文档文本内容
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8.4 直线与圆、圆与圆的位置关系
目录
01 课标要求..........................................................................................................................................2
02
知识
落实主干
..................................................................................................................................3
知识点一.直线与圆的位置关系判断................................................................................................3
知识点二.两圆位置关系的判断........................................................................................................3
常用二级结论........................................................................................................................................4
03
题型
探究核心
..................................................................................................................................5
题型一:直线与圆的位置关系............................................................................................................5
题型二:弦长问题................................................................................................................................6
题型三:切线问题................................................................................................................................7
题型四:切点弦问题............................................................................................................................8
题型五:圆上的点到直线距离个数问题............................................................................................8
题型六:最值与范围问题....................................................................................................................9
题型七:圆与圆的位置关系..............................................................................................................10
题型八:公共弦问题.......................................................................................................................... 11
题型九:公切线问题..........................................................................................................................12
04
课时精练(
题、
题
真
模拟
)...........................................................................................................13
1
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(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数学问题与实际问题.
2
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知识点一.直线与圆的位置关系判断
(1)几何法(圆心到直线的距离和半径关系)
圆心
到直线
的距离,则
:
直线与圆相交,交于两点
,
;
直线与圆相切;
直线与圆相离
(2)代数方法(几何问题转化为代数问题即交点个数问题转化为方程根个数)
由
,
消元得到一元二次方程
,
判别式为
,则:
直线与圆相交;
直线与圆相切;
直线与圆相离.
知识点二.两圆位置关系的判断
用两圆的圆心距与两圆半径的和差大小关系确定,具体是:
设两圆
的半径分别是
,(不妨设
),且两圆的圆心距为
,则:
两圆相交;
两圆外切;
两圆相离
两圆内切;
两圆内含(
时两圆为同心圆)
设两个圆的半径分别为
,
,圆心距为
,则两圆的位置关系可用下表来表示:
位置关系
相离
外切
相交
内切
内含
几何特征
代数特征
无实
数解
一组实
数解
两组实数解
一组实
数解
无实数解
3
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公切线条数
4
3
2
1
0
常用二级结论
关于圆的切线的几个重要结论
(1)过圆
上一点
的圆的切线方程为
.
(2)过圆
上一点
的圆的切线方程为
(3)过圆
上一点
的圆的切线方程为
(4)求过圆
外一点
的圆的切线方程时,应注意理解:
①所求切线一定有两条;
②设直线方程之前,应对所求直线的斜率是否存在加以讨论.设切线方程为
,利用圆
心到切线的距离等于半径,列出关于
的方程,求出
值.若求出的
值有两个,则说明斜率不存在的情
形不符合题意;若求出的
值只有一个,则说明斜率不存在的情形符合题意.
4
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题型一:直线与圆的位置关系
【例题1】直线
与圆
的位置关系是( )
A.相交
B.相切
C.相离
D.相切或相交
【例题2】直线
与圆
( )
A.相离
B.相切
C.相交
D.位置关系不确定
【解题总结】
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.
【变式1】(25-26 高三上·四川成都·月考)设直线l 的方程为
,圆C 的方程为
,则直线l 与圆C 的位置关系为( )
A.相交
B.相切
C.相离
D.无法确定
【变式2】(25-26 高二上·上海·月考)已知直线l:
与圆C:
,点
,则下
列说法错误的是( )
A.若点A 在圆C 上,则直线l 与圆C 相切
B.若点A 在圆C 内,则直线l 与圆C 相离
C.若点A 在圆C 外,则直线l 与圆C 相离
D.若点A 在直线l 上,则直线l 与圆C 相切
【变式3】(25-26 高三上·广西柳州·开学考试)直线
与圆
的位置关系为( )
A.相交
B.相切
C.相离
D.不确定的
5
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题型二:弦长问题
【例题3】(2025·四川达州·一模)已知圆
,若过点
有且仅有两条直线被圆
所截得
的弦长为
,则
的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【例题4】过点
作直线与曲线
相交于
,
两点,
为坐标原点,当
时,直
线的斜率为( )
A.
B.
C.
D.
【解题总结】
弦长问题
①利用垂径定理:半径,圆心到直线的距离,弦长具有的关系
,这也是求弦长最常
用的方法.
②利用交点坐标:若直线与圆的交点坐标易求出,求出交点坐标后,直接用两点间的距离公式计算弦
长.
③利用弦长公式:设直线
,与圆的两交点
,将直线方程代入圆的方程,
消元后利用根与系数关系得弦长:
.
【变式4】(2025·四川成都·模拟预测)已知直线
截圆
所得的弦长为4,
则实数
的值是( )
A.
B.
C.
D.
【变式5】已知圆
,直线过点
,且与
交于
两点,
是
上异于
的
一点,则
面积的最大值为( )
A.
B.
C.
D.9
【变式6】(24-25 高三上·山东临沂·月考)过点
作圆
的两条切线,切点为
、
,若
,则四边形
(
为圆
的圆心)的面积是( )
A.
B.
C.
D.
6
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题型三:切线问题
【例题5】(2025·广东·模拟预测)若圆
上点
处的切线与抛物线
有且
仅有一个公共点,则
( )
A.
B.
C.
D.
【例题6】(2025·高三·甘肃武威·月考)过点
且与圆
相切的两条直线的夹角
为
,则
( )
A.
B.
C.
D.
【解题总结】
(1)圆的切线方程的求法
①点
在圆上,
法一:利用切线的斜率
与圆心和该点连线的斜率
的乘积等于
,即
.
法二:圆心
到直线的距离等于半径.
②点
在圆外,则设切线方程:
,变成一般式:
,因为
与圆相切,利用圆心到直线的距离等于半径,解出.
注意:因为此时点在圆外,所以切线一定有两条,即方程一般是两个根,若方程只有一个根,则还有
一条切线的斜率不存在,务必要把这条切线补上.
(2)常见圆的切线方程
过圆
上一点
的切线方程是
;
过圆
上一点
的切线方程是
.
【变式7】(2025·高三·湖北武汉·期中)已知点
在圆
上,直线l 过点A 且与圆
C 相切,若直线l 与两坐标轴交点分别为M、N,则
( )
A.
B.4
C.
D.
【变式8】(2025·高二·贵州黔西·期末)过原点且与圆
相切的直线的方程为( )
A.
B.
C.
D.
【变式9】(2025·高二·重庆渝北·期中)过直线
上一动点
作圆
的切线,切
点为
,则线段
的最小值为( )
A.6
B.5
C.4
D.3
7
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题型四:切点弦问题
【例题7】(2025·高二·河南漯河·期末)设点P 为直线l:
上任意一点,过点P 作圆O:
的切线,切点分别为A,B,则直线AB 必过定点( )
A.
B.
C.
D.
【例题8】(2025·浙江·模拟预测)过点
作圆
:
的两条切线,切点分别为
,
,则原点
到直线
的距离为( )
A.
B.
C.
D.
【解题总结】
过圆
外一点
作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为
过曲线上
,做曲线的切线,只需把
替换为
,
替换为
,替换为
,替
换为
即可,因此可得到上面的结论.
【变式10】(2025·高三·海南·月考)过点
作圆
的两条切线,设切点分别为
,
,
则
( )
A.
B.
C.
D.
【变式11】(2025·高二·浙江·期末)已知圆
与直线
,过上任意一
点
向圆
引切线,切点为
和
,若线段
长度的最小值为
,则实数
的值为( )
A.
B.
C.
D.
【变式12】(2025·高二·江苏盐城·期末)已知圆
与
轴正半轴的交点为
,从直线
上任一动点
向圆作切线,切点分别为
,
,过点
作直线
的垂线,垂足为
,则
的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
8
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题型五:圆上的点到直线距离个数问题
【例题9】(2025·高二·江苏常州·月考)若圆
上到直线
的距离为1 的点有
且仅有2 个,则r 的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【例题10】(2025·高三·河南·月考)若圆
上到直线
的距离为
的点有且
仅有2 个,则的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.
【解题总结】
临界法
【变式13】(2025·高二·河北衡水·期末)若圆
上仅有4 个点到直线
的距离为
1,则实数r 的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【变式14】(2025·高三·陕西商洛·期中)若圆
上有且仅有3 个点到直线
的距离为1,则
( )
A.2
B.
C.4
D.
【变式15】(2025·高三·广东·开学考试)已知直线
与圆
,则“
”是“圆
上恰有3 个点到直线的距离为1”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
题型六:最值与范围问题
【例题11】(多选题)(2025·高三·江西南昌·开学考试)已知P 是圆C:
上的一个动
点,过原点O 的动直线与圆C 交于M,N 两点,则下列说法正确的是( )
A.|OP|的最大值为
B.|OP|的最小值为
C.|MN|最大值为6
D.|MN|最小值为2
【例题12】(多选题)(2025·高三·黑龙江·月考)过直线
上的动点
,作圆
的
两条切线,切点分别为
,
,则( )
9
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A.直线
恒过点
B.线段
的中点
在一个定圆上运动
C.
的取值范围是
D.四边形
面积的最小值
【解题总结】
直线上的点与圆上的点的最近或最远距离问题,这样的题目往往要转化为直线上的点与圆心距离的
最近和最远距离再加减半径长的问题.
【变式16】(多选题)(2025·高三·河南·月考)已知直线
与
交于
,
两
点,
为实数,则下列正确的有( )
A.
的最大值为
B.
的最小值为
C.若
,则
D.若
上恰有4 个点到直线l 的距离为,则
【变式17】(多选题)(2025·高三·吉林·月考)若动直线
与圆
相交于
两点,则( )
A.直线过定点
B.
的最小值为
C.
的最小值为
D.过直线
上一点作圆C 的切线,切线长的最小值是
【变式18】(多选题)(2025·高二·江苏泰州·月考)已知直线
,圆
,则下列说法正确的是( ).
A.直线过定点
B.圆心
到直线距离的最大值是
C.直线被圆
截得的弦长最小值为
D.若点
在圆
上,则
的取值范围为
题型七:圆与圆的位置关系
【例题13】(2025·高三·重庆·月考)已知圆
,圆
,则这
两圆的位置关系为( )
10
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A.内含
B.相切
C.相交
D.外离
【例题14】(2025·高二·湖北·期中)已知直线
与圆
相切,则圆
和圆
的位置关系是( )
A.外离
B.外切
C.相交
D.内切
【解题总结】
已知两圆半径分别为
,两圆的圆心距为,则:
(1)两圆外离
;
(2)两圆外切
;
(3)两圆相交
;
(4)两圆内切
;
(5)两圆内含
;
【变式19】(2025·高二·陕西榆林·期中)圆
与圆
的位置关
系是( )
A.相交
B.内切
C.外切
D.内含
【变式20】(2025·高二·河北保定·期中)已知圆
与圆
的
位置关系为( )
A.内切
B.相交
C.外切
D.外离
【变式21】(2025·高二·重庆长寿·期中)已知两圆分别为圆
和圆
,
这两圆的位置关系是( )
A.相离
B.外切
C.内含
D.相交
题型八:公共弦问题
【例题15】(2025·高二·天津·期中)若圆
,与圆
相交于A,B,则公共弦
AB 的长为 .
【例题16】(2025·高三·重庆·月考)圆
与圆
的公共弦所在的直线
方程的斜率等于 .
【解题总结】
两圆的公共弦方程为两圆方程相减可得.
【变式22】若圆
与圆
(
)的公共弦的长为
,则
.
【变式23】已知圆
与圆
相交,则公共弦所在的直线方程为
11
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.
【变式24】(2025·天津北辰·三模)已知圆
与圆
相交的两个公共点
所在直线为,若与抛物线
交于
两点,则
.
题型九:公切线问题
【例题17】(2025·高三·天津武清·月考)在平面直角坐标系
中,已知圆
与
圆
,则两圆的公切线的条数是 .
【例题18】(2025·江苏·模拟预测)写出与圆
和
都相切的一条直线的方程
.
【解题总结】
待定系数法
【变式25】(2025·高二·北京大兴·期中)已知圆
与圆
有4
条公切线,则实数
可以取的一个值为 .
【变式26】已知圆
与圆
,若两圆有四条公切线,则直线
与圆
的位置关系是 .
【变式27】(2025·高三·福建福州·月考)已知点
,符合点A,B 到直线l 的距离分别为1,2
的直线方程为 (写出一条即可).
12
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1.(2026·河南郑州·模拟预测)过点
与圆
相切的两条直线的夹角为
,则
( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025·四川乐山·模拟预测)已知点
,圆
,以
为直径的圆与圆
相
交于
,
两点,则直线
与圆
的位置关系为( )
A.相交
B.相离
C.相切
D.不确定
3.(2025·陕西·模拟预测)若直线
与圆
相切,则
( )
A.
B.
C.
D.
4.(2025·江苏苏州·模拟预测)过点
作直线l 交圆
于点M,N,若
,则点N
的横坐标是( )
A.
B.2
C.
D.
5.(2025·云南·模拟预测)已知直线与圆
交于
,
两点,
为圆心,若
的面积等于8,则
( )
A.
B.
C.
D.
6.(2025·重庆·模拟预测)已知圆
,直线
与圆
相切,则
( )
A.1
B.
C.2
D.
7.(24-25 高二上·江苏徐州·期末)已知点
,若圆
上存在点
,使得
为坐标原点,则实数
的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
8.(2025·福建泉州·模拟预测)已知圆
与圆
有两个交点,
则r 的取值范围为( )
13
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A.
B.
C.
D.
9.(多选题)(2025·浙江宁波·模拟预测)已知圆
,点
,( )
A.若过点A 作圆C 的切线有且仅有一条,则
B.若圆C 上总存在两点到点
的距离为
,则
C.若过点A 且横纵截距相等的直线被圆C 截得的弦长为
,则
D.若圆C 与圆心在
上且半径为1 的圆
交于M,N 两点,则当
最大时,
10.(多选题)如图,
,弧
是以
为直径的圆上的一段圆弧,弧
是以
为直径的圆上的一段圆弧,弧
是以
为直径的圆上的一段圆弧,三段弧构成曲线
,则
( )
A.曲线
与
轴围成的图形的面积等于
B.曲线
上有5 个整点(横、纵坐标均为整数的点)
C.弧
所在圆的方程为
D.弧
与弧
的公切线方程为
11.(多选题)(2025·陕西咸阳·模拟预测)已知直线l:
与圆C:
,下列说法
正确的是( )
A.直线l 过定点(0,1)
B.直线l 与圆恒相交
C.直线l 被圆截得的最短线段长为
D.圆C 与圆M:
有2 条公共切线
12.(2025·广东·模拟预测)已知圆
与圆
交于
,
两点,则公共弦长
.
13.(2026·江苏镇江·模拟预测)已知圆
:
,定直线经过点
,若对
任意的实数
,定直线被圆
截得的弦长始终为定值
,则定值
.
14.(2025·上海徐汇·一模)某城市核心区域可看作一个平面,市中心为点
,城市有两个交通枢纽站点
14
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、
,其中站点
在市中心
的正东方向,距离
点4 公里,站点
在市中心
的正北方向,距离
点
也是4 公里.为了动态调整交通信号,相关部门计划在距离中心
点2 公里的位置,设置一个移动数据采
集点
,通过监测
的大小来优化信号.当
最大时,
.(结果精确到
)
15.(24-25 高二上·天津·期中)已知圆C 的方程为
(1)若直线l 经过圆C 的圆心,且倾斜角为
,求直线l 的方程;
(2)若直线
与圆C 交于A,B 两点,求弦AB 的长.
16.(25-26 高二上·河北石家庄·月考)已知圆心为C 的圆经过
,
两点,且圆心
在直线
上.
(1)求圆C 的标准方程;
(2)已知线段PQ 的端点Q 的坐标是
,端点P 在圆C 上运动,线段PQ 的中点T 的轨迹为曲线S,曲线
S 与圆C 相交于D,E 两点,求
.
17.(2025·上海徐汇·一模)已知抛物线
的焦点为
,准线为.
(1)若点
在抛物线
上,求
所在直线的斜率;
(2)若准线
,点
为抛物线
准线上的一个动点,过点
作圆
的两条切线,
切点分别为
、
.若两条切线
、
与
轴分别交于点、
,求
的最小值;
(3)若点
到准线的距离为
,过抛物线
的准线上一点
作圆
的两条切线、
,且、
分别与
交于
、
两点和
、
两点.问:是否存在某个圆
,
使得当点
运动时,
为定值?若存在,求出该定值;若不存在,请说明理由.
15
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18.(25-26 高三上·四川绵阳·月考)已知直线
与圆
交于
两点,点
(不同于点
)在圆
上
(1)若
时,求
的面积;
(2)若
,求直线l 的方程.
16