高考数学压轴难题归纳总结提高培优专题3.10 判断点在圆内外向量

2018-11-30 18:49

【题型综述】

点与圆的位置关系的解题策略一般有以下几种:①利用设而不求思想求出圆心坐标,然后计算圆

心到点的距离并和半径比较得解;②向量法,通过判断数量积的正负来确定点和圆的位置关系:如已知AB是圆的直径,G是平面内一点,则GA?GB?0?点G在圆内;GA?GB?0?点G在圆外;

GA?GB?0?点G在圆上.③方程法,已知圆的方程M:(x?a)2?(y?b)2?r2,点N(x0,y0),则

(x0?a)2?(y0?b)2?r2?点N在圆M内;(x0?a)2?(y0?b)2?r2?点N在圆M上;(x0?a)2?(y0?b)2?r2?点N在圆M外.

四点共圆问题的解题策略:①利用四点构成的四边形的对角互补;②利用待定系数法求出过其中

三点的圆的方程,然后证明第四点坐标满足圆的方程.

【典例指引】

类型一 向量法判定点与圆的位置关系

x2y22例1 【2015高考福建,理18】已知椭圆E:2+2=1(a>b>0)过点(0,2),且离心率为.

ab2(Ⅰ)求椭圆E的方程; (Ⅱ)设直线x=my-1,(m?R)交椭圆E于A,B两点,

判断点G(-,0)与以线段AB为直径的圆的位置关系,并说明理由.

1

94【解析】解法一:(Ⅰ)由已知得

ìb=2,?ìa=2??2??c=,解得íb=2, í2??a??a2=b2+c2,?c=2??x2y2+=1. 所以椭圆E的方程为

42(Ⅱ)设点A(x1y1),B(x2,y2),AB中点为H(x0,y0).

ìx=my-1?由íx2y2得(m2+2)y2-2my-3=0, ?+=1??422m32,yy=,y=从而. 120m2+2m2+2m2+2925252522222所以GH|=(x0+)+y0=(my0+)+y0=(m+1)y0+my0+.

44216所以y1+y2=|AB|2(x1-x2)2+(y1-y2)2(m2+1)(y1-y2)2== 444(m2+1)[(y1+y2)2-4y1y2]=(m2+1)(y02-y1y2), =4|AB|25255m23(m2+1)2517m2+22故|GH|-=my0+(m+1)y1y2+=-+=>0 22242162(m+2)m+21616(m+2)2所以|GH|>|AB|9,故G(-,0)在以AB为直径的圆外. 24 2

所以cos狁GA,GB>0,又GA,GB不共线,所以DAGB为锐角. 故点G(-,0)在以AB为直径的圆外. 类型二 四点共圆应用问题

例2. (2014全国大纲21)已知抛物线C:y?2px(p?0)的焦点为F,直线y?4与y轴的交点为P,与C的交点为Q,且|QF|?(I)求C的方程;

(II)过F的直线l与C相交于A,B两点,若AB的垂直平分线l?与C相较于M,N两点,且A,M,B,N四点在同一圆上,求l的方程.

2945|PQ|. 4 3

类型三 动圆过定点问题

例3(2012福建理19)右焦点为F2,离心率e?x2y2如图,椭圆E:2?2?1(a?b?0)的左焦点为F1,

ab1。过F1的直线交椭圆于A,B两点,且?ABF2的周长为8。 2(Ⅰ)求椭圆E的方程。

(Ⅱ)设动直线l:y?kx?m与椭圆E有且只有一个公共点P,且与直线x?4相交于点Q。试探究: 在坐标平面内是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M?若存在,求出点M的坐标;

若不存在,说明理由。

4

?y?kx?m?222 (法2)由?x2y2得(4k?3)x?8kmx?4m?12?0,

?1??3?4∵动直线l与椭圆E有且只要一个交点P(x0,y0),∴m?0且△=0,

即64km?4(4k?3)(4m?12)?0,化简得4k?m?3?0, ① 此时x0=?由?2222224km4k34k3P??=,==,∴(,), kx?my0024k?3mmmm?x?4得Q(4,4k?m).

y?kx?m?假设平面内存在定点M满足条件,由图形对称性知,点M必在x轴上, 设M(x1,0),则MP?MQ=0对满足①式的m,k恒成立.

4k3-x1,),MQ=(4-x1,4k?m), mm4k3k?x1)(4?x1)??(4k?m)=0,整理得(4x1?4)?x12?4x1?3?0, ② ∴?(mmm∵MP=(?

5


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