高三数学一轮复习精品导学案:第八章 平面解析几何(8.2直线与圆(2)

2019-04-02 14:15

yy的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率,所以设=k,即y?kx。当直线y?kx与xx圆相切时,斜率k取最大值或最小值,此时|2k?0|k?12?3,解得k=±3。

y的最大值为3,最小值为﹣3 x(2)y-x可看作是直线y=x+b在y轴上的截距,当直线y=x+b与圆相切时,纵截距

所以

b取得最大值或最小值,此时|2?0?b|?3,解得b??2?6。所以y-x的最大值为2?2?6,最小值为?2?6。

(3)x2?y2表示圆上的一点与原点距离的平方,由平面几何知识知,在原点与圆心连线与圆的两个交点处取得最大值和最小值。又圆心到原点的距离为

(2?0)2?(0?0)2?2,所以x2?y2的最大值是(2?3)2?7?43,x2?y2的最小值

是(2?3)2?7?43。

(三)与圆有关的轨迹问题 ※相关链接※

1.解决轨迹问题,应注意以下几点:

(1)求方程前必须建立平面直角坐标系(若题目中有点的坐标,就无需建系),否则曲线就不可转化为方程。

(2)一般地,设点时,将动点坐标设为(x,y),其他与此相关的点设为(x0,y0)等。 (3)求轨迹与求轨迹方程是不同的,求轨迹方程得出方程即可,而求轨迹在得出方程后还要指出方程的曲线是什么图形。

2.求轨迹方程的一般步骤: (1)建系:设动点坐标为(x,y); (2)列出几何等式; (3)用坐标表示得到方程; (4)化简方程;

(5)除去不合题意的点,作答。 ※例题解析※

〖例〗设定点M(-3,4),动点N在圆x2?y2?4上运动,以OM、ON为两边作平行四边形MONP,求点P的轨迹。

思路解析:先设出P点、N点坐标,根据平行四边形对角线互相平分,用P点坐标表示N点坐标,代入圆的方程可求。

解答:如图所示,

设P(x,y),N(x0,y0),则线段OP的中点坐标为(,),线段MN的中点坐标为

xy22(x0?3y0?4,)。因为平行四边形的对角线互相平分,故22?x0?x?3xx0?3yy0?4。N(x+3,y-4)在圆上,故(x?3)2?(y?4)2?4。?,?,从而?2222?y0?y?4因此所求轨迹为圆:(x?3)2?(y?4)2?4,担应除去两点:(?,在OM所在的直线上时的情况)。

(四)有关圆的实际应用

〖例〗有一种大型商品,A、B两地都有出售,有价格相同,某地居民从两地之一购得商品后运回的费用是:A地每公里的运费是B地每公里运费的3倍。已知A、B两地距离为10公里,顾客选择A地或B地购买这件商品的标准是:包括运费和价格的总费用较低。求P地居民选择A地或B地购物总费用相等时,点P所在曲线的形状,并指出曲线上、曲线内、曲线外的居民应如何选择购物地点?

思路解析:根据条件,建立适当坐标系,求出点P的轨迹方程,进而解决相关问题。 解答:如图,

9122128)和(?,)(点P5555

以A、B所在的直线为x轴,线段AB的中点为原点建立直角坐标系,∵|AB∣=10,∴A(-5,0),B(5,0)。设P(x,y),P到A、B两地购物的运费分别是3a、a(元/公里)。当由P地到A、B两地购物总费用相等时,有:价格+A地运费=价格+B地运费,

2222∴3a·(x?5)?y=a·(x?5)?y. 25215)?y2?()2 442515(1)当P点在以(-,0)为圆心、为半径的圆上时,居民到A地或B地购物总44化简整理,得(x?费用相等。

(2)当P点在上述圆内时,

(x?25215)?y2?()2,4425215)?y2?()2]?0 44?[9(x?5)2?9y2]?[(x?5)2?y2]?8[(x??3(x?5)2?y2?(x?5)2?y2.故此时到A地购物合算.当P点在上述圆外时,

(x?25215)?y2?()2,4425215)?y2?()2]?0 44?[9(x?5)2?9y2]?[(x?5)2?y2]?8[(x??3(x?5)2?y2?(x?5)2?y2.故此时到B地购物合算.注:在解决实际问题时,关键要明确题意,掌握建立数学基本模型的方法将实际问题转化为数学问题解决。

二、直线、圆的位置关系 (一)直线和圆的位置关系 ※相关链接※

直线和圆的位置关系的判定有两种方法

(1)第一种方法是方程的观点,即把圆的方程和直线的方程联立组成方程组,转化为一元二次方程,再利用判别式⊿来讨论位置关系,即

⊿>0?直线与圆相交; ⊿=0?直线与圆相切; ⊿<0?直线与圆相离.

(2)第二种方法是几何的观点,即将圆心到直线的距离d与半径r比较来判断,即 dr?直线与圆相切; d=r?直线与圆相离。 ※例题解析※

〖例〗已知圆x2?y2?6mx?2(m?1)y?10m2?2m?24?0(m?R). (1)求证:不论m为何值,圆心在同一直线上; (2)与l平行的直线中,哪些与圆相交、相切、相离;

(3)求证:任何一条平行于l且与圆相交的直线被各圆截得的弦长相等。

思路解析:用配方法将圆的一般方程配成标准方程,求出圆心坐标,消去m就得关于圆心的坐标间的关系,就是圆心的轨迹方程;判断直线与圆相交、相切、相离,只需比较圆心到直线的距离d与圆半径的大小即可;证明弦长相等时,可用几何法计算弦长。

解答:(1)配方得:(x?3m)2?[y?(m?1)]2?25,设圆心为(x,y),则?消去m得l:x?3y?3?0,则圆心恒在直线l:x?3y?3?0,。

(2)设与l平行的直线是:x?3y?b?0,

?x?3m,

?y?m?1当?510?3?b?510?3时,直线与圆相交;b??510?3时,直线与圆相切;

b??510?3或b?510?3时,直线与圆相离.(3)对于任一条平行于l且与圆相交的直线l1:x?3y?b?0,由于圆心到直线l1的距离

d?|3?b|22(与m无关)。弦长=2r?d且r和d均为常量. 10∴任何一条平行于l且与圆相交的直线被各圆截得的弦长相等。 (二)圆与圆的位置关系 ※相关链接※

1.判断两圆的位置关系常用几何法,即用两圆圆心距与两圆半径和与差之间的关系,一般不采用代数法;

2.若两圆相交,则两圆公式弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2,y2项即可得到;

3.两圆公切线的条数(如下图)

O1O2O1O2O1O2O1O2O1O2

(1)两圆内含时,公切线条数为0; (2)两圆内切时,公切线条数为1; (3)两圆相交时,公切线条数为2; (4)两圆外切时,公切线条数为3; (5)两圆相离时,公切线条数为4。

因此求两圆的公切线条数主要是判断两圆的位置关系,反过来知道两圆公切线的条数,也可以判断出两圆的位置关系。

※例题解析※

〖例〗求经过两圆(x?3)?y?13和x?(y?3)?37的交点,且圆心在直线x-y-4=0上的圆的方程 222222??(x?3)?y?13思路解析:根据已知,可通过解方程组?2得圆上两点,由圆心在直线2??x?(y?3)?37x-y-4=0上,三个独立条件,用待定系数法求出圆的方程;也可根据已知,设所求圆的方程为(x?3)?y?13??(x?(y?3)?37)?0,再由圆心在直线x-y-4=0上,定出参数λ,得圆方程 解答:因为所求的圆经过两圆(x+3)2+y2=13和x2+(y+3)2=37的交点,

2222所以设所求圆的方程为(x?3)?y?13??(x?(y?3)?37)?0 2222323?24?28?9(1??2))+(y?)=展开、配方、整理,得(x?+ 21??1??1??(1??)


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