文档文本内容
第04讲 直线与圆、圆与圆的位置关系
1.直线Ax+By+C=0与圆(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)的位置关系的判断
位置关系 相交 相切 相离
公共点个数 2个 1个 0个
判 几何法:设圆心到直线的距离d= d<r d=r d>r
定
方
代数法:由
法 Δ>0 Δ=0 Δ<0
消元得到一元二次方程根的判别式Δ
2.圆与圆位置关系的判定
(1)几何法
若两圆的半径分别为r,r,两圆的圆心距为d,则两圆的位置关系的判断方法如下:
1 2
位置关系 外离 外切 相交 内切 内含
图示
d与r,r d=|r-r| 0≤d<|r-r|
1 2 1 2 1 2
d> r+r d=r+r |r-r|<d< r+r
1 2 1 2 1 2 1 2
的关系 (r≠r) (r≠r)
1 2 1 2
(2)代数法
通过两圆方程组成方程组的公共解的个数进行判断.
――→一元二次方程
一.直线与圆的位置关系
例1.(1)直线 与圆 的位置关系是( )A.相交且过圆心 B.相切
C.相离 D.相交但不过圆心
【答案】D
【分析】根据圆心到直线的距离与半径的大小比较,即可判断圆与直线的位置关系.
【详解】圆心坐标为 ,半径 ,圆心到直线 的距离 ,
又因为直线不过圆心,所以直线与圆相交但不过圆心.
故选:D
(2)直线kx-y+2-k=0与圆x2+y2-2x-8=0的位置关系为( )
A.相交、相切或相离 B.相交或相切
C.相交 D.相切
【答案】C
【分析】方法一:求出直线过的定点,确定定点在圆内部,确定直线与圆相交;
方法二:求出圆的圆心和半径,从而利用点到直线距离公式确定圆心到直线距离,与半径比较得到直线与
圆相交.
【详解】方法一:直线kx-y+2-k=0的方程可化为k(x-1)-(y-2)=0,
该直线恒过定点(1,2).
因为 ,
所以点(1,2)在圆x2+y2-2x-8=0的内部,
所以直线kx-y+2-k=0与圆x2+y2-2x-8=0相交.
方法二:圆的方程可化为(x-1)2+y2=32,所以圆的圆心为(1,0),半径为3.
圆心到直线kx-y+2-k=0的距离为 = ,
所以直线与圆相交.
故选:C
(3)已知点M(a,b)在圆O:x2+y2=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
【答案】B
【详解】因为M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,
所以a2+b2>1,而圆心O到直线ax+by=1的距离d==<1.
所以直线与圆相交.【复习指导】:判断直线与圆的位置关系的常见方法
(1)几何法:利用d与r的关系.
(2)代数法:联立方程之后利用Δ判断.
(3)点与圆的位置关系法:若直线恒过定点且定点在圆内,可判断直线与圆相交.
(4)已知圆 上仅存在一个点到直线 的距离为1,则实数a的值为( )
A.-2 B. C.-1 D.0
【答案】D
【分析】写出圆的标准形式确定圆心和半径,求圆心到直线距离 并结合已知,判断 与半径的关系求实
数a.
【详解】由圆的标准方程为 ,则圆心为 ,半径为 且 ,
又 到 的距离 ,
所以要使圆上仅有一点到直线距离为1,只需 且 ,则 .
故选:D
(5)已知圆 与直线 相切,则( )
A. B.
C. ,或 D. ,或
【答案】A
【分析】由直线与圆相切,根据 即可求得,要注意斜率为0的情况.
【详解】将 化为标准形式为 ,所以圆心 ,半径 ,因为
与直线 相切, 当 时, 不合题意; 当 时,由 得,.
故选:A
二.圆的切线、弦长问题
命题点1 圆的切线问题
例2.(1)过点 作圆 的切线,则切线方程为( )
A. B. C. D. 或
【答案】C
【分析】讨论直线斜率,由相切关系及点线距离公式求斜率,进而写出切线方程.
【详解】由圆心为 ,半径为 ,
斜率存在时,设切线为 ,则 ,可得 ,
所以 ,即 ,
斜率不存在时 ,显然不与圆相切;
综上,切线方程为 .
故选:C
(2)与3x+4y=0垂直,且与圆(x-1)2+y2=4相切的一条直线是( )
A.4x-3y=6 B.4x-3y=-6
C.4x+3y=6 D.4x+3y=-6
【答案】B
【详解】设与直线3x+4y=0垂直的直线方程为l:4x-3y+m=0,
直线l与圆(x-1)2+y2=4相切,则圆心(1,0)到直线l的距离为半径2,即=2,
所以m=6或m=-14,所以4x-3y+6=0,或4x-3y-14=0,结合选项可知B正确.
(3)从圆 外一点 向圆引切线,则此切线的长是( )
A. B.2 C. D.
【答案】B【分析】利用勾股定理可求切线长.
【详解】
设切点为 ,圆心为 ,连接 ,则 ,
而 ,
故选:B .
(4)过点 作圆 的切线交坐标轴于点 、 ,则 _________.
【答案】
【分析】求出切线方程,可求得点 、 的坐标,利用平面向量数量积的坐标运算可求得结果.
【详解】圆 的圆心为 , ,
因为 ,则点 在圆 上,所以, ,
所以,直线 的斜率为 ,故直线 的方程为 ,即 ,
直线 交 轴于点 ,交 轴于点 ,
所以, , ,因此, .
故答案为: .
(5)若斜率为 的直线与 轴交于点 ,与圆 相切于点 ,则 ____________.
【答案】
【分析】设直线 的方程为 ,则点 ,利用直线 与圆 相切求出 的值,
求出 ,利用勾股定理可求得 .
【详解】设直线 的方程为 ,则点 ,由于直线 与圆 相切,且圆心为 ,半径为 ,
则 ,解得 或 ,所以 ,
因为 ,故 .
故答案为: .
(6)已知过点 的直线与圆C: 相切,且与直线 垂直,则实数a的
值为___________.
【答案】
【分析】先根据直线与圆的相切关系求出过点 的直线的斜率,再根据垂直关系求出实数a的值.
【详解】当过点 的直线斜率不存在时,直线方程为 ,此时圆心 到直线 的距离为
,不相切,舍去
当斜率存在时,设直线为 ,则由 ,解得: ,又与直线 垂
直,所以 ,解得:
故答案为:
(7)已知圆 .求满足下列条件的切线方程.
(i)过点 ;
(ii)过点 .
【答案】(i)
(ii) 或【分析】(i)由题知点 在圆 ,且切线斜率存在,进而根据切线与直线 垂直求得切线
斜率,最后根据点斜式求解即可;
(ii)根据题意,分斜率不存在和存在两种情况讨论求解即可.
【详解】(i)解:因为圆 的圆心为 ,半径为 ,点 在圆 上,
所以过点 的切线斜率存在,且其与直线 垂直,
因为 ,所以,所求切线的斜率为 ,
所以,所求切线方程为 ,即: .
(ii)解:因为圆 的圆心为 ,半径为 ,
所以,当过点 的切线斜率不存在时,其方程为 ,满足题意;
当切线斜率存在时,设斜率为 ,则其方程为 ,即 ,
所以,圆心 到切线的距离为 ,解得 ,
所以,切线方程为 ,即: .
综上,所求切线方程为 或
【复习指导】:求过某一点的圆的切线方程
(1)点(x,y)在圆上.
0 0
①先求切点与圆心连线的斜率k,再由垂直关系得切线的斜率为-,由点斜式可得切线方程.
②如果斜率为零或不存在,则由图形可直接得切线方程y=y 或x=x.
0 0
(2)点(x,y) 在圆外.
0 0
①设切线方程为y-y=k(x-x),由圆心到直线的距离等于半径建立方程,可求得k,也就得切线方程.
0 0
②当用此法只求出一个方程时,另一个方程应为x=x,因为在上面解法中不包括斜率不存在的情况.
0
③过圆外一点的切线有两条.一般不用联立方程组的方法求解.
命题点2 弦长问题例3.(1)已知圆C的圆心在直线 上,且与直线 相切于点 ,则圆
C被直线 截得的弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设圆心为 ,根据题意建立方程组解出圆心,半径,再求出圆心到直线的距离,利用弦心距、
半径、半弦长间的关系求解即可.
【详解】设圆心为 ,
则有 ,解得 .
则圆心为 ,半径 ,
则圆心到直线 距离 ,
则弦长 .
故选:D
(2)已知直线 与圆 相交于 两点,则 的面积为( )
A. B. C. D.5
【答案】B
【分析】求出圆心和半径,由垂径定理得到 ,从而求出 的面积.
【详解】圆 的方程为 ,故圆心坐标为 ,半径 ,点 到线段 的距离为 ,
故 ,
的面积 .
故选:B.
(3)(多选)已知圆M的一般方程为x2+y2-8x+6y=0,则下列说法中正确的是( )
A.圆M的圆心为(4,-3)
B.圆M被x轴截得的弦长为8
C.过原点的最短弦长为8
D.圆M被y轴截得的弦长为6
【答案】ABD
【详解】圆M的一般方程为x2+y2-8x+6y=0,
则(x-4)2+(y+3)2=25.圆的圆心坐标为(4,-3),半径为5.过原点的最短弦长为6,选项C不正确.ABD
均正确.
(4)设直线 与圆 相交所得弦长为 ,则 _____
【答案】0
【分析】由圆的弦长公式可解.
【详解】依题意,圆心 到直线 的距离 ,
由圆的弦长公式: ,可得 ,解得 .
故答案为:0
(5)已知直线 ,直线 过点 且与直线 相互垂直,圆 ,若直
线 与圆C交于M,N两点,则 _________.
【答案】
【分析】根据题意求得直线 的方程为 ,以及圆C的圆心坐标和半径,结合圆的弦长公式,即可求解.
【详解】由直线 ,可得斜率 ,
因为 且直线 过点 ,所以直线 的斜率为 ,
所以 的方程为 ,
又由圆 ,即 ,
可得圆 的圆心坐标为 ,半径为 ,
则圆心 到直线 的距离为 ,
所以弦长 .
故答案为: .
【复习指导】:直线与圆相交时的弦长求法
几何法 利用圆的半径r,圆心到直线的距离d,弦长l之间的关系r2=d2+2解题
若直线与圆的交点坐标易求出,求出交点坐标后,直接用两点间距离公式计算弦
代数法
长
设直线l:y=kx+b与圆的两交点为(x,y),(x,y),将直线方程代入圆的方程,
1 1 2 2
弦长公式法 消元后利用根与系数的关系得弦长
l=|x-x|=
1 2
(6)已知圆心在 轴正半轴上的圆 过原点 ,且与直线 相交所得的弦长为 ,则圆 的标准
方程为__________________.
【答案】
【分析】设 ,则圆 的半径 ,求出圆心到直线的距离,利用勾股定理得到方程,求出
,即可得解.【详解】设 ,则圆 的半径 ,点 到直线 的距离 ,
所以 ,即 ,
解得 或 (舍去),
所以 的标准方程为 .
故答案为:
【复习指导】:(1)判断直线与圆的位置关系常用几何法.
(2)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.
(3)圆的切线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.
三.圆与圆的位置关系
命题点1 圆与圆的位置关系
例4.(1)圆 与圆 的交点坐标为( )
A. 和 B. 和
C. 和 D. 和
【答案】C
【分析】联立两圆的方程,解方程组,即可求得答案.
【详解】由 ,可得 ,即 ,
代入 ,解得 或 ,
故得 或 ,
所以两圆的交点坐标为 和 ,故选:C
(2)已知圆 与圆 外切,则实数 ( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】根据两圆相外切时,两圆圆心距等于半径和,即可得解.
【详解】圆 的圆心 ,半径为 ,
圆 的圆心 ,半径为1,
因为圆 与圆 外切,所以 ,所以 .
故选:B.
(3)已知圆 的圆心在直线 上,点 与 都在圆 上,圆 ,
则 与 的位置关系是___________.
【答案】相交
【分析】利用待定系数法求得圆 的标准方程,求出圆心距 ,与两圆的半径和、差比较即可得出结
论.
【详解】设圆 的标准方程为 ,
因为圆心 在直线 上,且该圆经过 与 两点,
列方程组 ,解得 ,
即圆 的标准方程为 ,圆心 ,半径 ,
又圆 ,圆心 ,半径 ,
∴ ,又 , ,而 ,∴ 与 的位置关系是相交.
故答案为:相交.
【复习指导】:判断两圆的位置关系的两种方法
(1)几何法:将两圆的圆心距d与两圆的半径之差的绝对值,半径之和进行比较,进而判断出两圆的位置关
系,这是在解析几何中主要使用的方法.
(2)代数法:将两圆的方程组成方程组,通过解方程组,根据方程组解的个数进而判断两圆位置关系.一般
不采用代数法.
(4)写出一个半径为1,且与圆 和圆 均外切的圆的方程__________.
【答案】 或 (填一个即可)
【分析】根据两圆外切满足的关系即可列方程求解.
【详解】设所求圆的圆心为 ,则由外切关系可得 ,
化简得 ,解得 或 ,故满足条件的圆的圆心为 或 ,
故答案为:
(5)已知曲线 ,圆 ,当曲线C与圆M有3个公共点时
______
【答案】4或5
【分析】由题可得 表示两条直线,利用点到直线的距离公式及直线与圆的位置关系即得.
【详解】由 ,得 ,
则 表示两条直线,其方程分别为 与 ,
因为 可知圆心 ,
∴直线 与圆 相交,又 到直线 的距离 ,
所以当 时,直线 与圆 相切, 与圆 有3个公共点;
当直线 与圆 相交,且其中一个交点为原点时, ,符合题意;
综上, 或 .
故答案为:4或5.
命题点2 圆的公共弦
例5.(1)已知圆 与圆 的公共弦长为2,则m的值为
( )
A. B. C. D.3
【答案】A
【分析】根据圆的圆心和半径公式以及点到直线的距离公式,以及公共线弦方程的求法即可求解.
【详解】联立 和 ,
得 ,由题得两圆公共弦长 ,
圆 的圆心为 ,半径 为 ,
圆心 到直线 的距离为 ,
所以 ,
平方后整理得,
,
所以 或 (舍去);
故选:A.
(2)圆 : 与圆 : 的公共弦长为________.【答案】
【分析】首先求出两圆公共弦方程,利用点到直线距离公式求出圆心到直线距离即可得出弦长.
【详解】由题意可知,两圆方程相减可得公共弦方程为 ,
圆 的标准方程为 ,其圆心 ,半径 ;
圆心 到公共弦 的距离
所以公共弦长为 .
故答案为:
【复习指导】:公共弦长的求法
①代数法:将两圆的方程联立,解出交点坐标,利用两点间的距离公式求出弦长.
②几何法:求出公共弦所在直线的方程,利用圆的半径、半弦长、弦心距构成的直角三角形,根据勾股定
理求解.
(3)圆 与圆 的公共弦所在直线方程为___________.
【答案】
【分析】判断两圆相交,将两圆方程相减即可求得答案.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为 ,
圆 的圆心为 ,半径为 ,
则 ,则两圆相交,
故将两圆方程相减可得: ,即 ,
即圆 与圆 的公共弦所在直线方程为 ,
故答案为:
【复习指导】:两圆的公共弦问题:
若圆C :x2+y2+Dx+Ey+F =0与圆C :x2+y2+Dx+Ey+F =0相交,则两圆公共弦所在的直线方程
1 1 1 1 2 2 2 2
为(D-D)x+(E-E)y+F-F=0.
1 2 1 2 1 2
即若两圆相交,则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2,y2项得到.(4)已知圆 与圆 的公共弦经过点M,则 __________.
【答案】
【分析】根据两圆的方程可得公共弦方程,然后根据点M在直线上即得.
【详解】因为圆 的圆心 ,圆 ,
所以两圆的公共弦所在的直线的方程为 ,即 ,
所以 ,所以 .
故答案为; .
命题点2 圆的公切线
例6.(1)圆 与圆 的公切线的条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】先判断圆与圆的位置关系,从而可确定两圆的公切线条数.
【详解】圆 的圆心坐标为 ,半径为5;
圆 的圆心坐标为 ,半径为3,
所以两圆的圆心距为 ,
因为 ,所以两圆相交,
所以两圆的公切线有2条.
故选:B.
(2)(多选)已知 , ,则下列说法正确的是( )
A.若 ,两圆的公切线过点B.若 ,两圆的相交弦长为
C.若两圆的一个交点为 ,分别过点 的两圆的切线相互垂直,则
D.若 时,两圆的位置关系为内含
【答案】AD
【分析】当 时,根据两圆半径比可确定Q的位置,可判断A;由两圆方程作差可得公共弦所在直线方
程确定B的正误,根据两圆交点处的切线垂直可知两圆圆心距,半径可构成直角三角形即可判断C;通过
圆心距与半径差的大小关系可判断D.
【详解】当 时,两圆公切线分别与 , 切于点 , ,交 轴于点 ,
,故 ,故A正确;
当 时,两圆公共弦所在的直线方程可由两圆方程相减得到,相交弦直线方程为 ,相交弦长为
,故B错误;
若 ,则 ,故C错误;
当 时, ,故两圆关系是内含,D正确.
故选AD.
(3)已知圆 与圆 恰有两条公切线,则实数 的取值范围
________.【答案】
【分析】根据两圆相交,列出不等关系,即可求得结果.
【详解】由 ,即 ,
可知圆 的圆心为 ,半径为 ;
因为圆 与圆 恰有两条公切线,所以圆 与圆 相交,
则 ,∵ ,
解得: ,即 的取值范围是 .
故答案为: .
(4)写出与圆 和 都相切的一条直线方程____________.
【答案】 或 中任何一个答案均可
【分析】先判断两圆的位置关系,可知公切线斜率存在,方程可设为 ,根据圆心到直线的距离等
于半径列出方程组,解之即可得出答案.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为 ,
圆 的圆心为 ,半径为 ,
则 ,
所以两圆外离,
由两圆的圆心都在 轴上,则公切线的斜率一定存在,
设公切线方程为 ,即 ,
则有 ,解得 或 或 或所以公切线方程为 或 .
故答案为: .(答案不唯一,写其它三条均可)
1.圆x2+y2-2x+4y=0与直线2x+y+1=0的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.以上都有可能
【答案】C
【分析】利用圆心到直线的距离与半径的大小关系,判断圆x2+y2-2x+4y=0与直线2x+y+1=0的位置关
系即可.
【详解】圆x2+y2-2x+4y=0的圆心坐标为 ,半径
圆心 到直线2x+y+1=0的距离
由 ,可得圆与直线的位置关系为相交.
故选:C
2.当圆 截直线 所得的弦最长时,则m的值为( )
A. B.-1 C.1 D.
【答案】C
【分析】由题意只需直线过圆心,所截得的弦为直径最长,将圆心坐标代入方程求参数即可.
【详解】要使直线与圆所得弦最长,则直线必过圆心 ,
所以 ,可得 .
故选:C
3.若直线 与圆 相离,则过点 的直线与圆 的位置关系是( )A.相离 B.相切 C.相交 D.不确定
【答案】C
【分析】根据题意,求出圆心 到直线 的距离大于半径,得到 ,故点 在圆
内,进而判断结果.
【详解】因为直线 与圆 相离,
所以圆心 到直线 的距离大于半径,
即 ,所以 ,故点 在圆内,
所以过点 的直线与圆 相交,
故选:C.
4.直线 和圆 的位置关系为( )
A.相交 B.相切或相交 C.相离 D.相切
【答案】A
【分析】根据直线与圆的位置关系列式判断.
【详解】由 ,得 ,
所以圆心为 ,半径为 .
因为圆心 到直线 的距离为
,
所以直线 和圆 相交.
故选:A
5.若过点(2,1)的圆与两坐标轴都相切,则圆心到直线 的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B【分析】由题意可知圆心在第一象限,设圆心的坐标为 ,可得圆的半径为 ,写出圆的标准方
程,利用点 在圆上,求得实数 的值,利用点到直线的距离公式可求出圆心到直线 的距
离.
【详解】由于圆上的点 在第一象限,若圆心不在第一象限,
则圆与至少与一条坐标轴相交,不合乎题意,所以圆心必在第一象限,
设圆心的坐标为 ,则圆的半径为 ,
圆的标准方程为 .
由题意可得 ,
可得 ,解得 或 ,
所以圆心的坐标为 或 ,
圆心 到直线 的距离均为 ;
圆心 到直线 的距离均为
圆心到直线 的距离均为 ;
所以,圆心到直线 的距离为 .
故选:B.
【点睛】本题考查圆心到直线距离的计算,求出圆的方程是解题的关键,考查计算能力,属于中等题.
6.已知直线 与圆 交于 两个不同点,则当弦 最短时,圆
与圆 的位置关系是( )
A.内切 B.相离 C.外切 D.相交【答案】D
【分析】由直线 过定点 且定点在圆 内,当弦 最短时直线 垂直 ,根据
斜率乘积为 求出 ,进而求出圆 的方程,再根据圆心距与两圆半径的关系确定答案.
【详解】易知直线 过定点 ,弦 最短时直线 垂直 ,
又 ,所以 ,解得 ,
此时圆 的方程是 .
两圆圆心之间的距离 ,
又 ,所以这两圆相交.
故选:D.
7.已知点 在圆 上运动,则 的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将 看作时圆上的点 到点 的直线的斜率的最小值即可求解.
【详解】 看作圆上的点 到点 的直线的斜率的相反数.
当经过点 的直线与上半圆相切时,切线斜率最小,
设切线方程为 ,所以圆心到切线的距离等于半径,故 ,解得 故当
时,切线斜率最小,此时 最大,最大值为 ,
故选:C8.已知直线 经过点 ,且 与圆 相切,则 的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】直线 经过点 ,且 与圆 相切可知 ,再使用点斜式即可.
【详解】直线 经过点 ,且 与圆 相切,则 ,
故直线 的方程为 ,即 .
故选:A.
9.过直线 上的点作圆 的切线,则切线长的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】要切线长最小,就要直线上的点到圆心的距离最小,则此最小值为圆心到直线的距离,利用点到
直线的距离公式求出圆心到直线的距离,再利用勾股定理可求出切线长的最小值.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为 ,因为圆心 到直线 的距离 ,
所以切线长最小值为 .
故选:B
10.已知直线 及圆 ,过直线l上任意一点P作圆C的一条切线PA,A
为切点,则 的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,由切线长公式可得 ,据此可得当 取得最小值时,
取得最小值,又由 的最小值即点C到直线l的距离,计算可得答案.
【详解】根据题意,圆 的圆心C(-1,-2),半径r= 2,
过直线 上任意一点P向圆引切线PA,切点为A
则 ,
当 取得最小值时, 取得最小值,
又由 的最小值即点C到直线l的距离 ,
取得最小值为 .
故选:A
11.若直线 与圆 相切,则 的值是( )A.-2或12 B.2或-12 C.-2或-12 D.2或12
【答案】C
【分析】解方程 即得解.
【详解】解:由题得圆的圆心坐标为 半径为1,
所以 或 .
故选:C
12.一条光线从点(-2,-3)射出,经y轴反射后与圆 相切,则反射光线所在直线
的斜率为( )
A. 或 B. 或 C. 或 D. 或
【答案】D
【分析】求出点 关于 轴的对称点,由对称点作圆的切线,即为反射光线所在直线,求出切线斜率
即得.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为1,
根据光的反射原理知,反射光线的反向延长线必过点 关于y轴的对称点 ,
易知反射光线所在直线的斜率存在,设为k,则反射光线所在直线的方程为 ,即
,
由反射光线与圆 相切,可得 ,整理得 ,解得
或 .
故选:D.
13.若曲线y= 与直线y=k(x-2)+4有两个交点,则实数k的取值范围是( )A. B. C.(1,+∞) D.(1,3]
【答案】A
【分析】画出图象,转化为直线与半圆的交点问题,数形结合来进行求解.
【详解】根据题意画出图形,如图所示.由题意可得,曲线y= 的图象为以(0,0)为圆心,2为半径
的半圆,直线l恒过A(2,4),由图当直线l与半圆相切时,圆心到直线l的距离d=r,即 =2,解
得k= ;当直线l过B点时,直线l的斜率k= ,则直线l与半圆有两个不同的交点时,实数k
的取值范围为 .
故选:A.
14.若直线 与圆 相切,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用圆心到直线的距离等于圆的半径即可求解.
【详解】由题得圆的圆心坐标为(0,0),所以 .
故选C
【点睛】本题主要考查直线和圆的位置关系,意在考查学生对该知识的理解掌握水平,属于基础题.
15.过圆 上一点 作圆 的两条切线,切点分别为 , ,若 ,则
实数 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】取圆 上任意一点P,过P作圆 的两条切线 , ,根据题中条
件,求出 ,进而可求出结果.
【详解】取圆 上任意一点P,
过P作圆 的两条切线 , ,
当 时, 且 , ;
则 ,所以实数 .
故选:C.
【点睛】本题主要考查求由直线与圆相切求参数,属于基础题型.
16.已知 为圆 内一定点,过点P且被圆所截得的弦最短的直线方程为( )A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】当OP和直线垂直时,弦最短,计算斜率得的直线方程.
【详解】由题意可得,当OP和直线垂直时,弦最短,
直线的斜率为 .
故满足条件的直线方程为 ,即 .
故选:C.
17.已知圆 与圆 只有一个公共点,则 ( )
A.1 B.4 C.9 D.1或9
【答案】D
【分析】将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,依题意两圆相内切,则圆心距等于半径之差
的绝对值,即可得到方程,解得即可.
【详解】圆 ,即 ,圆心为 ,半径 ,
圆 ,圆心 ,半径为 ,
所以
因为两圆只有一个公共点,所以两圆相外切或相内切,
显然两圆不能相外切,
所以 ,即 ,解得 或 .
故选:D
18.已知圆 ,则下列说法正确的是( )
A.点 在圆 内B.若圆 与圆 恰有三条公切线,则
C.直线 与圆 相离
D.圆 关于 对称
【答案】B
【分析】由点与圆的位置关系判断A;由两圆外切,结合圆与圆的位置关系判断B;由距离公式判断C;由
圆心 不在直线 上判断D.
【详解】圆 可化为 ,圆心为 ,半径为 .
对于A:因为 ,所以点 在圆 外,故A错误;
对于B:若圆 与圆 恰有三条公切线,则两圆外切,
圆 可化为 ,圆心为 ,
半径为 ,因为 ,所以 ,
解得 ,故B正确;
对于C: 到直线 的距离为 ,则直线
与圆 相切,故C错误;
对于D:显然圆心 不在直线 上,则圆 不关于
对称,故D错误;
故选:B
19.已知圆 和圆 ,其中 ,则使得两圆相交的一个充分不必要条件可
以是( )
A. B. C. D.
【答案】C【分析】根据圆与圆的位置关系求参数范围,结合充分、必要性定义确定答案即可.
【详解】由 且半径 , 且半径 ,结合a大于0,
所以 时,两圆相交,则 ,
由选项可得A选项为 的充要条件;
B、D选项为 的必要不充分条件;
C选项为 的充分不必要条件;
故选:C
20.已知圆 与圆 交于A,B两点,则四边形 的面积为( )
A.12 B.6 C.24 D.
【答案】A
【分析】由两圆标准方程得圆心坐标和半径,由 和 可知 ,则四边形 的面
积 ,计算即可.
【详解】圆 ,圆心坐标为 ,半径 ,
圆 化成标准方程为 ,圆心坐标为 ,半径 ,
圆 与圆 都过点 ,则 ,如图所示,
又 ,∴ ,由对称性可知, ,
, ,则四边形 的面积 .
故选:A21.圆 与圆 只有一个公共点,则 ( )
A.4 B.5 C.6 D.4或6
【答案】D
【分析】化圆的标准式写出圆心和半径,根据已知有两圆外切或内切,进而求出两种情况下对应的半径r
即可.
【详解】由题设 ,则 且半径 ;
,则 且半径 ;
所以 ,又两圆只有一个公共点,故两圆外切或内切,
当两圆外切时, ,则 ;
当两圆内切时, ,则 或 (舍);
所以 或 .
故选:D
22.在平面直角坐标系中,过点 作圆 的两条切线,切点分别为 .则直
线 的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】求出以 、 为直径的圆的方程,将两圆的方程相减可得公共弦 所在直线的方程.
【详解】圆 的圆心为 ,半径为2,
以 、 为直径,则 的中点坐标为 , ,
以 为圆心, 为直径的圆的方程为 ,因为过点 圆 的两条切线切点分别为A,B,
所以 是两圆的公共弦,
将两圆的方程相减可得公共弦 所在直线的方程为: .
故选:A.
23.若圆 与圆 的公共弦AB的长为1,则直线AB的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】将两圆方程相减得到直线 的方程为 ,然后再根据公共弦 的长为 即可
求解.
【详解】将两圆方程相减可得直线 的方程为 ,
即 ,
因为圆 的圆心为 ,半径为 ,且公共弦 的长为 ,
则 到直线 的距离为 ,
所以 ,解得 ,
所以直线 的方程为 ,
故选:D.
24.圆 与圆 的公共弦长为( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】C
【分析】根据两圆方程确定公共弦直线方程,再根据直线与圆相交弦公式即可得公共弦长.【详解】圆 的圆心为 ,半径 ,圆 的圆心 ,半径 ,
所以 ,易知两圆相交,
两圆方程相减可得两圆公共弦所在直线方程为: 即 ,
则圆心 到直线的距离 ,
故公共弦长为 .
故选:C.
25.(多选)已知直线 与圆 ,则( )
A.直线 与圆 一定相交 B.直线 过定点
C.圆心 到直线 距离的最大值是 D.使得圆心 到直线 的距离为2的直线 有2条
【答案】AB
【分析】把直线方程化为 ,令 求解可得直线 过定点 可判断
B;判断点 在圆 内,从而可判断A;对于C,可知当 时,圆心 到直线 距离最大,求解可判断
C;根据点线距离公式可求得 ,从而可判断D.
【详解】 可化为 ,
对于B,令 ,解得 ,则直线 过定点 ,B正确;
可化为 ,所以圆心 的坐标为 ,半径为3.
对于A, ,则点 在圆 内,从而直线 与圆 一定相交,故A正确;
对于C,设圆心 到直线 的距离为 ,则 ,则C错误;对于D,因为圆心 到直线 的距离为2,所以 ,解得 ,
所以使得圆心 到直线 的距离为2的直线 有且仅有1条,则D错误.
故选:AB
26.(多选)已知 ,则下述正确的是( )
A.圆C的半径 B.点 在圆C的内部
C.直线 与圆C相切 D.圆 与圆C相交
【答案】ACD
【分析】先将圆方程化为标准方程,求出圆心和半径,然后逐个分析判断即可
【详解】由 ,得 ,则圆心 ,半径 ,
所以A正确,
对于B,因为点 到圆心的距离为 ,所以点 在圆C的外部,所
以B错误,
对于C,因为圆心 到直线 的距离为 ,
所以直线 与圆C相切,所以C正确,
对于D,圆 的圆心为 ,半径 ,
因为 , ,
所以圆 与圆C相交,所以D正确,
故选:ACD
27.(多选)已知圆 与直线 ,则( )
A.直线与圆必相交 B.直线与圆不一定相交C.直线与圆相交所截的最短弦长为 D.直线与圆可以相切
【答案】AC
【分析】求出直线经过的定点 ,根据定点与圆的位置关系即可判断直线与圆的位置关系,结合几何知识
可知当直线与过定点 和圆心的直线垂直时,弦长有最小值,由此可求出答案.
【详解】由题意,圆 的圆心 ,半径 ,
直线 变形得 ,得直线过定点 ,
∵ ,
∴直线与圆必相交,故A对,B、D错;
由平面几何知识可知,当直线与过定点 和圆心的直线垂直时,弦长有最小值,
此时弦长为 ,故C对;
故选:AC.
28.(多选)已知圆 ,直线 ,点 在直线 上运动,直线 分别于圆
切于点 .则下列说法正确的是( )
A.四边形 的面积最小值为
B. 最短时,弦 长为
C. 最短时,弦 直线方程为
D.直线 过定点
【答案】ABD
【分析】由圆的方程可确定圆心和半径,根据切线长与圆心到定点距离 和半径 之间关系,即切线长
可知当 时, 最小,可确定四边形面积最小值,同时利用面积桥可求得 ,由此可知AB正确;设 ,可知 方程为: ,由 可求得 点坐标,由此可
得 方程,知C正确;将 代入 方程,根据直线过定点的求法可知D正确.
【详解】由圆的方程知:圆心 ,半径 ,
对于AB,四边形 的面积 ,
则当 最短时,四边形 的面积最小,
点 到直线 的距离 , ,
此时 ,A正确;
又 , 此时 ,B正确;
对于C,设 , , ,
则过 作圆的切线,切线方程为: ;过 作圆的切线,切线方程为:
,
又 为两切线交点, ,
则 两点坐标满足方程: ,即 方程为: ;当 最小时, , 直线 方程为: ,
由 得: ,即 ,
方程为: ,即 ,C错误;
对于D,由C知: 方程为: ;
又 ,即 ,
方程可整理为: ,
由 得: , 过定点 ,D正确.
故选:ABD.
【点睛】结论点睛:过圆 上一点 作圆的切线,则切线方程为:
;过圆 外一点 作圆的两条切线,切点弦所
在直线方程为: .
29.过直线 上动点P作圆 的一条切线,切点为A,若使得 的点P
有两个,则实数m的取值范围为___________.
【答案】
【分析】将使得 的点P有两个,转换为圆心 到直线 的距离的不等关系式求解即可
【详解】由题,使得 的点P有两个,即使得 的点P有两个,即圆心到直线的距离小于半径.又圆心 到直线 的距离 ,故 ,即 ,
即
故答案为:
30.直线 与圆 交于A、B两点,且 ,则实数
_______.
【答案】 或5
【分析】设AB中点为D,则CD⊥AB,且DB=DA,根据 化简即可求得圆心
C到直线l的距离 ,再根据点到直线的距离公式即可求出m的值.
【详解】 ,则圆心 ,半径 ,
设AB中点为D,则CD⊥AB,且DB=DA,
则
,
即 ,
∴ 或5.
故答案为: 或5.
31.已知直线 : 与圆 : 相交于 两点,若 ,则 的值为
________.
【答案】
【分析】利用垂径定理得 到直线 的距离为1,再利用点到直线距离公式解得答案.【详解】由题意 , ,利用等腰直角三角形的性质,知 ,又因为 ,
根据垂径定理, 到直线 的距离 ,解得 .
故答案为: .
32.过点 且与圆 相切的直线的方程是______.
【答案】 或
【分析】当直线斜率不存在时,可得直线 ,分析可得直线与圆相切,满足题意,当直线斜率存在时,
设斜率为k,可得直线l的方程,由题意可得圆心到直线的距离 ,即可求得k值,综合即
可得答案.
【详解】当直线l的斜率不存在时,因为过点 ,
所以直线 ,
此时圆心 到直线 的距离为1=r,
此时直线 与圆 相切,满足题意;
当直线l的斜率存在时,设斜率为k,
所以 ,即 ,
因为直线l与圆相切,
所以圆心到直线的距离 ,解得 ,
所以直线l的方程为 .
综上:直线的方程为 或
故答案为: 或33.从圆 外一点 向圆引切线,则此切线的长为______.
【答案】2
【分析】作图,利用圆心到定点的距离、半径、切线长满足勾股定理可得.
【详解】将圆化为标准方程: ,则圆心 ,半径1,
如图,设 , ,切线长 .
故答案为:2
34.已知直线 与曲线 有两个不同的交点,则 的取值范围是________.
【答案】
【分析】直线 过定点 ,曲线 表示圆心为原点,半径为2的圆的上半部分.
画出图形,结合图形可得所求的范围.
【详解】由题意得,直线 过定点 ,曲线 表示圆心为原点,半径为2的圆的
上半部分(包括与 轴的交点),画出图形如下图所示.当直线 ,即直线 与圆相切时,
则有 ,解得 , .
结合图形可得当直线与圆有两个不同的交点时,则有 ,
∴实数 的取值范围是 .
故答案为 .
【点睛】解决曲线交点个数、方程根的个数等关于“个数”的问题时,一般要结合图形(或函数的图象)
求解,即利用数形结合的方法求解,考查数形结合思想的运用和转化能力,属于中档题.
35.已知圆 与直线 相切,则 ___________.
【答案】
【分析】根据圆的一般方程求出圆心和半径,则根据圆心到切线的距离等于半径即可列式求解.
【详解】 ,
圆的圆心为(2,-2),半径r=1,
∵圆和直线相切,∴ .
故答案为: .
36.已知直线 与圆 交于 , 两点,则 ______.
【答案】
【分析】首先求出圆的圆心坐标和半径,计算圆心到直线的距离,再计算弦长即可.
【详解】圆 ,即为 ,
圆心 ,半径 .圆心到直线的距离 ,
所以 .
故答案为: .
37.已知抛物线 ,圆 ,直线 与 交于A,B两点,与 交于
M,N两点,若 ,则 ______.
【答案】
【分析】联立直线与抛物线方程,利用焦半径公式结合弦长求出直线斜率,再利用垂径定理求出弦长即可.
【详解】设 ,由 得 ,
所以 ,所以 ,
解得 ,所以直线 或 ,
圆心 到直线 的距离 ,
(圆心 到直线 的距离 )
由圆的弦长公式: ,可得 .
故答案为:
38.直线 经过点 ,与圆 相交截得的弦长为 ,则直线 的方程为
________.
【答案】 或
【分析】将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,根据弦长求出圆心到直线的距离,分斜率存在与不存在两种情况讨论,分别求出直线方程.
【详解】圆 ,即 ,圆心为 ,半径 ,
因为直线与圆相交截得的弦长为 ,
所以圆心到直线的距离 ,
若直线的斜率不存在,此时直线方程为 ,满足圆心 到直线 的距离为 ,符合题意;
若直线的斜率存在,设斜率为 ,则直线方程为 ,即 ,
则 ,解得 ,所以直线方程为 ,即 ,
综上可得直线方程为 或 .
故答案为: 或
39.已知直线 与圆 相交于A、B两点.若 为直角三角形,则 的值为
________.
【答案】
【分析】由 为直角三角形,可得 ,从而可得 的值.
【详解】根据题意,圆 即 ,
若 为直角三角形,即为等腰直角三角形,
所以有圆心 到直线的距离为: ,解得: .
故答案为:
40.已知圆 与圆 外切,此时直线 被圆 所截的弦长
为__________.【答案】
【分析】根据两圆外切,可得圆心距离为半径之和,可得 ,接着计算 到直线的距离,最后根据圆的弦
长公式计算可得结果.
【详解】由题意可得: ,
即圆 的圆心为 ,半径为 ,
即圆心到直线 的距离为 ,
故所截弦长为 .
故答案为:
41.圆 : 和圆 : 交于A,B两点,则线段AB的垂直平分线的方程是
______.
【答案】
【分析】由两圆的方程得两圆心坐标,两圆心所在直线的方程即为所求直线方程,
【详解】圆 方程为 ,圆 方程为 ,
则圆心分别为 , ,两圆相交于 两点,则线段AB的垂直平分线即为直线 ,
,则直线 的方程为 ,即 ,
故答案为:
42.已知圆 和圆 外切,则实数 的值为______.
【答案】12
【分析】把两圆化为标准方程,得到圆心坐标和半径,由两圆外切,圆心距等于半径之和,列方程解实数
的值.
【详解】圆 化为标准方程为 ,圆心 ,半径 ,圆 化为标准方程为 ,圆心 ,半径 ,
由两圆外切,有 ,即 ,解得 .
故答案为:12
43.已知圆 ,圆 .
(1)试判断圆C与圆M的位置关系,并说明理由;
(2)若过点 的直线l与圆C相切,求直线l的方程.
【答案】(1)圆C与圆M相交,理由见解析
(2) 或
【分析】(1)利用圆心距与半径的关系即可判断结果;
(2)讨论,当直线l的斜率不存在时则方程为 ,当直线l的斜率存在时,设其方程为 ,
利用圆心到直线的距离等于半径计算即可得出结果.
【详解】(1)把圆M的方程化成标准方程,得 ,
圆心为 ,半径 .
圆C的圆心为 ,半径 ,
因为 ,
所以圆C与圆M相交,
(2)①当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为 到圆心C距离为2,满足题意;
②当直线l的斜率存在时,设其方程为 ,
由题意得 ,解得 ,
故直线l的方程为 .综上,直线l的方程为 或 .
44.已知过点A(0,1)且斜率为k的直线l与圆C:(x-2)2+(y-3)2=1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|.
【答案】(1) ;(2)2.
【详解】(1)由题意可得,直线l的斜率存在,
设过点A(0,1)的直线方程:y=kx+1,即:kx-y+1=0.
由已知可得圆C的圆心C的坐标(2,3),半径R=1.
故由 ,解得: .
故当 ,过点A(0,1)的直线与圆C: 相交于M,N两点.
(2)设M ;N ,
由题意可得,经过点M、N、A的直线方程为y=kx+1,代入圆C的方程 ,
可得 ,
∴ ,
∴ ,
由 ,解得 k=1,
故直线l的方程为 y=x+1,即 x-y+1=0.圆心C在直线l上,MN长即为圆的直径.所以|MN|=2
考点:直线与圆的位置关系;平面向量数量积的运算
45.已知圆 经过 和 两点,且圆心在直线 上.(1)求圆 的方程;
(2)从点 向圆C作切线,求切线方程.
【答案】(1)
(2) 或
【分析】(1)根据弦的中垂线过圆心,联立过圆心的两条直线方程可确定圆心坐标,即可求解;(2)根据直线与
圆相切,则圆心到直线的距离等于半径即可求解.
【详解】(1)由题可知 ,所以线段 的中垂线的斜率等于1,
又因为 的中点为 ,
所以线段 的中垂线的直线方程为 ,
即 ,
联立 解得 ,所以圆心
又因为半径等于 ,所以圆 的方程为 .
(2)设圆 的半径为 ,则 ,
若直线的斜率不存在,因为直线过点 ,
所以直线方程为 ,
此时圆心 到直线 的距离 ,满足题意;
若直线的斜率存在,设斜率为 ,
则切线方程为 ,即 ,
因为直线与圆相切,所以圆心到直线的距离 ,解得 ,
所以切线方程为 ,即 .所以切线方程为 或 .
46.已知圆C: .
(1)若点 ,求过点 的圆 的切线方程;
(2)若点 为圆 的弦 的中点,求直线 的方程.
【答案】(1) 或
(2)
【分析】(1)求出圆 的圆心与半径,分过点 的直线的斜率不存和存在两种情况,利用圆心到直线距
离等于半径,即可求出切线方程;
(2)根据圆心与弦中点的连线垂直线,可求出直线 的斜率,进而求出结果.
【详解】(1)解:由题意知圆心的坐标为 ,半径 ,
当过点 的直线的斜率不存在时,方程为 .
由圆心 到直线 的距离 知,此时,直线与圆相切.
当过点 的直线的斜率存在时,设方程为 ,
即 .由题意知 ,
解得 ,∴方程为 .
故过点 的圆 的切线方程为 或 .
(2)解:∵圆心 , ,即 ,
又 ,
∴ ,则 .
47.已知圆C: ,直线l: .(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|= 时,求直线l的方程.
【答案】(1) ;
(2) 或 .
【分析】(1)由题设可得圆心为 ,半径 ,根据直线与圆的相切关系,结合点线距离公式列方
程求参数a的值即可.
(2)根据圆中弦长、半径与弦心距的几何关系列方程求参数a,即可得直线方程.
【详解】(1)由圆 : ,可得 ,
其圆心为 ,半径 ,
若直线 与圆 相切,则圆心 到直线 距离 ,即 ,可得: .
(2)由(1)知:圆心到直线的距离 ,
因为 ,即 ,解得: ,
所以 ,整理得: ,解得: 或 ,
则直线 为 或 .
48.已知半径小于6的圆 过点 ,且圆 与两坐标轴均相切.
(1)求圆 的标准方程;
(2)若圆 与直线 交于 两点,__________,求 的值.
从下列两个条件中任选一个补充在上面问题中并作答:条件①: ;条件②: .注:如果选择多个条件分别作答,按第一个解答计分.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设圆 ,由圆 过点 代入方程,再根据圆 与两坐标
轴均相切得出 , ,且 ,解出 ,即可得出圆 的方程;
(2)选①:过点 作 于点 ,由 得出 ,则 ,得出圆心
到直线 的距离 ,由点到直线距离公式列出方程求解即可;选②:在 中,由余弦定理得出
,则 ,过点 作 于点 ,得出 ,则圆心 到直线 的距
离 ,由点到直线距离公式列出方程求解即可.
【详解】(1)设圆 ,
因为圆 过点 ,
所以 ,
又因为圆 两坐标轴均相切,
所以得 , 且 ,
则 ,解得 或 ,
因为圆 的半径小于6,
所以 ,即 ,
所以 .
(2)如果选择条件①:
由 , ,得 ,过点 作 于点 ,则 ,
所以圆心 到直线 的距离 ,
则 ,解得 ;
如果选择条件②: ,
在 中, ,
由余弦定理得 ,
所以 ,
过点 作 于点 ,则 ,
所以圆心 到直线 的距离 ,
则 ,解得 .
49.已知点 在圆 上.
(1)求该圆的圆心坐标及半径长;
(2)过点 ,斜率为 的直线 与圆 相交于 两点,求弦 的长.
【答案】(1)圆心坐标为 ,半径长为 ;(2)
【分析】(1)先根据点在圆上求出参数 ,再将圆的方程化为标准方程,即可得出圆心及半径;(2)先写出直线方程,求出圆心到直线的距离,再根据圆的弦长公式即可得解.
【详解】(1)因为点 在圆 上,
所以 ,解得 ,
所以该圆的标准方程为 ,
所以该圆的圆心坐标为 ,半径长为 ;
(2)直线 的方程为 ,即 ,
则圆心 到直线 的距离 ,
所以 .
50.过圆 外一点P(4,2)向圆引切线.
(1)求过点P的圆的切线方程;
(2)若过点P的直线截圆所得的弦长为 ,求该直线的方程;
(3)若过P点引圆的两条切线,切点分别为 、 ,求过切点 、 的直线方程.
【答案】(1)x=4或
(2)y=2或
(3)
【分析】(1)分 不存在和 存在两种情况讨论,利用圆心到直线距离等于半径,求解即可;
(2)由弦长可得,圆心到直线距离等于 ,结合圆心到直线距离公式,可得解;
(3)由题意 四点共圆,且PO为直径,写出圆的方程,过切点 、 的直线即为圆
与圆 的交线,求解即可.(1)
当切线斜率不存在时,过点P(4,2)的直线为x=4,圆心到直线距离等于半径,故x=4为切线;
当切线的斜率存在时,设切线方程为 ,即 .由 ,即
解得: ,此时切线方程为 .
∴过点P的圆的切线方程为x=4或 ;
(2)
由(1)知,所求切线斜率存在,设直线方程为 .
∵r=4,且弦长为 ,∴圆心到直线 的距离 ,
即 ,解得k=0或 .
∴所求直线方程为y=2或 ;
(3)由题意,
故 四点共圆,且PO为直径
∵P(4,2),
∴以PO为直径的圆圆心为 ,半径 ,
故圆的方程为 ,
由于 也在圆 上,
故过切点 、 的直线为圆 与圆 的公共弦
两圆方程作差可得过 、 的直线方程为 .