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2020-2021学年北师大版数学必修2课件:第二章 2-3-1 直线与圆的位置关系 .ppt

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1、23 直线与圆、圆与圆的位置关系23.1 直线与圆的位置关系考 纲 定 位重 难 突 破1.理解并掌握直线与圆的位置关系:相切、相交、相离2.会用几何法和方程组法判断直线与圆的位置关系3.会求简单的弦长问题、圆的切线方程等问题.重点:利用几何法和代数法判断直线与圆的位置关系,以及求相应直线方程时斜率不存在的情形难点:圆与方程、不等式等结合命题疑点:已知直线与圆的位置关系,求相应直线方程时注意斜率不存在的情形.01 课前 自主梳理02 课堂 合作探究03 课后 巩固提升课时作业自主梳理直线 AxByC0(A2B20)与圆(xa)2(yb)2r2(r0)的位置关系及判定方法位置关系相交相切相离公共

2、点个数几何法:设圆心到直线的距离 d|AaBbC|A2B2drdrdr判定方法代数法:由AxByC0 xa2yb2r2 消元得到一元二次方程的判别式为 000图形表示2102 2.所以直线与圆的位置关系为相离答案:D2若直线(1a)xy10 与圆 x2y22x0 相切,则 a 的值为()A1,1 B2,2C1 D1解析:由于圆 x2y22x0 的圆心坐标为(1,0),半径为 1,则由已知有|1a1|11a21,解得 a1.答案:D3若直线 3x4ym0 与圆 x2y22x4y40 没有公共点,则实数 m 的取值范围是()A(10,0)B(0,10)C(,10)(0,)D(,0)(10,)解析:

3、将圆的方程化为标准方程,得(x1)2(y2)21,则圆心坐标为(1,2),半径为 1.因为直线与圆无公共点,所以圆心到直线的距离大于圆的半径,即|m5|32421,解得 m0 或 m10,则实数 m 的取值范围是(,0)(10,),故选 D.答案:D4已知圆心在 y 轴上,半径为 5的圆与直线 2xy0 相切,则圆的方程是_解析:设圆心为(0,b),则 r|20b|1222 5,解得 b5,所以圆的方程为 x2(y5)25 或 x2(y5)25.答案:x2(y5)25 或 x2(y5)255已知圆 x2y24x6y120 的内部有一点 A(4,2),则以 A 为中点的弦所在的直线方程为_解析:

4、由垂径定理知点 A 与圆心的连线与弦垂直,由于圆的圆心坐标为 B(2,3),所以直线 AB 的斜率为12.因此所求直线方程为 y2(2)(x4),即 2xy60.答案:2xy60探究一 直线与圆的位置关系的判断典例 1 已知圆的方程是 x2y22,直线 yx b,当 b 为何值时,圆与直线相交、相切、相离?解析 解法一 判断直线与圆位置关系的问题可转化为求当 b 为何值时,方程组x2y22 yx b有两组不同实数解;有两组相同实数解;无实数解的问题代入,整理得 2x22 bxb20.方程的根的判别式(2 b)242(b2)164b,当 0b0,方程组有两组不同的实数解,因此直线与圆有两个公共点

5、,直线与圆相交;当 b4 时,0,方程组有两组相同的实数解,因此直线与圆只有一个公共点,直线与圆相切;当 b4 时,0,方程组没有实数解,因此直线与圆没有公共点,直线与圆相离解法二 圆心(0,0)到直线 yx b的距离为 d b2,圆的半径 r 2.当 dr,即 b2 2,0br,即 b2 2,b4 时,直线与圆相离,所以当 0b4 时,直线与圆相离直线与圆的位置关系的判断方法:(1)几何法:由圆心到直线的距离 d 与圆的半径 r 的大小关系判断(2)代数法:根据直线与圆的方程组成的方程组的解的个数来判断1已知两平行直线 4x2y70,2xy10 间的距离等于坐标原点 O 到直线 l:x2ym

6、0(m0)的距离的一半(1)求 m 的值;(2)判断直线 l 与圆 C:x2(y2)215的位置关系解析:(1)2xy10 可化为 4x2y20,则两平行直线 4x2y70,2xy10 之间的距离为|72|4222 52,则点 O 到直线 l:x2ym0(m0)的距离为|m|5 5,m5.(2)圆 C:x2(y2)215的圆心 C(0,2),半径 r 55,点 C 到直线 l 的距离为|45|5 55,直线 l 与圆 C 相切探究二 直线与圆相切问题典例 2 圆 C 与直线 2xy50 切于点(2,1),且与直线 2xy150 也相切,求圆 C 的方程解析 过 A(2,1)与两直线垂直的直线方

7、程为 y112(x2),即 y12x.由y12x,2xy150,解得x6,y3.则 A(2,1),B(6,3)是圆 C 的直径的两个端点,于是圆心为(2,1),半径 r12|AB|2 5.圆 C 的方程为(x2)2(y1)220.1求过圆上的一个已知点的圆的切线方程常用直接法,步骤如下:(1)求切点与圆心连线的斜率 k(k 存在,且 k0);(2)由垂直关系得切线斜率为1k;(3)代入点斜式方程得切线方程2求过圆外一点(x0,y0)的圆的切线方程常用待定系数法,步骤如下:(1)设切线方程为 yy0k(xx0)(k 存在);(2)求出圆心到该直线的距离 d(或将切线方程与圆的方程联立消元);(3

8、)根据 dr 求得 k 的值(或根据 0 求得 k 的值);(4)将 k 的值代入即得切线方程2过点 A(4,3)作圆 C:(x3)2(y1)21 的切线,求此切线的方程解析:点 A 到圆心 C 的距离为432312 171,点 A 在圆外若所求直线的斜率存在,设切线的斜率为 k,则切线方程为 y3k(x4),整理得 kxy4k30.圆心 C(3,1)到切线的距离等于半径 1,|3k134k|k211,即|k4|k21.解得 k158.所以切线方程为 y3158(x4),即 15x8y360.若切线斜率不存在,圆心 C(3,1)到直线 x4 的距离为 1,这时直线 x4 与圆相切,所以另一条切

9、线方程是 x4.综上所述,所求切线方程为 15x8y360 或 x4.探究三 弦长问题典例 3 如图所示,求经过点 P(6,4)且被定圆 x2y220 截得弦长为 6 2的直线的方程解析 如图所示,作 OCAB 于 C,连接 OA,则 AB6 2,OA2 5.在 RtOAC 中|OC|203 22 2.显然直线的斜率存在,设所求直线的斜率为 k,则直线的方程为 y4k(x6),即 kxy6k40.圆心到直线的距离为 2,|6k4|1k2 2,即 17k224k70.k1 或 k 717.所求直线的方程为 xy20 或 7x17y260.求弦长的常用方法(1)代数法:将直线与圆的方程联立,解得两

10、交点,然后利用两点间距离公式求弦长设直线的斜率为 k,直线与圆联立,消去 y 后所得方程两根为 x1,x2,则弦长 d 1k2|x2x1|.(2)几何法:设弦长为 l,弦心距为 d,半径为 r,则有l22d2r2,故 l2 r2d2,即半弦长、弦心距、半径构成直角三角形,数形结合利用勾股定理得到3(1)直线 x2y50 与圆 x2y28 相交于 A,B 两点,则|AB|_;(2)设直线 axy30 与圆(x1)2(y2)24 相交于 A,B 两点,且弦 AB 的长为 2 3,则 a_.解析:(1)圆心(0,0)到直线 x2y50 的距离 d 55 5,因此|AB|2 r2d22 852 3.(

11、2)圆心到直线的距离 d|a23|a21|a1|a21,由 3 4d2,得 a0.答案:(1)2 3(2)0直线与圆的综合问题典例(本题满分 12 分)在平面直角坐标系 xOy 中,已知圆 P 在 x 轴上截得线段长为2 2,在 y 轴上截得线段长为 2 3.(1)求圆心 P 的轨迹方程;(2)若 P 点到直线 yx 的距离为 22,求圆 P 的方程规范解答(1)设 P(x,y),半径为 r,由题意知y22r2,x23r2,即 y22x23,故 P 点轨迹方程为 y2x21.4 分(2)设 P(x0,y0),由已知得|x0y0|2 22.又 P 点在曲线 y2x21 上,从而得|x0y0|1,

12、y20 x201,6 分x0y01,y20 x201,得x00,y01.此时圆的半径 r 3;8 分x0y01,y20 x201,得x00.y01.此时,圆的半径 r 3.10 分故圆 P 的方程为 x2(y1)23 或 x2(y1)23.12 分规范与警示 正确列出点 P 满足的关系式是求轨迹方程的关键点,也是失分点对绝对值的关系式要进行讨论,解题要全面在解答此类问题时,首先要认真分析题设条件,找出条件与结论之间的关系,选取合理的解题思路对题目中出现的参数,含绝对值的问题时,一定要注意进行分类讨论随堂训练 1以点(2,1)为圆心,且与直线 3x4y50 相切的圆的方程为()A(x2)2(y1

13、)23 B(x2)2(y1)23C(x2)2(y1)29 D(x2)2(y1)29解析:圆心到直线 3x4y50 的距离 d|645|53,即圆的半径为 3,所以所求圆的方程为(x2)2(y1)29.答案:D2直线 3xy20 截圆 x2y24 得到的弦长为()A1 B2 3C2 2D2解析:圆心到直线的距离 d|2|311,又 r2,所以弦长为 2 22122 3.答案:B3若直线 2xay30 与圆 x2y22x40 相切,则实数 a 等于_解析:圆的方程可化为(x1)2y25,因此圆心坐标为(1,0),半径 r 5,依题意得|23|4a2 5,解得 a1.答案:14过点 P(2,4)作圆

14、 C:(x2)2(y1)225 的切线 l,直线 l1:ax3y2a0 与 l平行,则 l1 与 l 间的距离为_解析:由题意,知直线 l1 的斜率 ka3.则设直线 l 的方程为 y4a3(x2),即 ax3y2a120.由 l 与圆 C 相切,得|2a32a12|a295,解得 a4,所以 l 的方程为 4x3y200,l1 的方程为 4x3y80,则两直线间的距离为|208|4232125.答案:1255已知圆 C 与 y 轴相切,圆心 C 在直线 l1:x3y0 上,且圆 C 在直线 l2:xy0上截得的弦长为 2 7,求圆 C 的方程解析:因为圆心 C 在直线 l1:x3y0 上,所以可设圆心坐标为(3t,t)又圆 C 与 y 轴相切,所以圆的半径为 r|3t|.再由弦心距、半径、弦长的一半组成的直角三角形可得|3tt|22(7)2|3t|2,解得 t1.所以圆心坐标为(3,1)或(3,1),半径为 3.故所求圆的方程为(x3)2(y1)29 或(x3)2(y1)29.课时作业

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