2019届高考数学二轮复习第二部分突破热点分层教学专项二专题五第1讲《直线与圆》学案
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1、第 1 讲 直线与圆年份 卷别 考查内容及考题位置 命题分析卷圆的方程、直线与圆的位置关系T 19(2)2018卷 直线与圆的位置关系T 6卷圆的性质、点到直线的距离、双曲线的几何性质T 15卷圆的弦长问题、双曲线的几何性质T 9直线与圆的位置关系、点到直线的距离、椭圆的离心率T 102017卷直线与圆的方程、直线与抛物线的位置关系T 20卷圆的方程、点到直线的距离应用T 42016卷 直线与圆的位置关系T 161.近两年圆的方程成为高考全国课标卷命题的热点,需重点关注此类试题难度中等偏下,多以选择题或填空题形式考查2直线与圆的方程偶尔单独命题,单独命题时有一定的深度,有时也会出现在压轴题的位
2、置,难度较大,对直线与圆的方程(特别是直线)的考查主要体现在圆锥曲线的综合问题上.直线的方程(基础型)两条直线平行与垂直的判定若两条不重合的直线 l1, l2的斜率 k1, k2存在,则l1 l2k1 k2, l1 l2k1k21.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在2 个距离公式(1)两平行直线 l1: Ax By C10, l2: Ax By C20 间的距离 d .|C1 C2|A2 B2(2)点( x0, y0)到直线 l: Ax By C0 的距离公式 d .|Ax0 By0 C|A2 B2考法全练1若平面内三点 A(1, a), B(2, a2), C(3, a3)
3、共线,则 a( )A1 或 0 B. 或 022 52C. D. 或 0252 2 52解析:选 A.因为平面内三点 A(1, a), B(2, a2), C(3, a3)共线,所以 kAB kAC,即 ,即 a(a22 a1)0,解得 a0 或 a1 .故选 A.a2 a2 1 a3 a3 1 22若直线 mx2 y m0 与直线 3mx( m1) y70 平行,则 m 的值为( )A7 B0 或 7C0 D4解析:选 B.因为直线 mx2 y m0 与直线 3mx( m1) y70 平行,所以 m(m1)3 m2,所以 m0 或 7,经检验,都符合题意故选 B.3两条平行线 l1, l2分
4、别过点 P(1,2), Q(2,3),它们分别绕 P, Q 旋转,但始终保持平行,则 l1, l2之间距离的取值范围是( )A(5,) B(0,5C( ,) D(0, 34 34解析:选 D.当直线 PQ 与平行线 l1, l2垂直时,| PQ|为平行线 l1, l2间的距离的最大值,为 ,所以 l1, l2之间距离的取值范围是( 1 2) 2 2 ( 3) 2 34(0, 故选 D.344已知点 A(1,2), B(2,11),若直线 y x1( m0)与线段 AB 相交,则实数(m6m)m 的取值范围是( )A2,0)3,) B(,1(0,6C2,13,6 D2,0)(0,6解析:选 C.
5、由题意得,两点 A(1,2), B(2,11)分布在直线 y x1( m0)的两(m6m)侧(或其中一点在直线上),所以 0,解得2 m1 或(m6m 2 1)2(m 6m) 11 13 m6,故选 C.5(一题多解)已知直线 l: x y10, l1:2 x y20.若直线 l2与 l1关于直线l 对称,则直线 l2的方程是_解析:法一: l1与 l2关于 l 对称,则 l1上任意一点关于 l 的对称点都在 l2上,故 l与 l1的交点(1,0)在 l2上又易知(0,2)为 l1上的一点,设其关于 l 的对称点为( x, y),则,解得x2 y 22 1 0,y 2x 1 1) x 1,y
6、1.)即(1,0),(1,1)为 l2上两点,故可得 l2的方程为 x2 y10.法二:设 l2上任一点为( x, y),其关于 l 的对称点为( x1, y1),则由对称性可知x x12 y y12 1 0,y y1x x11 1, )解得 x1 y 1,y1 x 1.)因为( x1, y1)在 l1上,所以 2(y1)( x1)20,即 l2的方程为 x2 y10.答案: x2 y10圆的方程(综合型)圆的 3 种方程(1)圆的标准方程:( x a)2( y b)2 r2.(2)圆的一般方程: x2 y2 Dx Ey F0( D2 E24 F0)(3)圆的直径式方程:( x x1)(x x
7、2)( y y1)(y y2)0(圆的直径的两端点是A(x1, y1), B(x2, y2)典型例题在平面直角坐标系 xOy 中,曲线 : y x2 mx2 m(mR)与 x 轴交于不同的两点 A, B,曲线 与 y 轴交于点 C.(1)是否存在以 AB 为直径的圆过点 C?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理由(2)求证:过 A, B, C 三点的圆过定点【解】 由曲线 : y x2 mx2 m(mR),令 y0,得 x2 mx2 m0.设 A(x1,0), B(x2,0),则可得 m28 m0, x1 x2 m, x1x22 m.令 x0,得 y2 m,即 C(0,2 m)(1)若存
8、在以 AB 为直径的圆过点 C,则 0,得 x1x24 m20,AC BC 即 2m4 m20,所以 m0 或 m .12由 0 得 m8,所以 m ,12此时 C(0,1), AB 的中点 M 即圆心,半径 r| CM| ,(14, 0) 174故所求圆的方程为 y2 .(x14)2 1716(2)证明:设过 A, B 两点的圆的方程为 x2 y2 mx Ey2 m0,将点 C(0,2 m)代入可得 E12 m,所以过 A, B, C 三点的圆的方程为 x2 y2 mx(12 m)y2 m0,整理得 x2 y2 y m(x2 y2)0.令 可得 或x2 y2 y 0,x 2y 2 0, )
9、x 0,y 1) x 25,y 45, )故过 A, B, C 三点的圆过定点(0,1)和 .(25, 45)求圆的方程的两种方法(1)直接法:利用圆的性质、直线与圆、圆与圆的位置关系,数形结合直接求出圆心坐标、半径,进而求出圆的方程(2)待定系数法:先设出圆的方程,再由条件构建系数满足的方程(组)求得各系数,进而求出圆的方程 对点训练1圆( x1) 2( y2) 21 关于直线 y x 对称的圆的方程为 ( )A( x2) 2( y1) 21B( x1) 2( y2) 21C( x2) 2( y1) 21D( x1) 2( y2) 21解析:选 A.由题意知圆心的坐标为(1,2)易知(1,2
10、)关于直线 y x 对称的点为(2,1),所以圆( x1) 2( y2) 21 关于直线 y x 对称的圆的方程为( x2) 2( y1)21,故选 A.2已知 ABC 三个顶点的坐标分别为 A(1,0), B(0, ), C(2, ),则 ABC 外接3 3圆的圆心到原点的距离为( )A. B.53 213C. D.253 43解析:选 B.设外接圆圆心为 P.因为 ABC 外接圆的圆心在线段 BC 的垂直平分线上,即直线 x1 上,可设圆心 P(1, p),由 PA PB 得| p| ,解得 p ,1 ( p 3) 2233所以圆心坐标为 P ,所以圆心到原点的距离 |OP| .故选(1,
11、233) 1 (233)2 1 129 213B.3经过原点且与直线 x y20 相切于点(2,0)的圆的标准方程是( )A( x1) 2( y1) 22B( x1) 2( y1) 22C( x1) 2( y1) 24D( x1) 2( y1) 24解析:选 A.设圆心的坐标为( a, b),则 a2 b2 r2,( a2)2 b2 r2, 1,联立解得 a1, b1, r22.故所求圆的标准方程是ba 2(x1) 2( y1) 22.故选 A.直线与圆、圆与圆的位置关系(综合型)直线与圆的位置关系的判定(1)几何法:把圆心到直线的距离 d 和半径 r 的大小加以比较: d r相交; d r相
12、切; d r相离(2)代数法:将圆的方程和直线的方程联立起来组成方程组,利用判别式 来讨论位置关系: 0 相交; 0相切; 0 相离圆与圆的位置关系的判定(1)d r1 r2两圆外离(2)d r1 r2两圆外切(3)|r1 r2| d r1 r2两圆相交(4)d| r1 r2|(r1 r2)两圆内切(5)0 d| r1 r2|(r1 r2)两圆内含典型例题命题角度一 圆的切线问题(2018永州模拟)自圆 C:( x3) 2( y4) 24 外一点 P(x, y)引该圆的一条切线,切点为 Q, PQ 的长度等于点 P 到原点 O 的距离,则点 P 的轨迹方程为( )A8 x6 y210 B8 x
13、6 y210C6 x8 y210 D6 x8 y210【解析】 由题意得,圆心 C 的坐标为(3,4),半径 r2,如图因为| PQ| PO|,且 PQ CQ,所以| PO|2 r2| PC|2,所以 x2 y24( x3) 2( y4) 2,即 6x8 y210,所以点 P 的轨迹方程为 6x8 y210,故选 D.【答案】 D过一点求圆的切线方程的方法(1)过圆上一点( x0, y0)的圆的切线的方程的求法若切线斜率存在,则先求切点与圆心连线所在直线的斜率 k(k0),由垂直关系知切线斜率为 ,由点斜式方程可求切线方程若切线斜率不存在,则可由图形写出切线方程1kx x0.(2)过圆外一点(
14、 x0, y0)的圆的切线的方程的求法当切线斜率存在时,设切线斜率为 k,切线方程为 y y0 k(x x0),即kx y y0 kx00.由圆心到直线的距离等于半径,即可得出切线方程当切线斜率不存在时要加以验证命题角度二 直线与圆相交问题在平面直角坐标系 xOy 中,已知圆 C 与 y 轴相切,且过点 M(1, ), N(1,3)3(1)求圆 C 的方程;(2)已知直线 l 与圆 C 交于 A, B 两点,且直线 OA 与直线 OB 的斜率之积为2.求证:直线 l 恒过定点,并求出定点的坐标【解】 (1)因为圆 C 过点 M(1, ), N(1, ),3 3所以圆心 C 在线段 MN 的垂直
15、平分线上,即在 x 轴上,故设圆心为 C(a,0),易知 a0,又圆 C 与 y 轴相切,所以圆 C 的半径 r a,所以圆 C 的方程为( x a)2 y2 a2.因为点 M(1, )在圆 C 上,3所以(1 a)2( )2 a2,解得 a2.3所以圆 C 的方程为( x2) 2 y24.(2)记直线 OA 的斜率为 k(k0),则其方程为 y kx.联立,得 消去 y,得( k21) x24 x0,( x 2) 2 y2 4,y kx, )解得 x10, x2 .4k2 1所以 A .(4k2 1, 4kk2 1)由 kkOB2,得 kOB ,直线 OB 的方程为 y x,2k 2k在点
16、A 的坐标中用 代换 k,得 B .2k (4k2k2 4, 8kk2 4)当直线 l 的斜率不存在时, ,得 k22,此时直线 l 的方程为 x .4k2 1 4k2k2 4 43当直线 l 的斜率存在时, ,即 k22.4k2 1 4k2k2 4则直线 l 的斜率为 4kk2 1 8kk2 44k2 1 4k2k2 4 .4k( k2 4) 8k( k2 1)4( k2 4) 4k2( k2 1) 3k( k2 2)4 k4 3k2 k2故直线 l 的方程为 y .4kk2 1 3k2 k2(x 4k2 1)即 y ,所以直线 l 过定点 .3k2 k2(x 43) (43, 0)综上,直
17、线 l 恒过定点,定点坐标为 .(43, 0)直线与圆相交问题的求法(1)弦长的求解方法根据半径,弦心距,弦长构成的直角三角形,构成三者间的关系 R2 d2 (其中 ll24为弦长, R 为圆的半径, d 为圆心到直线的距离)根据公式 l |x1 x2|求解(其中 l 为弦长, x1, x2为直线与圆相交所得交点1 k2的横坐标, k 为直线的斜率)求出交点坐标,用两点间距离公式求解(2)定点、定值问题的求解步骤设:设出直线方程,并代入圆的方程整理成关于 x(或 y)的一元二次方程列:用参数表示出需要证明的直线或者几何式子解:判断直线是否过定点或对表示出的代数式进行化简求解 对点训练1(201
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