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    2.5.2 圆与圆的位置关系(学案)-2022-2023学年高二数学教材(人教A版2019选择性必修第一册)
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    高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第一册第二章 直线和圆的方程2.5 直线与圆、圆与圆的位置学案设计

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    这是一份高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第一册第二章 直线和圆的方程2.5 直线与圆、圆与圆的位置学案设计,共7页。学案主要包含了学习目标,自主学习,小试牛刀,经典例题,跟踪训练,当堂达标,参考答案等内容,欢迎下载使用。

    2.5.2 圆与圆的位置关系

    【学习目标】

    课程标准

    学科素养

    1.理解圆与圆的位置关系的种类.

    2.掌握圆与圆的位置关系的代数判断方法与几何判断方法,能够利用上述方法判断两圆的位置关系.

    3.体会根据圆的对称性灵活处理问题的方法和它的优越性.

    1、直观想象

    2、数学运算

    3、逻辑推理

    【自主学习】

    一.圆与圆的位置关系

    圆与圆的位置关系

    分类

    公切线条数

    公共点个数

    两圆相交

    /

     

     

    两圆相切

    外切

     

     

    内切

     

    两圆相离

    外离

     

     

    内含

     

    二.圆与圆位置关系的判定

    1.几何法:若两圆的半径分别为r1r2,两圆的圆心距为d,则两圆的位置关系的判断方法如下:

    位置关系

    外离

    外切

    相交

    内切

    内含

    图示

    dr1r2的关系

     

     

     

     

     

    2.代数法:通过两圆方程组成方程组的公共解的个数进行判断.

    一元二次方程

    思考:将两个相交的非同心圆的方程x2y2DixEiyFi0(i1,2)相减,可得一直线方程,这条直线方程具有什么样的特殊性呢?

     

     

    【小试牛刀】

    思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)

    (1)若直线与圆有公共点,则直线与圆相交.(  )

    (2)若两圆没有公共点,则两圆一定外离.(  )

    (3)从两圆的方程中消掉二次项后得到的二元一次方程是两圆的公共弦所在的直线方程.(   )

    (4)若两圆有公共点,则|r1r2|≤dr1r2.(   )

    【经典例题】

    题型一  两圆的位置关系

    点拨:判断两圆的位置关系的两种方法

    1.几何法:将两圆的圆心距d与两圆的半径之差的绝对值,半径之和进行比较,进而判断出两圆的位置关系,这是在解析几何中主要使用的方法.

    2.代数法:将两圆的方程组成方程组,通过解方程组,根据方程组解的个数进而判断两圆位置关系.

    1 已知圆C1x2y22ax2ya2150,圆C2x2y24ax2y4a20(a0).试求a为何值时,两圆C1C2的位置关系为:

    (1)相切;(2)相交;(3)外离;(4)内含.

     

     

     

     

    【跟踪训练】1 已知圆C1x2y22x4y40和圆C24x24y216x8y190,则这两个圆的公切线的条数为(  )

    A.13       B.4        C.0       D.2

    题型二 两圆的公共弦问题

    点拨:

    1.求两圆公共弦长的方法

    一是联立两圆方程求出交点坐标,再用距离公式求解;

    二是先求出两圆公共弦所在的直线方程,再利用半径长、弦心距和弦长的一半构成的直角三角形求解.

    2.过两圆的交点的圆的方程

    已知圆C1x2y2D1xE1yF10与圆C2x2y2D2xE2yF20相交,则过两圆交点的圆的方程可设为x2y2D1xE1yF1λ(x2y2D2xE2yF2)0(λ≠1)

    2 已知两圆x2y22x10y240x2y22x2y80.

    (1)判断两圆的位置关系;

    (2)求公共弦所在的直线方程;

    (3)求公共弦的长度.

     

     

     

     

     

    【跟踪训练】2 C1x2y21与圆C2x2y22x2y10的公共弦所在的直线被圆C3(x1)2(y1)2所截得的弦长为________.

    题型三 两圆相切

    点拨:处理两圆相切问题的两个步骤

    1.定性,即必须准确把握是内切还是外切,若只是告诉相切,则必须分两圆内切还是外切两种情况讨论.

    2.转化思想,即将两圆相切的问题转化为两圆的圆心距等于两圆半径之差的绝对值(内切时)或两圆半径之和(外切时)

    3 半径为6的圆与x轴相切,且与圆x2(y3)21内切,则此圆的方程是(  )

    A(x4)2(y6)26

    B(x4)2(y6)26(x4)2(y6)26

    C(x4)2(y6)236

    D(x4)2(y6)236(x4)2(y6)236

    【跟踪训练】3 已知以C(4,-3)为圆心的圆与圆Ox2y21相切,求圆C的方程.

     

    【当堂达标】

    1.(多选)直线l与圆C有公共点,则直线l与圆C的位置关系可能是(   

    A.相交 B.相切

    C.相离 D.不能确定

    2.已知两圆x2y21x2y26x8y90,那么这两个圆的位置关系是(  )

    A.相离  B.相交  C.外切  D.内切

    3.已知圆C1(x1)2(y2)24,圆C2(x2)2(y2)29,则两圆的公切线条数是________

    4.若圆x2y24与圆x2y22ay60(a>0)的公共弦长为2,则a________.

    5.已知点P在圆Ox2y21上运动,点Q在圆C(x3)2y21上运动,则|PQ|的最小值为________

    6.已知圆C1x2y22mx4ym250,圆C2x2y22x2mym230,当m为何值时,分别满足下列情况:

    (1)C1与圆C2外切;

    (2)C1与圆C2内含. 

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    【参考答案】

    【自主学习】

    一.2 3 1 4 0     2 1 0

    二.dr1r2   dr1r2     |r1r2|dr1r2   d|r1r2|  0d|r1r2|

    思考:两圆相减得一直线方程,它经过两圆的公共点.经过相交两圆的公共交点的直线是两圆的公共弦所在的直线.

    【小试牛刀】

    (1)× (2)× (3)× (4)√

    【经典例题】

    1 解:C1C2的方程,经配方后可得C1(xa)2(y1)216C2(x2a)2(y1)21

    圆心C1(a,1)C2(2a,1),半径r14r21.∴|C1C2|a.

    (1)|C1C2|r1r25,即a5时,两圆外切;

    |C1C2|r1r23,即a3时,两圆内切.

    (2)3|C1C2|5,即3a5时,两圆相交.

    (3)|C1C2|5,即a5时,两圆外离.(4)|C1C2|3,即a3时,两圆内含.

    【跟踪训练】1 D 解析对两个圆的方程配方得圆C1(x1)2(y2)21及圆C2(x2)2(y1)2,则圆心距d|C1C2|1<<1,故两个圆相交,则这两个圆的公切线有2.

    2 (1)将两圆方程配方化为标准方程,则C1(x1)2(y5)250C2(x1)2(y1)210C1的圆心坐标为(1,-5),半径为r15

    C2的圆心坐标为(1,-1),半径为r2.

    ∴|C1C2|2r1r25|r1r2||5|

    ∴|r1r2|<|C1C2|<r1r2两圆相交.

    (2)将两圆方程相减,得公共弦所在的直线方程为x2y40.

    (3)方法一由(2)知圆C1的圆心(1,-5)到直线x2y40的距离为d3

    公共弦长为l222.

    方法二 设两圆相交于点AB,则AB两点满足方程组

    解得

    ∴|AB|2.即公共弦长为2.

    【跟踪训练】2  解析由题意将两圆的方程相减,可得圆C1和圆C2公共弦所在的直线l的方程为xy10.又圆C3的圆心坐标为(1,1),其到直线l的距离为d

    设圆C3的半径为r,由条件知,r2d2,所以弦长为.

    3 D 解析: 由题意可设圆的方程为(xa)2(y6)236,由题意,得5,所以a216,所以a±4.

    【跟踪训练】3 设圆C的半径为r,圆心距为d5

    当圆C与圆O外切时,r15r4

    当圆C与圆O内切时,r15r6

    圆的方程为(x4)2(y3)216(x4)2(y3)236.

    【当堂达标】

    1.AB 解析根据直线与圆位置关系的确定,有一个公共点时相切,有两个公共点时相交.相离时无公共点.故选:AB

    2.C

    3.3 解析C1(1,2)r12C2(2,-2)r23|C1C2|5r1r25,因此两圆外切.所以公切线有3条.

    4.1 解析: 将两圆的方程相减,得相交弦所在的直线方程为y,圆心(0,0)到直线的距离为d1,所以a1

    5. 1 解析O(0,0)C(3,0),两圆半径均为1∵|OC|3∴|PQ|的最小值为3111.

    6.: 易得圆C1(xm)2(y2)29,圆C2(x1)2(ym)24.

    (1)如果圆C1与圆C2外切,则32

    所以m23m100,解得m2m=-5.

    2如果圆C1与圆C2内含,则<32

    所以m23m2<0,解得-2<m<1.


     

     

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