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人教A版 (2019)选择性必修 第一册2.5 直线与圆、圆与圆的位置课文课件ppt
展开1.了解圆与圆的位置关系.
2.掌握圆与圆的位置关系的判断方法.
3.能用圆与圆的位置关系解决一些简单问题.
日食是一种天文现象,在民间称此现象为天狗食日.日食只在月球与太阳呈现合的状态时发生.日食分为日偏食、日全食、日环食、全环食.我们将月亮与太阳抽象为圆,
观察到的这些圆在变化的过程中位置关系是怎样的?
前面我们运用直线的方程、圆的方程研究了直线与圆的位置关系,现在我们类比上述研究方法,运用圆的方程,通过定量计算研究圆与圆的位置关系.
1.代数法:设两圆的一般方程为
则方程组解的个数与两圆的位置关系如下:
2.几何法:若两圆的半径分别为r1,r2,两圆连心线的长为d,则两圆的位置关系如下:
(1)利用代数法判断两圆位置关系时,当方程组无解或一组解时,无法判断两圆的位置关系.(2)在判断两圆的位置关系时,优先使用几何法.
已知圆C1:x2+y2-2ax-2y+a2-15=0(a>0),圆C2:x2+y2-4ax-2y+4a2=0(a>0).试求a为何值时,两圆C1,C2的位置关系为:(1)相切;
圆C1,C2的方程,经配方后可得C1:(x-a)2+(y-1)2=16,C2:(x-2a)2+(y-1)2=1,∴圆心C1(a,1),C2(2a,1),半径r1=4,r2=1.
当|C1C2|=r1+r2=5,即a=5时,两圆外切;当|C1C2|=r1-r2=3,即a=3时,两圆内切.
当3<|C1C2|<5,即3当|C1C2|>5,即a>5时,两圆外离.
当|C1C2|<3,即0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的位置关系.
(1)圆C1:x2+y2-4x+3=0与圆C2:(x+1)2+(y-4)2=a恰有三条公切线,则实数a的值是A.4 B.6 C.16 D.36
圆C1的标准方程为(x-2)2+y2=1,∵两圆有三条公切线,∴两圆外切,
(2)到点A(-1,2),B(3,-1)的距离分别为3和1的直线有_____条.
半径之和为3+1=4,因为5>4,所以圆A和圆B外离,因此它们的公切线有4条.
已知圆C1:x2+y2+6x-4=0和圆C2:x2+y2+6y-28=0.(1)求两圆公共弦所在直线的方程及弦长;
设两圆交点为A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点坐标是方程组
①-②,得x-y+4=0.∵A,B两点的坐标都满足此方程,∴x-y+4=0即为两圆公共弦所在直线的方程.
(2)求经过两圆交点且圆心在直线x-y-4=0上的圆的方程.
得两圆的交点A(-1,3),B(-6,-2).设所求圆的圆心为(a,b),因为圆心在直线x-y-4=0上,故b=a-4.
即x2+y2-x+7y-32=0.
方法二 设所求圆的方程为x2+y2+6x-4+λ(x2+y2+6y-28)=0(λ≠-1),
解得λ=-7.故所求圆的方程为x2+y2-x+7y-32=0.
(1)若圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0与圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0相交,则两圆公共弦所在的直线方程为(D1-D2)x+(E1-E2)y+F1-F2=0.(2)公共弦长的求法①代数法:将两圆的方程联立,解出交点坐标,利用两点间的距离公式求出弦长.②几何法:求出公共弦所在直线的方程,利用圆的半径、半弦长、弦心距构成的直角三角形,根据勾股定理求解.
(3)已知圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0与圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0相交,则过两圆交点的圆的方程可设为x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1).
圆心在直线x-y-4=0上,且经过圆x2+y2-4x-6=0与圆x2+y2-4y-6=0的交点的圆的方程为_______________________________________________.
(x-3)2+(y+1)2=16(或x2+y2-6x+
所以圆x2+y2-4x-6=0与圆x2+y2-4y-6=0的交点分别为A(-1,-1),B(3,3),连接AB(图略),则线段AB的垂直平分线的方程为y-1=-(x-1).
所以所求圆的方程为(x-3)2+(y+1)2=16.
方法二 同方法一求得A(-1,-1),B(3,3),设所求圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,
所以所求圆的方程为x2+y2-6x+2y-6=0.
求与圆x2+y2-2x=0外切且与直线x+ y=0相切于点M(3,- )的圆的方程.
设所求圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),由题知所求圆与圆x2+y2-2x=0外切,
因为圆心在x轴上,所以可设圆心坐标为(a,0),设半径为r,则所求圆的方程为(x-a)2+y2=r2,
所以圆的方程为(x-4)2+y2=4.
通过直线与圆,圆与圆的位置关系,建立数学模型,利用方程思想,解决求圆的方程问题.
圆O1的方程为x2+(y+1)2=4,圆O2的圆心为O2(2,1).(1)若圆O2与圆O1外切,求圆O2的方程;
因为圆O1的方程为x2+(y+1)2=4,所以圆心坐标为O1(0,-1),半径为2.又因为圆O2的圆心O2(2,1),
此时,圆O2的方程为(x-2)2+(y-1)2=4.
此时,圆O2的方程为(x-2)2+(y-1)2=20.综上,圆O2的方程为(x-2)2+(y-1)2=4或(x-2)2+(y-1)2=20.
1.知识清单: (1)两圆的位置关系. (2)两圆的公共弦. (3)圆系方程. (4)圆与圆的综合性问题.2.方法归纳:几何法、代数法.3.常见误区:将两圆内切和外切相混.
1.圆O1:x2+y2-2x=0和圆O2:x2+y2-4y=0的位置关系是A.外离 B.相交C.外切 D.内切
2.(多选)圆C1:(x+2)2+(y-m)2=9与圆C2:(x-m)2+(y+1)2=4外切,则m的值为A.2 B.-5 C.-2 D.5
圆C1:(x+2)2+(y-m)2=9的圆心为(-2,m),半径为3,圆C2:(x-m)2+(y+1)2=4的圆心为(m,-1),半径为2.
即m2+3m-10=0,解得m=2或m=-5.
3.已知以C(4,-3)为圆心的圆与圆O:x2+y2=1相切,则圆C的方程是________________________________________.
(x-4)2+(y+3)2=16或(x-4)2+(y+3)2=36
当圆C与圆O外切时,r+1=5,解得r=4;当圆C与圆O内切时,r-1=5,解得r=6,则圆C的方程为(x-4)2+(y+3)2=16或(x-4)2+(y+3)2=36.
1.圆C1:x2+y2+4x+8y-5=0与圆C2:x2+y2+4x+4y-1=0的位置关系为A.相交 B.外切 C.内切 D.外离
由已知,得C1(-2,-4),r1=5,C2(-2,-2),r2=3,则圆心距d=|C1C2|=2,所以d=|r1-r2|,所以两圆内切.
2.圆x2+y2-2x-5=0与圆x2+y2+2x-4y-4=0的交点为A,B,则线段AB的垂直平分线的方程是A.x+y-1=0 B.2x-y+1=0C.x-2y+1=0 D.x-y+1=0
3.圆(x-4)2+y2=9和圆x2+(y-3)2=4的公切线有A.1条 B.2条C.3条 D.4条
圆(x-4)2+y2=9的圆心为(4,0),半径为3,圆x2+(y-3)2=4的圆心为(0,3),半径为2.
4.已知点A(1,0),B(1,6),圆C:x2+y2-10x-12y+m=0,若在圆C上存在唯一的点P使∠APB=90°,则m等于A.-3或3 B.57C.-3或57 D.3或57
由题意得,只需以AB为直径的圆与圆C有且仅有一个公共点,即两圆相切.因为A(1,0),B(1,6),所以以AB为直径的圆M的方程为(x-1)2+(y-3)2=9,圆C:(x-5)2+(y-6)2=61-m.因为两圆相切,
解得m=57或m=-3.
5.点P在圆C1:x2+y2-8x-4y+11=0上,点Q在圆C2:x2+y2+4x+2y+1=0上,则|PQ|的最小值是
圆x2+y2-8x-4y+11=0化为标准方程为(x-4)2+(y-2)2=9,圆心为C1(4,2),半径为3;圆x2+y2+4x+2y+1=0化为标准方程为(x+2)2+(y+1)2=4,圆心为C2(-2,-1),半径为2,
6.(多选)下列圆中与圆C:x2+y2+2x-4y+1=0相切的是A.(x+2)2+(y+2)2=9B.(x-2)2+(y+2)2=9C.(x-2)2+(y-2)2=25D.(x-2)2+(y+2)2=49
由圆C:x2+y2+2x-4y+1=0,可知圆心C的坐标为(-1,2),半径r=2.A项,圆心C1(-2,-2),半径r1=3.
∴两圆相交;B项,圆心C2(2,-2),半径r2=3,∵|C2C|=5=r+r2,∴两圆外切,满足条件;
C项,圆心C3(2,2),半径r3=5,∵|C3C|=3=r3-r,∴两圆内切;D项,圆心C4(2,-2),半径r4=7,∵|C4C|=5=r4-r,∴两圆内切.
7.已知圆C1:x2+y2+4ax+4a2-4=0和圆C2:x2+y2-2by+b2-1=0只有一条公切线,则实数a,b的关系是_____________.
圆C1:x2+y2+4ax+4a2-4=0,化为标准方程为(x+2a)2+y2=4,圆心坐标为(-2a,0),半径长为2.圆C2:x2+y2-2by+b2-1=0,化为标准方程为x2+(y-b)2=1.圆心坐标为(0,b),半径长为1.
整理得4a2+b2=1.
8.经过直线x+y+1=0与圆x2+y2=2的交点,且过点(1,2)的圆的方程为
_______________________.
9.已知两圆C1:x2+y2=4,C2:(x-1)2+(y-2)2=r2(r>0),直线l:x+2y=0.(1)当圆C1与圆C2相交且公共弦长为4时,求r的值;
由圆C1:x2+y2=4,知圆心C1(0,0),半径r1=2,又由圆C2:(x-1)2+(y-2)2=r2(r>0),可得x2+y2-2x-4y+5-r2=0,两式相减可得公共弦所在的直线方程为2x+4y-9+r2=0.因为圆C1与圆C2相交且公共弦长为4,此时相交弦过圆心C1(0,0),即r2=9(r>0),解得r=3.
(2)当r=1时,求经过圆C1与圆C2的交点且和直线l相切的圆的方程.
10.已知圆C:x2+y2-6x-8y+21=0.(1)若直线l1过定点A(1,1),且与圆C相切,求l1的方程;
圆C:x2+y2-6x-8y+21=0化为标准方程为(x-3)2+(y-4)2=4,所以圆C的圆心为(3,4),半径为2.①若直线l1的斜率不存在,即直线为x=1,符合题意.②若直线l1的斜率存在,设直线l1的方程为y-1=k(x-1).即kx-y-k+1=0.由题意知,圆心(3,4)到已知直线l1的距离等于半径2,
综上,所求l1的方程为x=1和5x-12y+7=0.
(2)若圆D的半径为3,圆心在直线l2:x-y+2=0上,且与圆C外切,求圆D的方程.
依题意,设D(a,a+2).又已知圆C的圆心为(3,4),半径为2,由两圆外切,可知|CD|=5,
解得a=-1或a=6.所以D(-1,1)或D(6,8),所以所求圆D的方程为(x+1)2+(y-1)2=9或(x-6)2+(y-8)2=9.
∵两圆与两坐标轴都相切,且都经过点(4,1),∴两圆圆心均在第一象限且都在直线y=x上.设两圆的圆心分别为(a,a),(b,b),则有(4-a)2+(1-a)2=a2,(4-b)2+(1-b)2=b2,即a,b为方程(4-x)2+(1-x)2=x2的两个根,整理得x2-10x+17=0,∴a+b=10,ab=17.∴(a-b)2=(a+b)2-4ab=100-4×17=32,
对于A,由圆O1:x2+y2-2x=0与圆O2:x2+y2+2x-4y=0的交点为A,B,两式作差可得4x-4y=0,即公共弦AB所在直线方程为x-y=0,故A正确;对于B,圆O1:x2+y2-2x=0的圆心为(1,0),又kAB=1,则线段AB中垂线的斜率为-1,即线段AB中垂线的方程为y-0=-1×(x-1),整理可得x+y-1=0,故B正确;
13.如果圆C:(x-a)2+(y-a)2=8上总存在两个点到原点的距离均为 ,则实数a的取值范围是A.(-3,-1)∪(1,3)B.(-3,3)C.[-1,1]D.(-3,-1]∪[1,3)
转化为圆C1:x2+y2=2与圆C:(x-a)2+(y-a)2=8有两个交点,
解得实数a的取值范围是(-3,-1)∪(1,3).
14.过两圆x2+y2-2y-4=0与x2+y2-4x+2y=0的交点,且圆心在直线l:2x+4y-1=0上的圆的方程是_____________________.
x2+y2-3x+y-1=0
设所求圆的方程为x2+y2-4x+2y+λ(x2+y2-2y-4)=0(λ≠-1),则(1+λ)x2+(1+λ)y2-4x+(2-2λ)y-4λ=0,
所以所求圆的方程为x2+y2-3x+y-1=0.
15.在平面直角坐标系Oxy中,圆C:x2-2ax+y2-2ay+2a2-1=0上存
在点P到点(0,1)的距离为2,则实数a的取值范围是________________
______________.
因为圆C:x2-2ax+y2-2ay+2a2-1=0,所以(x-a)2+(y-a)2=1,其圆心C(a,a),半径r=1.因为点P到点(0,1)的距离为2,所以P点的轨迹为x2+(y-1)2=4.因为P又在(x-a)2+(y-a)2=1上,所以圆C与圆x2+(y-1)2=4有交点,
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