第11讲圆与圆的位置关系(解析版).docx
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1、第11讲圆与圆的位置关系题型一:圆与圆的位置关系【例1】(2022全国高二课时练习)、=3”是“圆/ +)/=1与圆(x + )2+y2=4相切,的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【答案】A【分析】当两圆外切时,=3或。=3;当两圆内切时,。=1或。=1 .再利用充分必要条件的定义判 断得解.【详解】解:若圆V+y2=i与圆红+4+,2=4相切,当两圆外切时,)(-0)2+()2 =2 + 1,所以4=-3或 = 3;当两圆内切时,J(-a-0)2 +0? =2-1,所以4=1或=-1.当。=3时,犬+ y? = 1与圆+ + y2=4相切,所以、=
2、3是咽/ + 丁 = 1与圆(x + q+ 丁 = 4相切”的充分条件.当圆/+ 9 =i与圆(x + qJ + J=4相切时,。=3不一定成立,所以、=3是咽炉+ / = 1与圆(x + Q+ y = 4相切”的不必要条件.所以、=3是咽Y + 9 = 1与圆(x + q+ V = 4相切”的充分不必要条件.故选:A【例2】(北京高二期末)已知圆。的方程为(犬y+(y 方)2=4,圆。2的方程为-+(y- + 1)2=1,其中a/cR.那么这两个圆的位置关系不可能为()A.外离B.外切C.内含D.内切【答案】C【解析】圆O/(x a)2+(y /7)2=4的圆心为半径为4=2圆。2 :光2
3、+(-6+1)2 - 1的圆心为,半径为r2=1所以|。2|= 病石21 = 4弓,所以两圆不可能内含,故选C线/距离为3的直线/的条数有()A. IB. 2C. 3D. 4【答案】D【解析】【分析】以A为圆心,1为半径,B为圆心,3为半径分别画圆,将所求转化为求圆A与圆B的公切线条数,判断两 圆的位置关系,从而得公切线条数.【详解】以A为圆心,1为半径,B为圆心,3为半径分别画圆,如图所示,由题意,满足点A到直线/的距离为1,点B到直线/距离为3的直线/的条数即为圆A与圆B的公切线条数,因为|A同 = J(2 5+(3 + l)2 =51 + 3,所以两圆外离,所以两圆的公切线有4条,即满足
4、条件的直线/有4条.故选:D【例3】(2022全国新高考1卷)写出与圆+ = 1和(x3)2+。-4/=16都相切的一条直线的方程.35725【答案】尸_% + ;或=全_/工=_1【解析】【分析】先判断两圆位置关系,分情况讨论即可.【详解】圆/ + y2=i的圆心为半径为1,圆(% 3)2 + (y-4尸=16的圆心。1为(3,4),半径为4,两圆圆心闻上为J32+4= =5,等于两圆半径之和,故两圆外切,如图,433当切线为/时,因为殳q=Q,所以勺=-“设方程为广-7+ (。)_d= J =1535。到/的距离 厂寸 ,解得,=,所以/的方程为y =-二工+:,J1 + 444当切线为2
5、时,设直线方程为丘+y+,= 0,其中P。,kQ,由题意J/ 物汨力,I ,解得彳3攵+ 4+回 4川+攵2:=2472525 k五a五 二五当切线为时丁 易知切线方程为九=1,35725故答案为:尸一片+尸尸五A五或户4【题型专练】1. (2022.贵州黔东南.高二期末(文)若圆/ +),=1与圆(工_。)2+(,_4)2=6有3条公切线,则正数”()A. -3B. 3C. 5D. 3 或一3【答案】B【分析】由题可知两圆外切,然后利用两点间的距离公式即得.【详解】由题可知两圆外切,又圆f + y2=i的圆心为(o,o),半径为1,圆(1-城+(广4)2=16的圆心为(,4),半径为4,.而
6、+不=5,; Q = 3 ,又 4 0 ,Q = 3故选:B.2. (2022.全国高二课时练习)已知圆。|:/+(丁一。)2=9与圆有四条公切线,则实数。 的取值可能是()A. -4B. -2C. 2、/D 3【答案】AD【分析】根据题意可知,两圆外离,即圆心距大于两圆半径之和,解不等式即可得解.【详解】圆心。(0,。),半径4=3,圆心G(。,。),半径4=1.因为两圆有四条公切线,所以两圆外离.又两圆圆心距=血同,所以血同3 + 1,解得”2后或 2山.故选:AD.3. (2022全国.高二课时练习)已知圆:(x 2+(y 1=1,圆N:(x + 2+(丁 + 1了 =1 ,则下列是N
7、两圆公切线的直线方程为()A. y=OB 3x4y=0C x-2y +石= 0D x-2y-y5 = 0【答案】ACD【分析】先判断两圆的位置关系可知,两圆相离,公切线有四条,然后由圆的方程可知,两圆关于原点0 对称,即可知有两条公切线过原点0,另两条公切线与直线MN平行,设出直线方程,再根据点到直线的距 离公式求出直线方程,从而解出.【详解】圆M的圆心为M(2, 1),半径彳=1.圆N的圆心为N(2, -1),半径弓二1.圆心距d = 2指2,两圆相离,故有四条公切线.又两圆关于原点0对称,则有两条切线过原点0,设切线方程为y=&,则圆 心到直线的距离gW = l,解得女=0或攵=金,对应方
8、程分别为y=0, 4x3y=0.另两条切线与直线MN Jl + 223bIiI I i平行,而/的:丁 = 7尤,设切线方程为y = + 则丁丁一,解得匕=组,切线方程为x 2y +石=0,22J1 + -2V 4x - 2 y - yfs = 0.故选:ACD.4. (2022广东广州.高二期末)写出与圆/ + 丁=1和圆(x_4+(y + 3)2=16都相切的一条切线方程*【答案】y = l或24x + 7y + 25 = 0或4x-3y-5 = 0【分析】先判断两圆位置关系,再分情况依次求解可得.【详解】圆f+ 丁=1的圆心为。(0,0),半径为1;圆(-4)2+(y + 3)2=16的
9、圆心为c(4,-3),半径为4,圆心距为|。=5,所以两圆外切,如图,有三条切线A”,易得切线4的方程为y = i,344因为AOC,且女=_;,所以设,3:y = _x + b,即4x3y +3b = 0,则0(0,0)到4的距离回=1,解得匕=:(舍去)或-,所以4:4x-3y-5 = 0,3/ /、3 y = x(41可知4和4关于oc:y = -=%对称,联立4 ,解得一彳在4上,4 3在4上任取一点(。/),设其关于。的对称点为(工,%),-yo%- 2 - X !7 3一4 3424一257 一25- - -七 为、解一只 2424 f 4、则4= 4= 一亏,所以直线 4:一1
10、= 一亍 x + ,即 24x + 7y + 25 = ,25 3综上,切线方程为y = l或24x + 7y + 25 = 0或4x3y 5 = 0.故答案为:y = l 或 24x + 7y + 25 = 0 或 4x-3y-5 = 0.题型四:有关圆的轨迹方程【例1】(广东)已知动点M与两个定点0(0,0), A(3,0)的距离的比为;,求动点M的轨迹方程,并说 明轨迹的形状.MO【解析】设点Q).则而化简得:【答案】(x + l)2 + y2=4,以(TO)为圆心2为半径的圆f + y2 +_ 3 = 0 n。+1)2 + y2 = 4为以(一1,0)为圆心2为半径的圆.【例2】已知R
11、tZk A8C的斜边为A8,且41,0),3(3,0).求:(1)直角顶点。的轨迹方程;(2)直角边BC的中点M的轨迹方程.【答案】(1) +/-2%-3=0()#0) (2) (x-2)2+/=1(j#0)【解析】(1)方法一 设C(x, y),因为A, B, C三点不共线,所以归0.因为AC,3c 且5C, AC斜率均存在,所以Me心c= - l,又Mc=#T除0=言所以x;3=f化简得 f+y2 2x3=0.因此,直角顶点C的轨迹方程为x2+y22% 3=0()#0).方法二 设A8的中点为。,由中点坐标公式得0(1,0),由直角三角形的性质知|CQ|=;|A8| = 2,由圆的定义知,
12、动点C的轨迹是以0(1,0)为圆心,2为半径的圆(由于A, B, C三点不共线,所以应除去与x轴的交点).所以直角顶点C的轨迹方程为(xl)2+y2=40).(2)设M(x, y), C(xo,泗),因为3(3,0), M是线段BC的中点,由中点坐标公式得X=誓,),=当,所以 xo=2x3, yo=2y.由(1)知,点 C 的轨迹方程为(xl)2+y2=400),将 x=2x3, yo=2y 代入得(2x4)2+(2),)2=4,即(X2)2+y2=i.因此动点M的轨迹方程为(%2)2+y2=i00).【例3】(2022.全国高二课时练习)已知点A(o,l), 3(例-1),动点尸(x,y)
13、满足paP5 = 1,则点3的轨迹 为.【答案】(x-1)2 + /=3【解析】【分析】用向量数量积的坐标运算表示已知等式化简即得轨迹方程,由方程可判断轨迹.【详解】PA= (-x,l- y), P3 = (2 苍1 - y),PA PB = -x(2 - x) - (1 - y)。+ y) = -2x + x? - 1 + J =1,化简得:(X 1 +)2=3,所以,点尸的轨迹为圆:(x-1)2 + j2=3故答案为:(x1)2 + V=3【例4】(2022.全国高二期中)当点A在曲线f + y2=i上运动时,连接a与定点8(6,0),则AB的中点P 的轨迹方程为.【答案】(x 3)2 +
14、 丁=!4【解析】【分析】设出点A、P坐标,根据中点坐标公式得到其关系,借助A点在已知曲线上代入可得.【详解】设 A(Xo,%),P(x,y),1% = 2X - 6c crc则由中点坐标公式可得 ),代入f + y2=i得(2x 6)2+(2y)2=l为=2y整理得P的轨迹方程为(x-3)2 + 丁 = .故答案为:(X 3)2 + /=!4【题型专练】1 .(全国高二课时练习)方程),=屈二3表示的曲线是()A. 一个圆B.两条射线C.半个圆D. 一条射线【答案】c解析由y = j36_X2得y2 =36_12,即12 + ,2=36(2 0),曲线表示圆X2+52=36在工轴上方的 半圆
15、.故选:C.2 .(上海高二专题练习)已知圆。过三个点”(1,0), N(3,2), R(5,0).(1)求圆。的方程;(2)过原点。的动直线/与圆C相交于不同的A、B两点,求线段A3的中点。的轨迹.3 3【答案】(1) (x-3)2 + y2=4;(2)的轨迹是以(于0)为圆心,鼻为半径的圆(点加在圆。内,不与 边界重合).【解析】(1)设圆方程为了2+)72+6+W+尸=。,l + D + F = 0(D = -6则 v 9 + 4 + 30 +2+/=0 ,解得 E = 0 ,25 + 50+/=0F = 5VX.所以圆方程为 x2-6x+r+5 = 0,即(X 3)2 + /=4;(2
16、)由(1) C(3,0),设。(x,y),则由 OQJ_QC得,OQ-CQ = 0,即(x,y)(x 3,y) = 0, x2-3x+y2=0,(%-1)2 + /=.33又。在圆C内部,所以。的轨迹是以(三,0)为圆心,一为半径的圆(点。在圆C内部).223.(上海)圆C过点A(6Q), 8(1,5),且圆心在直线/:2x 7y + 8 =。上.(1)求圆。的方程;P为圆C上的任意一点,定点。(8,0),求线段PQ中点M的轨迹方程.(11 A21 a【答案】(1) (x 3)2+(一2)2=13; (2) X- +( 1)2=上.I 2J 4【解析】(1)直线的斜率上=* = 1,1-6所以
17、AB的垂直平分线m的斜率为1.AB的中点的横坐标和纵坐标分别为冗=史=1,y =-=-. 22225(71因此,直线机的方程为= i元一不.即xy1 =。.又圆心在直线/上,所以圆心是直线机与直线/的交点.联立方程组x-y-l = Ox = 3L-7y+8 =。解虱=2所以圆心坐标为。(3,2),又半径/二 |C4|= 而,则所求圆的方程是(x 3)2 + (y 2)2 = 13.(2)设线段尸。的中点月5,)M为线段尸。的中点,则+ 8-=x22x0 = 2x - 8 %=2yP(2x 8,2y)代入圆 C中得(2x 8 3尸 +(2y 2尸=13 ,即线段PQ中点M的轨迹方程为(11?xI
18、 2j+ (y 1)2=;44.(江苏)在半面直角坐标系中,如果点P的坐标(x,y)满足x = a + rcos0y = b+ rsinO其中。为参数,r0.证明:点P的轨迹是圆心为(。力),半径为的圆.【答案】证明见解析.X = + A*COS 0【解析】由17,八可得(X-。y+-刀2 =/,所以点。的轨迹是圆心为(43,半径为的圆.y = b+rsm3题型五:与圆有关的最值【例1】(2022全国.高二课时练习)过4-3,0)、3(3,0)两点的所有圆中面积最小的圆方程是.【答案】V+y2=9【解析】【分析】过4-3,0)、3(3,0)两点的所有圆中面积最小的圆是以A3为直径的圆,由此可求
19、得答案.【详解】由题意知 A(-3,0)、3(3,0)的中点为(0,0),|45|=6 ,因为过4-3,0)、例3,0)两点的所有圆中面积最小的圆是以.为直径的圆, 此时圆的半径最小, 故该圆方程为:f + y2=9,故答案为:Y+y2=9【例2】已知实数羽y满足方程f+y2以+1=0,则(11的最大值和最小值分别为 和;(2)yx的最大值和最小值分别为 和;(3)f+y2的最大值和最小值分别为 和.【答案】(1)小 -小 (2) 2+a/6, 2y6.(3) 7+4-/3 74*/3【解析】原方程可化为(x2)2+y2 = 3,表示以(2,0)为圆心,木为半径的圆.(式的几何意义是圆上一点与
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- 11 位置 关系 解析
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