圆与方程讲义

圆与方程1．圆的定义和圆的方程定义在平面内，到定点的距离等于定长的点的集合叫作圆方程标准(x－a)2＋(y－b)2＝r2(r＞0)圆心C(a，b)半径为r一般方程x2＋y2＋Dx＋Ey＋F＝0充要条件：D2＋E2－4F＞0圆心坐标：－D2，－E2半径r＝12D2＋E2－4F2.点与圆的位置关系(1)确定方法：比较点与圆心的距离与半径的大小关系．(2)三种关系：圆的标准方程(x－a)2＋(y－b)2＝r2，点M(x0，y0)．①(x0－a)2＋(y0－b)2＝r2⇔点在圆上；②(x0－a)2＋(y0－b)2r2⇔点在圆外；③(x0－a)2＋(y0－b)2r2⇔点在圆内．考点一求圆的方程【例1】已知圆的半径为10，圆心在直线y＝2x上，圆被直线x－y＝0截得的弦长为42.【训练1】(1)(2014·济南模拟)若圆C的半径为1，圆心在第一象限，且与直线4x－3y＝0和x轴都相切，则该圆的标准方程是()．A．(x－2)2＋(y－1)2＝1B．(x－2)2＋(y＋1)2＝1C．(x＋2)2＋(y－1)2＝1D．(x－3)2＋(y－1)2＝1(2)已知圆C经过A(5,1)，B(1,3)两点，圆心在x轴上，则C的方程为________．考点二与圆有关的最值问题【例2】已知实数x，y满足方程x2＋y2－4x＋1＝0.(1)求yx的最大值和最小值；(2)求y－x的最大值和最小值；(3)求x2＋y2的最大值和最小值．【训练2】(2014·江西九校联考)已知P是直线l：3x－4y＋11＝0上的动点，PA，PB是圆x2＋y2－2x－2y＋1＝0的两条切线，C是圆心，那么四边形PACB面积的最小值是()．A.2B．22C．3D．23考点三与圆有关的轨迹问题【例3】(2013·新课标全国Ⅱ卷)在平面直角坐标系xOy中，已知圆P在x轴上截得线段长为22，在y轴上截得线段长为23.(1)求圆心P的轨迹方程；(2)若P点到直线y＝x的距离为22，求圆P的方程．【训练3】已知直角三角形ABC的斜边为AB，且A(－1,0)，B(3,0)，求：(1)直角顶点C的轨迹方程；(2)直角边BC中点M的轨迹方程．基础巩固题组一、选择题1．(2014·长春模拟)已知点A(1，－1)，B(－1,1)，则以线段AB为直径的圆的方程是()．A．x2＋y2＝2B．x2＋y2＝2C．x2＋y2＝1D．x2＋y2＝42．若圆x2＋y2－2ax＋3by＝0的圆心位于第三象限，那么直线x＋ay＋b＝0一定不经过()．A．第一象限B．第二象限C．第三象限D．第四象限3．(2014·镇安中学模拟)圆心在y轴上且过点(3,1)的圆与x轴相切，则该圆的方程是()．A．x2＋y2＋10y＝0B．x2＋y2－10y＝0C．x2＋y2＋10x＝0D．x2＋y2－10x＝04．两条直线y＝x＋2a，y＝2x＋a的交点P在圆(x－1)2＋(y－1)2＝4的内部，则实数a的取值范围是()．A.－15，1B.－∞，－15∪(1，＋∞)C.－15，1D.－∞，－15∪[1，＋∞)5．(西交大附中模拟)点P(4，－2)与圆x2＋y2＝4上任一点连线的中点的轨迹方程是()．A．(x－2)2＋(y＋1)2＝1B．(x－2)2＋(y＋1)2＝4C．(x＋4)2＋(y－2)2＝4D．(x＋2)2＋(y－1)2＝1二、填空题6．已知点M(1,0)是圆C：x2＋y2－4x－2y＝0内的一点，那么过点M的最短弦所在直线的方程是________．7．(2014·南京调研)已知直线l：x－y＋4＝0与圆C：(x－1)2＋(y－1)2＝2，则圆C上各点到l的距离的最小值为______．8．若圆x2＋(y－1)2＝1上任意一点(x，y)都使不等式x＋y＋m≥0恒成立，则实数m的取值范围是________．三、解答题9．求适合下列条件的圆的方程：(1)圆心在直线y＝－4x上，且与直线l：x＋y－1＝0相切于点P(3，－2)；(2)过三点A(1,12)，B(7,10)，C(－9,2)．直线与圆圆与圆的位置关系1．直线与圆的位置关系设直线l：Ax＋By＋C＝0(A2＋B2≠0)，圆：(x－a)2＋(y－b)2＝r2(r＞0)，d为圆心(a，b)到直线l的距离，联立直线和圆的方程，消元后得到的一元二次方程的判别式为Δ.2.圆与圆的位置关系设圆O1：(x－a1)2＋(y－b1)2＝r21(r1＞0)，圆O2：(x－a2)2＋(y－b2)2＝r22(r2＞0).方法位置关系几何法：圆心距d与r1，r2的关系代数法：两圆方程联立组成方程组的解的情况相离d＞r1＋r2无解外切d＝r1＋r2一组实数解方法位置关系几何法代数法相交d＜rΔ＞0相切d＝rΔ＝0相离d＞rΔ＜0相交|r1－r2|＜d＜r1＋r2两组不同的实数解内切d＝|r1－r2|(r1≠r2)一组实数解内含0≤d＜|r1－r2|(r1≠r2)无解考点一直线与圆的位置关系【例1】(1)(2013·陕西卷)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(2)(2012·江西卷)过直线x＋y－22＝0上点P作圆x2＋y2＝1的两条切线，若两条切线的夹角是60°，则点P的坐标是________．【训练1】【2008高考北京理第7题】过直线yx上的一点作圆22(5)(1)2xy的两条切线12ll，，当直线12ll，关于yx对称时，它们之间的夹角为（）A．30B．45C．60D．90(2)(2014·南昌模拟)直线y＝－33x＋m与圆x2＋y2＝1在第一象限内有两个不同的交点，则m取值范围是()．A．(3，2)B．(3，3)C.33，233D.1，233【例2】【2006全国2，理15】过点(1,2)的直线l将圆(x-2)2+y2=4分成两段弧,当劣弧所对的圆心角最小时,直线l的斜率k=.【答案】22练习：1.【2016高考新课标2理数】圆2228130xyxy的圆心到直线10axy的距离为1，则a=【答案】A（A）43（B）34（C）3（D）22【2005高考北京理第4题】从原点向圆0271222yyx作两条切线，则该圆夹在两条切线间的劣弧长为（）[来源:学科网]A．πB．2πC．4πD．6π【答案】B[来源:Z+xx+k.Com]【例3】【2014新课标，理16】设点M（0x,1），若在圆O:221xy上存在点N，使得∠OMN=45°，则0x的取值范围是________.【答案】[1,1]练习：【2015高考新课标2，理7】过三点(1,3)A，(4,2)B，(1,7)C的圆交y轴于M，N两点，则||MN()[来源:学科网]A．26B．8C．46D．10【答案】C【例4】.【2008全国1，理10】若直线1xyab通过点(cossin)M，，则（）A．221ab≤B．221ab≥C．22111ab≤D．22111ab≥【答案】D．练习.【2005全国1，理3】已知直线l过点（－2，0），当直线l与圆xyx222有两个交点时，其斜率k的取值范围是（）A．)22,22(B．)2,2(C．)42,42(D．)81,81(考点二圆与圆的位置关系【例5】已知两圆x2＋y2－2x－6y－1＝0和x2＋y2－10x－12y＋m＝0.(1)m取何值时两圆外切？(2)m取何值时两圆内切？(3)求m＝45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长．【训练5】(1)圆O1：x2＋y2－2x＝0和圆O2：x2＋y2－4y＝0的位置关系是()．A．相离B．相交C．外切D．内切(2)设两圆C1、C2都和两坐标轴相切，且都过点(4,1)，则两圆心的距离|C1C2|＝()．A．4B．42C．8D．82【例6】【2013课标全国Ⅰ，理20】(本小题满分12分)已知圆M：(x＋1)2＋y2＝1，圆N：(x－1)2＋y2＝9，动圆P与圆M外切并且与圆N内切，圆心P的轨迹为曲线C.(1)求C的方程；(2)l是与圆P，圆M都相切的一条直线，l与曲线C交于A，B两点，当圆P的半径最长时，求|AB|.考点三有关圆的弦长问题【例7】已知点P(0,5)及圆C：x2＋y2＋4x－12y＋24＝0.若直线l过P且被圆C截得的线段长为43，求l的方程．2.【2005高考北京理第4题】从原点向圆0271222yyx作两条切线，则该圆夹在两条切线间的劣弧长为（）[来源:学科网]A．πB．2πC．4πD．6π【答案】B[来源:Z+xx+k.Com【训练7】设m，n∈R，若直线l：mx＋ny－1＝0与x轴相交于点A，与y轴相交于点B，且l与圆x2＋y2＝4相交所得弦的长为2，O为坐标原点，则△AOB面积的最小值为________．基础巩固题组一、选择题1．直线y＝x＋1与圆x2＋y2＝1的位置关系是()．A．相切B．相交但直线不过圆心C．直线过圆心D．相离2．圆(x＋2)2＋y2＝4与圆(x－2)2＋(y－1)2＝9的位置关系为()．A．内切B．相交C．外切D．相离3．若直线x－y＋1＝0与圆(x－a)2＋y2＝2有公共点，则实数a的取值范围是()．A．[－3，－1]B．[－1,3]C．[－3,1]D．(－∞，－3]∪[1，＋∞)4．(2013·安徽卷)直线x＋2y－5＋5＝0被圆x2＋y2－2x－4y＝0截得的弦长为()．A．1B．2C．4D．465．(2014·陕西五校联考)若直线y＝kx与圆(x－2)2＋y2＝1的两个交点关于直线2x＋y＋b＝0对称，则k，b的值分别为()．A．k＝12，b＝－4B．k＝－12，b＝4C．k＝12，b＝4D．k＝－12，b＝－4二、填空题6．过点A(2,4)向圆x2＋y2＝4所引切线的方程为________．7．过点M12，1的直线l与圆C：(x－1)2＋y2＝4交于A，B两点，C为圆心，当∠ACB最小时，直线l的方程为________．8．(2014·宜川中学模拟)两圆相交于两点(1,3)和(m，－1)，两圆圆心都在直线x－y＋c＝0上，且m、c均为实数，则m＋c＝________.三、解答题9．求过两圆x2＋y2＋4x＋y＝－1，x2＋y2＋2x＋2y＋1＝0的交点的圆中面积最小的圆的方程．10．已知：圆C：x2＋y2－8y＋12＝0，直线l：ax＋y＋2a＝0.(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|＝22时，求直线l的方程．