
线的距离是否等于半径即可;当斜率存在时,设出直线方程,利用圆心到直线的距离等于半径求出斜率即
可.
【详解】当直线的斜率不存在时,直线方程为 ,
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 ,
即 ,
∵直线与圆相切,
∴圆心到直线的距离等于半径,
即 ,解得 ,
∴所求切线方程为 .
综上,切线方程为 或 .故选:D.
例题2.(2024高二上·江苏·专题练习)已知直线l过点 ,且与圆 相切,求直线l的
方程.
【答案】 或
【知识点】过圆外一点的圆的切线方程
【分析】按直线斜率是否存在分类讨论,利用圆心到直线的距离等于半径,求直线的方程.
【详解】 ,所以点P在圆 外,
当l斜率存在时,设l的方程为 ,即 ,
由 ,得 ,所以切线方程l: ,
当l斜率不存在时,l的方程为 ,与圆 相切,合题意,
综上,直线l的方程为 或 .
练透核心考点
1.(23-24高二上·福建漳州·期末)圆 在点 处的切线方程为 .
【答案】
【知识点】过圆上一点的圆的切线方程
【分析】求出切点与圆心连线的斜率后可得切线方程.
【详解】由题意可知:圆 的圆心为 ,
因为点 在圆 上,故切线必垂直于切点与圆心连线,
而切点与圆心连线的斜率为 ,故切线的斜率为 ,
故切线方程为: ,即 .
故答案为:
2.(23-24高二上·山西大同·阶段练习)过点M(2,4)向圆(x-1)2+(y+3)2=1引切线,求其切线
的方程.
【答案】24x-7y-20=0或x=2.
【知识点】过圆外一点的圆的切线方程
【分析】可判断点M在圆外,分切线斜率是否存在两种情况可求切线的方程.
【详解】由于(2-1)2+(4+3)2=50>1,故点M在圆外.
当切线斜率存在时,设切线方程是y-4=k(x-2),即kx-y+4-2k=0,
由于直线与圆相切,故 ,解得 .所以切线方程为24x-7y-20=0.
又当切线斜率不存在时,直线x=2与圆相切.
综上所述,所求切线方程为24x-7y-20=0或x=2.
高频考点三:圆弦长问题
典型例题
例题1.(24-25高二上·江西赣州·开学考试)若圆C经过点 和 ,且圆心在x轴上,则:
(1)求圆C的方程.
(2)直线 与圆C交于E、F两点,求线段 的长度.
【答案】(1)
(2)
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、圆的弦长与中点弦、求直线交点坐标、求点到直线的距离
【分析】(1)由圆心既在线段 的垂直平分线上,又在x轴上,可联立直线方程求圆心,进而得半径与
圆的方程;
(2)利用几何法,先求圆心到直线的距离,再利用勾股定理求半弦长即可得.
【详解】(1)因为 和 ,线段 的中点为 ,且 ,
则 的垂直平分线方程为 ,由圆的性质可知,圆心在该直线上,
又已知圆心在 轴上,令 ,得 ,
故圆心为 ,半径 ,
则圆圆C的方程为 .
(2)由圆心 到直线 的距离 , .
故线段 的长度为 .
例题2.(23-24高二下·山东菏泽·开学考试)已知点 ,圆 .(1)求过点 的圆的切线方程;
(2)若直线 与圆相交与A,B两点,且弦 的长为 ,求 的值.
【答案】(1) 或
(2)
【知识点】已知圆的弦长求方程或参数、圆的弦长与中点弦、过圆外一点的圆的切线方程、由直线与圆的
位置关系求参数
【分析】(1)由圆的标准方程得到圆心和半径,再分别讨论直线斜率存在与不存在的情况,不存在时由
圆心到直线的距离公式等于半径特殊情况判断;存在时代入点到直线的距离公式求出斜率;
(2)由点到直线的距离公式和弦长公式计算即可.
【详解】(1)
由圆的方程得到圆心 ,半径 ,
当直线斜率不存在时,方程为 ,圆心 到直线 的距离为2,此时直线与圆相切;
当直线斜率存在时,设方程为 ,即 ,
由题意得: ,解得 ,
∴方程为 ,
则过点 的切线方程为 或 .
(2)∵圆心到直线 的距离为 ,
又弦 的长为 ,∴ ,解得: .
故 的值为 .
例题3.(2024高二上·新疆·学业考试)已知圆 的圆心在直线 上,与x轴相切于点 .
(1)求圆 的方程;
(2)过坐标原点 的直线 被圆 截得的弦长为 ,求直线 的方程.
【答案】(1)(2) 或
【知识点】已知圆的弦长求方程或参数、由圆心(或半径)求圆的方程
【分析】(1)设圆 的圆心为 ,半径为 ,根据条件得到 ,即可求解;
(2) ,先求出圆心到直线的距离 ,再根据条件得到 ,即可求解.
【详解】(1)设圆 的圆心为 ,半径为 ,
又圆 的圆心在直线 上,与x轴相切于点 ,所以 ,
故圆 的方程为 .
(2)由题知直线 的斜率存在,设 ,
则圆心 到直线 的距离为 ,又直线 被圆 截得的弦长为 ,
所以 ,化简得到 ,解得 或 ,
所以直线 的方程为 或 .
例题4.(23-24高二上·福建南平·期末)已知圆 的圆心在直线 上且圆 与 轴相切于点
.
(1)求圆 的方程;
(2)已知直线 与圆 相交于 两点,求 的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、圆的弦长与中点弦、圆内接三角形的面积
【分析】(1)设圆心坐标为 ,由题意 ,解方程组得圆心,进一步求得半径即可;
(2)求出圆心到直线 的距离,结合圆的弦长公式求得 即可得解.
【详解】(1)设圆心坐标为 ,
由于圆 的圆心在直线 上且圆 与 轴相切于点 ,
可得 ,解得 ,即圆心坐标为 ,
由于圆 与 轴相切于点 ,则半径 .所以圆 的方程为 .
(2)依题意,圆心 到直线 的距离 ,
因为直线 与圆 相交于 两点,
所以弦长 ,
所以 .
例题5.(23-24高二上·河南·期中)设 为坐标原点,已知 与直线 相
交于 两点.
(1)若 ,求 的值;
(2)过点 的直线 与 相互垂直,直线 与圆 相交于 两点,求四边形 的面积的最大值.
【答案】(1)
(2)7
【知识点】圆内接三角形的面积、由直线与圆的位置关系求参数、基本不等式求和的最小值、平面向量线
性运算的坐标表示
【分析】(1)联立直线 与圆 的方程,由 并利用韦达定理构造方程即可解得 ;
(2)利用弦长公式可分别求得 , ,得出四边形 面积的表达式,利
用基本不等式和函数单调性即可求得四边形面积的最大值为7.
【详解】(1)不妨设 ,且 ,
由 ,可知 ,
联立 与 ,可得 ,
则 ,
即 ;
可得 ,
因为 ,解得 ;(2)如下图所示:
由(1)可知, ,
由 可得 ;
同理可得 ,
设四边形 的面积为 ,
则
易知 ,则 ,当且仅当 时,等号成立,
所以四边形 的面积的最大值为7.
练透核心考点
1.(24-25高二上·天津·阶段练习)已知直线 与圆 相交于 两
点,则 的最小值为( )
A.4 B. C. D.
【答案】B
【知识点】直线过定点问题、圆的弦长与中点弦
【分析】先求出动直线所过的定点,再根据垂径定理可求弦长的最小值.
【详解】由题设可得圆的圆心坐标为 ,半径为 ,
动直线 可化为: ,
故该直线恒过定点 ,因为 ,故定点在圆的内部,故圆心到动直线的距离的最大值为 ,
故 的最小值为 ,
故选:B.
2.(23-24高二下·宁夏吴忠·开学考试)圆 的圆心为 ,且过点 .
(1)求圆 的标准方程;
(2)直线 : 与圆 交 , 两点,且 ,求 .
【答案】(1)
(2)1或
【知识点】圆的弦长与中点弦、由圆心(或半径)求圆的方程
【分析】(1)利用两点间距离公式求出圆的半径,写出圆的标准方程;
(2)求出圆心 到直线 的距离,利用垂径定理列出方程,求出 .
【详解】(1)因为圆的半径 ,
所以圆的标准方程为: .
(2)设圆心 到直线 : 的距离为 ,
则 ,
由垂径定理可得 ,
即 ,解得 或 .
3.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)已知圆 : , .
(1)过点 作圆 的切线 ,求直线 的方程
(2)过点 作直线 与圆 相交,所得弦长不小于 ,求直线 的斜率的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】已知圆的弦长求方程或参数、过圆上一点的圆的切线方程、求点到直线的距离
【分析】(1)运用直线与圆相切的条件 构造方程求解即可;(2)运用垂径定理和勾股定理,结合点到直线距离求解即可.
【详解】(1)点 在圆上,设直线 方程为 ,
因为相切,所以 ,解得 ,
所以直线 的方程为 .
(2)由(1)的 ,设直线与圆交于 , 两点,
所以 ,即 ,即 ,即 ,
即 ,即 ,两边平方得到 ,
即 ,解得 或者 .
则求直线 的斜率的取值范围为 或者 .
4.(23-24高二上·湖北黄石·期末)已知直线 与圆 相切.
(1)求 的值及圆 的方程;
(2)已知直线 与圆 相交于 , 两点,若 的面积为 ,求直线 的方程.
【答案】(1) ,
(2)答案见解析
【知识点】由直线与圆的位置关系求参数、圆内接三角形的面积
【分析】(1)根据直线与圆的位置关系列式求得 ,进而可得圆的方程;
(2)根据面积关系可得 ,分 和 ,结合点到直线的距离公式运算求
解.
【详解】(1)因为圆 ,可知圆心 ,半径 ,且 ,
由题意可得: ,解得 ,此时圆 .
(2)由(1)可知:圆心 ,半径 ,
由题意可知: ,
可得 ,且 ,
若 ,则圆心 到直线 的距离 ,
可得 ,解得 或 ,
此时直线 的方程为 或 ;
若 ,则圆心 到直线 的距离 ,
可得 ,解得 或 ,
此时直线 的方程为 或 ;
综上所述:直线 的方程为 或 或 或 .
5.(23-24高二上·云南临沧·期末)已知圆 .
(1)过点 作圆 的切线,求切线的斜率
(2)直线 与圆 交于 两点, 是 上的动点,求三角形 面积的最大值
【答案】(1)
(2)
【知识点】直线与圆的位置关系求距离的最值、圆内接三角形的面积、圆的弦长与中点弦、过圆外一点的
圆的切线方程
【分析】(1)设出直线方程,利用点到直线的距离列方程求解;
(2)求出圆心到直线距离即可得 以 为底边时,高的最大值,然后求出 ,进而可得面积最大
值.
【详解】(1)显然当切线的斜率不存在时,此时直线方程为 ,圆心 到该直线的距离为7,不等
于半径,则此时不相切,
则切线的斜率存在,设切线方程为 ,即 ,则圆心 到直线 的距离 ,
解得 ;
(2)圆心 到直线 的距离 ,
,
∴三角形 面积的最大值为: .
高频考点四:圆与圆的位置关系
典型例题
例题1.(24-25高二上·江苏连云港·阶段练习)圆 和圆 的位置关系是
( )
A.外离 B.相交 C.外切 D.内含
【答案】C
【知识点】判断圆与圆的位置关系
【分析】计算两圆的圆心之间的距离和半径比较,即得答案.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为3,
圆 的圆心为 ,半径为2,
两圆的圆心距为 ,所以两圆外切.
故选:C
例题2.(23-24高二上·北京丰台·期末)已知圆 与圆 ,则圆 与圆
的位置关系是( )
A.相离 B.相交 C.内切 D.外切
【答案】D
【知识点】由标准方程确定圆心和半径、圆的一般方程与标准方程之间的互化、判断圆与圆的位置关系
【分析】求出两圆的圆心和半径,得到 ,得到两圆外切.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为 ,
圆 ,故圆心 ,半径为 ,则 ,
所以圆 与圆 的位置关系是外切.
故选:D
例题3.(24-25高二上·全国·课后作业)已知圆 ,圆 ,则圆
的位置关系为( )
A.内含 B.外切 C.相交 D.外离
【答案】C
【知识点】判断圆与圆的位置关系
【分析】将两个圆化为圆的一般方程,得其圆心与半径,再根据圆心距与半径和差的关系判断两圆的位置
关系即可.
【详解】圆 ,化为 ,圆心为 ,半径为 ;
圆 ,化为 ,圆心为 ,半径为 .
则两圆心距离为 ,
因为 ,所以圆 与圆 相交.
故选:C.
练透核心考点
1.(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)已知圆 的面积被直线
平分,圆 ,则圆 与圆 的位置关系是( )
A.外离 B.相交 C.内切 D.外切
【答案】D
【知识点】判断圆与圆的位置关系、由直线与圆的位置关系求参数、由标准方程确定圆心和半径
【分析】由直线平分圆求出 ,再判断两圆的位置关系即得.
【详解】由圆 的面积被直线 平分,
得圆 的圆心 在直线 上,即 ,解得 ,
因此圆 的圆心 ,半径 ,
而圆 的圆心 ,半径 ,
显然 ,所以圆 与圆 外切.
故选:D
2.(23-24高二上·浙江宁波·期末)已知圆 : ,圆 : ,则两圆的
位置关系为( )A.内切 B.相交 C.外切 D.外离
【答案】B
【知识点】判断圆与圆的位置关系、由标准方程确定圆心和半径
【分析】将圆的方程化为标准方程,得各自的半径,圆心,结合圆心距满足的条件即可判断.
【详解】由题意圆 : 即圆 : 的圆心,半径分别为 ,
圆 : 即圆 : 的圆心,半径分别为 ,
所以两圆的圆心距满足 ,
所以两圆的位置关系为相交.
故选:B.
3.(23-24高二上·浙江湖州·期末)已知圆 : ( , )与圆 :
,则圆 与圆 的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.外离 D.与m的取值有关
【答案】C
【知识点】判断圆与圆的位置关系
【分析】求出两圆心距离,判断其与两圆半径和的大小即可得答案.
【详解】圆 : ,
即 ,圆心 ,半径 ,
圆 : ,
即 ,圆心 ,半径 ,
所以当 时,
所以圆 与圆 的位置关系是外离.
故选:C.
高频考点五:圆与圆的公共弦问题
典型例题
例题1.(24-25高二上·全国·课后作业)已知圆 与圆 交于 两
点,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】两圆的公共弦长【分析】两圆方程作差可得相交弦所在直线方程,利用垂径定理可求得结果.
【详解】两圆方程作差可得直线 的方程为: ,即 ;
由圆 方程可得其圆心 ,半径 ,
到直线 的距离 , .
故选:B.
例题2.(24-25高二上·江苏南京·阶段练习)圆 : 与圆 : 相交于
、 两点,则 .
【答案】4
【知识点】两圆的公共弦长、相交圆的公共弦方程
【分析】先求出相交弦所在直线的方程,然后根据圆的弦长的求法求解即可.
【详解】由圆 : 与圆 : ,
两圆相减得公共弦 所在直线方程为: ,
有圆 : ,可得圆心 ,半径 ,
所以圆心 到直线 的距离 ,
所以 .
故答案为:4.
例题3.(23-24高二下·河北张家口·开学考试)已知圆 是以点 和点 为直径端点的圆,圆 是
以点 和点 为直径端点的圆.
(1)求圆 , 的方程;
(2)已知两圆相交于 , 两点,求直线 的方程及公共弦 的长.
【答案】(1) : , :
(2) ,
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、相交圆的公共弦方程、两圆的公共弦长
【分析】(1)求出圆心及半径即可得圆的方程;
(2)联立两圆方程,即可求出两圆交点坐标,即可得直线 的方程及公共弦 的长.
【详解】(1) 的圆心为 ,半径 ,故 : ,
的圆心为 ,半径 ,故 : ;(2)联立 ,解得 或 ,
则 ,则 , .
练透核心考点
1.(23-24高二下·山西太原·阶段练习)若过点 向圆C: 作两条切线,切点分别为A,B,
则直线AB的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、相交圆的公共弦方程
【分析】求出以 为直径的圆的方程,再与已知圆的方程相减即得公共弦 所在直线的方程.
【详解】过点 向圆 作两条切线,切点分别为 、 ,则 ,
于是点 、 在以 为直径的圆上,而 ,则 的中点为 , ,
因此以 为直径的圆 方程为 ,
圆 与圆 方程相减,得公共弦 所在直线的方程为 ,
所以直线AB的方程为 .
故选:A
2.(24-25高二上·全国·课后作业)已知圆 与圆 相交,则相
交弦的长为 .
【答案】
【知识点】相交圆的公共弦方程、两圆的公共弦长
【分析】运用两圆相交得到相交弦直线方程,再借助垂径定理和勾股定理计算即可.
【详解】设两圆相交弦所在直线为 ,则直线 的方程为 ,即 到直线 的距离 ,则相交弦的长为 .
故答案为:
3.(2024高三下·全国·专题练习)过点 作曲线 的两条切线,切点分别为 ,则
直线 的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】相交圆的公共弦方程
【分析】根据题意,求得以 为直径的圆的方程,结合两圆的公共弦方程的求法,即可求解.
【详解】由曲线 ,可化为 ,可得圆心 ,半径为 ,
因为 分别切圆 于 ,所以 四点在以 为直径的圆 ,半径为 ,
故圆的方程为: ,即 上,
两圆的方程相减,可得两圆公共弦所在直线的方程为 ,
即直线 的方程为 .
故选:A.
第四部分:新定义题
1.(23-24高二下·江苏南京·开学考试)设点 分别为函数 图象上一点,
定义 为 两点间欧几里得距离, 为 两点
间曼哈顿距离.
(1)证明 ;
(2)设函数 ,求 的最小值;
(3)设 为正实数,函数 ,对于函数图象上的点 有 的最小值
为4,求 的取值.
【答案】(1)证明见解析
(2)(3)
【知识点】解含参数的绝对值不等式、由导数求函数的最值(含参)、由函数在区间上的单调性求参数、
圆上点到定直线(图形)上的最值(范围)
【分析】(1)对 进行平方后作差比较大小,即可得到 的大小关系;
(2)设与 平行与 有公共点的直线为 ,结合 与
的图象求出 的最小值.
(3)由 过定点 ,当 时, 为 图象上的点,此时
,且 , 时满足 .因此只需满足图象上的其他点的曼哈顿距离不小于
4即可,故利用取绝对值分类讨论进行解答.
【详解】(1)由 ,
,
,
,
.
(2)
由 的图象是以 为圆心,1为半径在 轴上方的半圆,
设与 平行与 有公共点的直线为 ,
直线 与 的公共点 到 上的点 的曼哈顿距离:
结合图形知 , ,
,即 取最大值时, 取得最小值.
当原点 到直线 的距离为: ,即直线 与 相切时,取最大值 , 的最小值.
联立 与
此时切点 ,即 与 任意一点 的曼哈顿距离为 .
.
(3) 过定点 ,当 时, 为 图象上的点,
此时 ,即 , 时满足
.
函数 ,对于函数图象上的点 有 的最小值为4,
只需 ,求 的值即可.
当 时,
, 此时没有 能使 恒成立;
当 时,
要使 ,则 ,即
构造函数 ,等价于求 取何值时 恒成立.
, 时, ,
时, , 在 上单调递减;
时, , 在 上单调递增.,
构造函数 ,
, , ,
时, , 在 上单调递增;
时, , 在 上单调递减.
,
因此要使 ,则 .
结合图象当 时,也满足 .
因此, .
【点睛】关键点点睛:解答本题的关键在于理解曼哈顿距离或绝对值距离的定义,并根据此定义去解答问
题,特别是第三问的解答,要注意分情况讨论,判断函数的单调性,求解最值,最后求出参数 的值.