第四节 直线与圆、圆与圆的位置关系
[最新考纲] 1.能根据给定直线、圆的方程，判断直线与圆的位置关系；能根据给定两个圆的方程判断两圆的位置关系．
2．能用直线和圆的方程解决一些简单的问题.3.初步了解用代数方法处理几何问题的思想．
1．直线与圆的位置关系
(1)三种位置关系：相交、相切、相离． (2)两种研究方法：
Δ＞0?相交?联立方程组消去xy?
①代数法―――――――――――→?Δ＝0?相切
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得一元二次方程，Δ＝b－4ac??Δ＜0?相离
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圆心到直线的距离为dd＜r?相交，弦长l＝2r－d②几何法――――――――――――→d＝r?相切
半径为rd＞r?相离???
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2．圆与圆的位置关系
设圆O1：(x－a1)＋(y－b1)＝r1(r1>0)，圆O2：(x－a2)＋(y－b2)＝r2(r2>0)． 位置关系 几何法：圆心距d与r1，r2的关系 外离 外切 相交 内切 内含 [常用结论] 1. 圆的切线方程常用结论
(1)过圆x＋y＝r上一点P(x0，y0)的圆的切线方程为x0x＋y0y＝r.
(2)过圆(x－a)＋(y－b)＝r上一点P(x0，y0)的圆的切线方程为(x0－a)(x－a)＋(y0
－b)(y－b)＝r.
(3)过圆x＋y＝r外一点M(x0，y0)作圆的两条切线，则两切点所在直线方程为x0x＋
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代数法：两圆方程联立组成方程组的解的情况 无解 一组实数解 两组不同的实数解 一组实数解 无解 d>r1＋r2 d＝r1＋r2 |r1－r2| 2．圆与圆的位置关系的常用结论 1 (1)两圆的位置关系与公切线的条数：①内含：0条；②内切：1条；③相交：2条；④外切：3条；⑤外离：4条． (2)当两圆相交时，两圆方程(x，y项系数相同)相减便可得公共弦所在直线的方程． 一、思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)“k＝1”是“直线x－y＋k＝0与圆x＋y＝1相交”的必要不充分条件． ( ) (2)如果两个圆的方程组成的方程组只有一组实数解，则两圆外切． ( ) (3)如果两圆的圆心距小于两半径之和，则两圆相交． ( ) 2 2 2 2 (4)若两圆相交，则两圆方程相减消去二次项后得到的二元一次方程是公共弦所在直线的方程． [答案](1)× (2)× (3)× (4)√ 二、教材改编 1．若直线x－y＋1＝0与圆(x－a)＋y＝2有公共点，则实数a的取值范围是( ) A．[－3，－1] C．[－3,1] B．[－1,3] D．(－∞，－3]∪[1，＋∞) 2 2 ( ) |a＋1|C [由题意知≤2，即|a＋1|≤2. 2解得－3≤a≤1.故选C.] 2．圆(x＋2)＋y＝4与圆(x－2)＋(y－1)＝9的位置关系为( ) A．内切 B．相交 C．外切 D．相离 B [两圆圆心分别为(－2,0)，(2,1)，半径分别为2和3，圆心距d＝4＋1＝17. ∵3－2 3．已知直线l：y＝k(x＋3)和圆C：x＋(y－1)＝1，若直线l与圆C相切，则k＝( ) A．0 C.3 或0 3 B.3 D.3或0 2 2 2 2 2 2 2 |－1＋3k| D [因为直线l与圆C相切，所以圆心C到直线l的距离d＝＝1，解得k2 1＋k＝0或k＝3，故选D.] 4．直线x＋2y＝0被圆C：x＋y－6x－2y－15＝0所截得的弦长等于________． |3＋2| 45 [由题意知圆心C(3,1)，半径r＝5.又圆心C到直线l的距离d＝＝5， 5 2 2 2 则弦长＝2r－d＝45.] ⊙考点1 直线与圆的位置关系 直线与圆的位置关系的判断 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：联立方程组，消元得一元二次方程之后利用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． 上述方法中最常用的是几何法，点与圆的位置关系法适用于动直线问题． 1.若直线ax＋by＝1与圆x＋y＝1有两个公共点，则点P(a，b)与圆x＋y＝1的位置关系是( ) A．在圆上 C．在圆内 B [由题意知圆心到直线的距离d＝＋y＝1的外部，故选B.] 2．直线l：mx－y＋1－m＝0与圆C：x＋(y－1)＝5的位置关系是( ) A．相交 C．相离 A [法一：由? ?mx－y＋1－m＝0，???x＋ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 B．在圆外 D．以上都有可能 1 a＋b2 ＜1，即a＋b＞1，则点P(a，b)在圆x222 B．相切 D．不确定 y－1 2 2 2 ＝5， 2 2 消去y，整理得(1＋m)x－2mx＋m－5＝0， 因为Δ＝16m＋20＞0， 所以直线l与圆相交． 法二：由题意知，圆心(0,1)到直线l的距离d＝|m| 2 m2＋1 ＜1＜5，故直线l与圆相交． 2 2 法三：直线l：mx－y＋1－m＝0过定点(1,1)，因为点(1,1)在圆x＋(y－1)＝5的内部，所以直线l与圆相交．] 3．圆(x－3)＋(y－3)＝9上到直线3x＋4y－11＝0的距离等于1的点的个数为( ) A．1 C．3 B．2 D．4 2 2 |9＋12－11| C [如图所示，因为圆心到直线的距离为＝2，又因为圆的半径为3，所以 5 3 直线与圆相交，圆上到直线的距离为1的点有3个．] 若直线方程中x(或y)的系数含参数，则此直线为过定点的动直线，一般是求出定点，再求解． 直线与圆相切的问题 1．求过圆上的一点(x0，y0)的切线方程的方法 先求切点与圆心连线的斜率k，若k不存在，则结合图形可直接写出切线方程为y＝y0；若k＝0，则结合图形可直接写出切线方程为x＝x0；若k存在且k≠0，则由垂直关系知切线1 的斜率为－，由点斜式可写出切线方程． k2．求过圆外一点(x0，y0)的圆的切线方程的两种方法 几何法 当斜率存在时，设为k，则切线方程为y－y0＝k(x－x0)，即kx－y＋y0－kx0＝0.由圆心到直线的距离等于半径，即可求出k的值，进而写出切线方程 当斜率存在时，设为k，则切线方程为y－y0＝k(x－x0)，即y＝kx－kx0＋y0，代入代数法 圆的方程，得到一个关于x的一元二次方程，由Δ＝0，求得k，切线方程即可求出 (1)过点P(2,4)作圆(x－1)＋(y－1)＝1的切线，则切线方程为( ) A．3x＋4y－4＝0 B．4x－3y＋4＝0 C．x＝2或4x－3y＋4＝0 D．y＝4或3x＋4y－4＝0 (2)(2019·浙江高考)已知圆C的圆心坐标是(0，m)，半径长是r.若直线2x－y＋3＝0与圆C相切于点A(－2，－1)，则m＝________，r＝________. (1)C (2)－2 5 [(1)当斜率不存在时，x＝2与圆相切；当斜率存在时，设切线方 22|k－1＋4－2k|4 程为y－4＝k(x－2)，即kx－y＋4－2k＝0，则＝1，解得k＝，则切线方程 3k2＋1为4x－3y＋4＝0，故切线方程为x＝2或4x－3y＋4＝0，故选C. (2)由圆心与切点的连线和切线垂直，得－2)，半径r＝ －2－0 2 m＋1 1 ＝－，解得m＝－2，因此圆心坐标为(0，22 ＋－1＋2 2 ＝5.] 已知切点，则圆心与切点的连线垂直于切线是常用的结论，如本例T(2)． 弦长问题 4 弦长的两种求法 (1)代数方法：将直线和圆的方程联立方程组，消元后得到一个一元二次方程．在判别式Δ＞0的前提下，利用根与系数的关系，根据弦长公式求弦长． (2)几何方法：若弦心距为d，圆的半径长为r，则弦长l＝2r－d. (1)设圆x＋y－2x－2y－2＝0的圆心为C，直线l过(0,3)与圆C交于A，B两点，若|AB|＝23，则直线l的方程为( ) A．3x＋4y－12＝0或4x－3y＋9＝0 B．3x＋4y－12＝0或x＝0 C．4x－3y＋9＝0或x＝0 D．3x－4y＋12＝0或4x＋3y＋9＝0 (2)(2019·衡水模拟)已知直线ax＋y－1＝0与圆C：(x－1)＋(y＋a)＝1相交于A， 2 2 2 2 2 2 B两点，且△ABC为等腰直角三角形，则实数a的值为( ) 1 A.或－1 7C．1 B．－1 D．1或－1 (1)B (2)D [(1)当直线l的斜率不存在，即直线l的方程为x＝0时，弦长为23，符合题意；当直线l的斜率存在时，可设直线l的方程为y＝kx＋3，由弦长为23，半径为2可知，圆心到该直线的距离为1，从而有程为x＝0或3x＋4y－12＝0，故选B. (2)由题意得△ABC为等腰直角三角形，∴圆心C(1，－a)到直线ax＋y－1＝0的距离d＝rsin 45°(r为圆C的半径)．又∵半径r＝1，∴d＝＋a＝2，即a＝1，解得a＝－1或1.故选D.] 解答本例T(2)的关键是求圆心到直线的距离d＝rsin 45°. 1.已知圆的方程是x＋y＝1，则经过圆上一点M? 2 2 2 2 |k＋2| 3 ＝1，解得k＝－，综上，直线l的方 4k2＋1 2|a－a－1|2 ，即＝，整理得122a2＋1 2??2 ，?的切线方程是________． 2??2 x＋y－2＝0 [因为M? 2??222 ，?是圆x＋y＝1上的点，所以过点M的圆的切线的斜2??2 22 ＋＋a＝0，得a＝－2，故切线方程为22 率为－1，则设切线方程为x＋y＋a＝0，所以 x＋y－2＝0.] 2．已知直线l：ax＋by－3＝0与圆M：x＋y＋4x－1＝0相切于点P(－1,2)，则直线 2 2 l的方程为________． x＋2y－3＝0 [圆M的标准方程为(x＋2)2＋y2＝5，则M(－2,0) 5
高考文科数学一轮复习学案直线与圆、圆与圆的位置关系
