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高中数学高考2022届高考数学一轮复习(新高考版) 第8章 §8 4 直线与圆、圆与圆的位置关系课件PPT
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这是一份高中数学高考2022届高考数学一轮复习(新高考版) 第8章 §8 4 直线与圆、圆与圆的位置关系课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考试要求，内容索引，主干梳理基础落实，题型突破核心探究，课时精练，内切或外切，内含或外离，所以直线与圆相交，故r1，阿波罗尼斯圆等内容，欢迎下载使用。
1.能根据给定直线、圆的方程，判断直线与圆、圆与圆的位置关系.2.能用直线和圆的方程解决一些简单的数学问题与实际问题.
ZHUGANSHULI JICHULUOSHI
1.直线Ax＋By＋C＝0与圆(x－a)2＋(y－b)2＝r2(r>0)的位置关系的判断
2.圆与圆位置关系的判定(1)几何法若两圆的半径分别为r1，r2，两圆的圆心距为d，则两圆的位置关系的判断方法如下：
(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.
1.过一点圆的切线有几条？
提示 应首先判断这点与圆的位置关系，若点在圆上则该点为切点，切线只有一条；若点在圆外，切线应有两条；若点在圆内，切线为零条.
2.用两圆的方程组成的方程组有一解或无解时能否准确判定两圆的位置关系？
提示 不能，当两圆方程组成的方程组有一解时，两圆有外切和内切两种可能情况，当方程组无解时，两圆有外离和内含两种可能情况.
3.当两圆相交时，怎样求两圆公共弦所在直线的方程？
提示 两圆方程相减得到的直线方程即为两圆公共弦所在的直线的方程.
题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号内打“√”或“×”)(1)若直线平分圆的周长，则直线一定过圆心.( )(2)若两圆相切，则有且只有一条公切线.( )(3)若直线的方程与圆的方程组成的方程组有解，则直线与圆相交或相切.( )(4)过圆O：x2＋y2＝r2上一点P(x0，y0)的圆的切线方程是x0x＋y0y＝r2.( )
题组二 教材改编2.直线y＝x＋1与圆x2＋y2＝1的位置关系为A.相切 B.相交但直线不过圆心C.直线过圆心 D.相离
3.直线l：3x－y－6＝0与圆x2＋y2－2x－4y＝0相交于A，B两点，则|AB|＝_______.
4.两圆x2＋y2－2y＝0与x2＋y2－4＝0的位置关系是______.
题组三 易错自纠5.(多选)直线x－y＋m＝0与圆x2＋y2－2x－1＝0有两个不同交点的一个充分不必要条件是A.0
5x－12y＋45＝0或x－3＝0
解析 化圆x2＋y2－2x－4y＋1＝0为标准方程得(x－1)2＋(y－2)2＝4，其圆心为(1,2)，半径为2，
显然，当切线斜率不存在时，直线与圆相切，即切线方程为x－3＝0，当切线斜率存在时，可设所求切线方程为y－5＝k(x－3)，即kx－y＋5－3k＝0.又圆心为(1,2)，半径r＝2，
故所求切线方程为5x－12y＋45＝0或x－3＝0.
TIXINGTUPO HEXINTANJIU
题型一 直线与圆的位置关系
例1 (1)(多选)已知圆C：(x－1)2＋(y－2)2＝25，直线l：(2m＋1)x＋(m＋1)y－7m－4＝0.则以下几个命题正确的有A.直线l恒过定点(3,1)B.直线l与圆C相切C.直线l与圆C恒相交D.直线l与圆C相离
解析 将直线l的方程整理为x＋y－4＋m(2x＋y－7)＝0，
则无论m为何值，直线l过定点(3,1)，故直线l与圆C恒相交，故AC正确.
(2)若圆x2＋y2＝r2(r>0)上恒有4个点到直线l：x－y－2＝0的距离为1，则实数r的取值范围是
直线l：x－y－2＝0与圆相交，l1，l2与l平行，且与直线l的距离为1，
判断直线与圆的位置关系的常见方法(1)几何法：利用d与r的关系.(2)代数法：联立方程之后利用Δ判断.(3)点与圆的位置关系法：若直线恒过定点且定点在圆内，可判断直线与圆相交.
跟踪训练1 (1)已知点M(a，b)在圆O：x2＋y2＝1外，则直线ax＋by＝1与圆O的位置关系是A.相切 B.相交 C.相离 D.不确定
解析 因为M(a，b)在圆O：x2＋y2＝1外，所以a2＋b2>1，而圆心O到直线ax＋by＝1的距离
(2)(2020·安徽江淮十校联考)已知直线l：xcs α＋ysin α＝1(α∈R)与圆C：x2＋y2＝r2(r>0)相交，则r的取值范围是 A.01
命题点1 切线问题例2 (1)(2021·银川模拟)与3x＋4y＝0垂直，且与圆(x－1)2＋y2＝4相切的一条直线是A.4x－3y＝6 B.4x－3y＝－6C.4x＋3y＝6 D.4x＋3y＝－6
题型二 圆的切线、弦长问题
解析 设与直线3x＋4y＝0垂直的直线方程为l：4x－3y＋m＝0，直线l与圆(x－1)2＋y2＝4相切，则圆心(1,0)到直线l的距离为半径2，
所以m＝6或m＝－14，所以4x－3y＋6＝0，或4x－3y－14＝0，结合选项可知B正确.
(2)(2019·浙江)已知圆C的圆心坐标是(0，m)，半径长是r.若直线2x－y＋3＝0与圆C相切于点A(－2，－1)，则m＝______，r＝______.
解析 方法一 设过点A(－2，－1)且与直线2x－y＋3＝0垂直的直线方程为l：x＋2y＋t＝0，所以－2－2＋t＝0，所以t＝4，所以l：x＋2y＋4＝0，令x＝0，得m＝－2，
方法二 因为直线2x－y＋3＝0与以点(0，m)为圆心的圆相切，且切点为A(－2，－1)，
命题点2 弦长问题例3 (1)(多选)已知圆M的一般方程为x2＋y2－8x＋6y＝0，则下列说法中正确的是A.圆M的圆心为(4，－3)B.圆M被x轴截得的弦长为8C.过原点的最短弦长为8D.圆M被y轴截得的弦长为6
解析 圆M的一般方程为x2＋y2－8x＋6y＝0，则(x－4)2＋(y＋3)2＝25.圆的圆心坐标为(4，－3)，半径为5.过原点的最短弦长为6，选项C不正确.ABD均正确.
(2)过点P(0,2)引一条直线l交圆(x－1)2＋y2＝4于A，B两点，若|AB|＝2 ， 则直线l的方程为___________________.
x＝0或3x＋4y－8＝0
解析 当直线l的斜率不存在时，其方程为x＝0，
当直线l的斜率存在时，设直线l的方程为y＝kx＋2，即kx－y＋2＝0.如图，设圆心为C，点D是弦AB的中点，连接CD，AC，则CD⊥AB.
在Rt△ADC中，∠ADC＝90°，|AC|＝r＝2，
这时直线l的方程为3x＋4y－8＝0.故所求直线方程为x＝0或3x＋4y－8＝0.
(1)判断直线与圆的位置关系常用几何法.(2)处理直线与圆的弦长问题时多用几何法，即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形.(3)圆的切线问题的处理要抓住圆心到直线的距离等于半径，从而建立关系解决问题.
跟踪训练2 (1)已知过原点的直线l与圆C：x2＋y2－6x＋5＝0相交于不同的两点A，B，且线段AB的中点坐标为D(2， )，则弦长为A.2 B.3 C.4 D.5
解析 将圆C：x2＋y2－6x＋5＝0整理，得其标准方程为(x－3)2＋y2＝4，所以圆C的圆心坐标为(3,0)，半径为2.
(2)过直线y＝2x＋3上的点作圆C：x2＋y2－4x＋6y＋12＝0的切线，则切线长的最小值为
解析 圆的方程可化为(x－2)2＋(y＋3)2＝1，要使切线长最小，只需直线y＝2x＋3上的点和圆心之间的距离最短，此最小值即为圆心(2，－3)到直线y＝2x＋3的距离d，
(3)过点(2,0)引直线l与圆x2＋y2＝2相交于A，B两点，O为坐标原点，当△AOB面积取最大值时，直线l的斜率为________.
解析 由题意可得，直线l的斜率存在，设直线l的斜率为k，则直线l的方程为y＝k(x－2)，即kx－y－2k＝0，当△AOB面积取最大值时，OA⊥OB，此时圆心O到直线的距离为d＝1，
例4 已知两圆x2＋y2－2x－6y－1＝0和x2＋y2－10x－12y＋m＝0.求：(1)m取何值时两圆外切？
题型三 圆与圆的位置关系
解 两圆的标准方程分别为(x－1)2＋(y－3)2＝11，(x－5)2＋(y－6)2＝61－m，圆心分别为M(1,3)，N(5,6)，
(2)求m＝45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长.
解 两圆的公共弦所在直线的方程为(x2＋y2－2x－6y－1)－(x2＋y2－10x－12y＋45)＝0，即4x＋3y－23＝0.由圆的半径、弦长、弦心距间的关系，
(1)判断两圆的位置关系时常用几何法，即利用两圆圆心之间的距离与两圆半径之间的关系，一般不采用代数法.(2)若两圆相交，则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2，y2项得到.
跟踪训练3 (1)已知圆M：x2＋y2－2ay＝0(a>0)截直线x＋y＝0所得线段的长度是2 ，则圆M与圆N：(x－1)2＋(y－1)2＝1的位置关系是A.内切 B.相交 C.外切 D.相离
解析 由题意得圆M的标准方程为x2＋(y－a)2＝a2，
圆M，圆N的圆心距|MN|＝ 小于两圆半径之和1＋2，大于两圆半径之差1，故两圆相交.
(2)若圆x2＋y2＝a2与圆x2＋y2＋ay－6＝0的公共弦长为2 ，则a＝_____.
解析 两圆方程作差得公共弦所在直线方程为a2＋ay－6＝0.
∴a2＝4，a＝±2.
公元前3世纪，古希腊数学家阿波罗尼斯(Apllnius)在《平面轨迹》一书中，曾研究了众多的平面轨迹问题，其中有如下结果：到两定点距离之比等于已知数的动点轨迹为直线或圆.如图，点A，B为两定点，动点P满足|PA|＝λ|PB|.则λ＝1时，动点P的轨迹为直线；当λ>0且λ≠1时，动点P的轨迹为圆，后世称之为阿波罗尼斯圆.
证明：设|AB|＝2m(m>0)，|PA|＝λ|PB|，以AB的中点为原点，直线AB为x轴建立平面直角坐标系，则A(－m,0)，B(m,0).
两边平方并化简整理得(λ2－1)x2－2m(λ2＋1)x＋(λ2－1)y2＝m2(1－λ2).当λ＝1时，x＝0，轨迹为线段AB的垂直平分线；
上述课本习题的一般化情形就是阿波罗尼斯定理.
例1 在平面直角坐标系xOy中，设点A(1,0)，B(3,0)，C(0，a)，D(0，a＋2)，若存在点P，使得|PA|＝ |PB|，|PC|＝|PD|，则实数a的取值范围是___________________.
整理得(x－5)2＋y2＝8，
另一方面，由|PC|＝|PD|知动点P在线段CD的垂直平分线y＝a＋1上运动，因而问题就转化为直线y＝a＋1与圆(x－5)2＋y2＝8有交点.
例2 如图所示，在平面直角坐标系xOy中，点A(0,3)，直线l：y＝2x－4，设圆C的半径为1，圆心在l上.(1)若圆心C也在直线y＝x－1上，过点A作圆C的切线，求切线的方程；
切线的斜率存在，设切线方程为y＝kx＋3.
故所求切线方程为y＝3或3x＋4y－12＝0.
(2)若圆C上存在点M，使|MA|＝2|MO|，求圆心C的横坐标a的取值范围.
解 设点M(x，y)，由|MA|＝2|MO|，
化简得x2＋(y＋1)2＝4.即点M的轨迹为以(0，－1)为圆心，2为半径的圆，可记为圆D.又因为点M也在圆C上，故圆C与圆D的关系为相交或相切.故1≤|CD|≤3，
KESHIJINGLIAN
1.直线l：mx－y＋1－m＝0与圆C：x2＋(y－1)2＝5的位置关系是A.相交 B.相切C.相离 D.不确定
解析 方法一 由题意知，
方法二 直线l：mx－y＋1－m＝0过定点(1,1)，因为点(1,1)在圆x2＋(y－1)2＝5的内部，所以直线l与圆相交.
2.圆O1：x2＋y2－2x＝0和圆O2：x2＋y2－4y＝0的位置关系是A.相离 B.相交 C.外切 D.内切
解析 圆O1的圆心坐标为(1,0)，半径长r1＝1，圆O2的圆心坐标为(0,2)，半径长r2＝2，
而r2－r1＝1，r1＋r2＝3，则有r2－r1
解得a>－15，故－15
解析 方法一 设圆心坐标为(a，－a)，
故该圆的方程为(x－1)2＋(y＋1)2＝2.方法二 圆心在x＋y＝0上，可排除选项C，D，再结合图象，
5.(多选)若直线x－y＝2被圆(x－a)2＋y2＝4所截得的弦长为2 ，则实数a的值为A.0 B.4 C.－2 D.6
解析 由圆的方程，可知圆心坐标为(a,0)，半径r＝2.
解析 由题意，圆心到直线l的距离等于半径的一半，
7.与直线y＝x＋3平行且与圆(x－2)2＋(y－3)2＝8相切的直线的方程为_______________________.
x－y＋5＝0或x－y－3＝0
解析 设直线的方程为y＝x＋m，即x－y＋m＝0.
故所求直线方程为y＝x＋5或y＝x－3，即x－y＋5＝0或x－y－3＝0.
8.过点(3,1)作圆(x－2)2＋(y－2)2＝4的弦，其中最短弦的长为______.
由题意知最短的弦过P(3,1)且与PC垂直，
9.若A为圆C1：x2＋y2＝1上的动点，B为圆C2：(x－3)2＋(y＋4)2＝4上的动点，则线段AB长度的最大值是______.
解析 圆C1：x2＋y2＝1的圆心为C1(0,0)，半径r1＝1，圆C2：(x－3)2＋(y＋4)2＝4的圆心为C2(3，－4)，半径r2＝2，∴|C1C2|＝5.又A为圆C1上的动点，B为圆C2上的动点，∴线段AB长度的最大值是|C1C2|＋r1＋r2＝5＋1＋2＝8.
10.(2021·石家庄质检)已知直线x－2y＋a＝0与圆O：x2＋y2＝2相交于A，B两点(O为坐标原点)，且△AOB为等腰直角三角形，则实数a的值为___________.
解析 因为直线x－2y＋a＝0与圆O：x2＋y2＝2相交于A，B两点(O为坐标原点)，且△AOB为等腰直角三角形，所以O到直线AB的距离为1，
11.已知圆C：(x－1)2＋(y＋2)2＝10，求满足下列条件的圆的切线方程.(1)与直线l1：x＋y－4＝0平行；
解 设切线方程为x＋y＋b＝0(b≠－4)，
∴切线方程为x＋y＋1±2 ＝0.
(2)与直线l2：x－2y＋4＝0垂直；
解 设切线方程为2x＋y＋m＝0，
(3)过切点A(4，－1).
∴过切点A(4，－1)的切线斜率为－3，∴过切点A(4，－1)的切线方程为y＋1＝－3(x－4)，即3x＋y－11＝0.
12.已知一个圆与y轴相切，圆心在直线x－3y＝0上，且被直线y＝x所截得的弦长为2 ，求该圆的方程.
解 方法一 ∵所求圆的圆心在直线x－3y＝0上，∴设所求圆的圆心为(3a，a)，又所求圆与y轴相切，∴半径r＝3|a|，
故所求圆的方程为(x－3)2＋(y－1)2＝9或(x＋3)2＋(y＋1)2＝9，即x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.
方法二 设所求圆的方程为(x－a)2＋(y－b)2＝r2，
即2r2＝(a－b)2＋14. ①由于所求圆与y轴相切，∴r2＝a2， ②又∵所求圆的圆心在直线x－3y＝0上，∴a－3b＝0， ③
故所求圆的方程为(x－3)2＋(y－1)2＝9或(x＋3)2＋(y＋1)2＝9，即x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.方法三 设所求圆的方程为x2＋y2＋Dx＋Ey＋F＝0，
在圆的方程中，令x＝0，得y2＋Ey＋F＝0.由于所求圆与y轴相切，∴Δ＝0，则E2＝4F. ①
即(D－E)2＋56＝2(D2＋E2－4F). ②
∴D－3E＝0. ③
故所求圆的方程为x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.
解析 画出图形，如图，
14.(2020·长沙调研)在平面直角坐标系xOy中，若圆C1：x2＋(y－1)2＝r2(r>0)上存在点P，且点P关于直线x－y＝0的对称点Q在圆C2：(x－2)2＋(y－1)2＝1上，则r的取值范围是________________.
解析 圆C1关于直线x－y＝0对称的圆C3的方程为(x－1)2＋y2＝r2(r>0)，则圆C3与圆C2存在公共点，
15.已知直线l：x＋y－1＝0截圆Ω：x2＋y2＝r2(r>0)所得的弦长为 ，点M，N在圆Ω上，且直线l′：(1＋2m)x＋(m－1)y－3m＝0过定点P，若PM⊥PN，则|MN|的取值范围为
因为直线l′：(1＋2m)x＋(m－1)y－3m＝0过定点P，故P(1,1)；设MN的中点为Q(x，y)，则|OM|2＝|OQ|2＋|MQ|2＝|OQ|2＋|PQ|2，即4＝x2＋y2＋(x－1)2＋(y－1)2，
16.已知圆C经过(2,4)，(1,3)两点，圆心C在直线x－y＋1＝0上，过点A(0,1)且斜率为k的直线l与圆C相交于M，N两点.(1)求圆C的方程；
解 设圆C的方程为(x－a)2＋(y－b)2＝r2，
∴圆C的方程为(x－2)2＋(y－3)2＝1.
过点A(0,1)作直线AT与圆C相切，切点为T，易得|AT|2＝7，
解 依题意可知，直线l的方程为y＝kx＋1，设M(x1，y1)，N(x2，y2)，将y＝kx＋1代入(x－2)2＋(y－3)2＝1，并整理，得(1＋k2)x2－4(1＋k)x＋7＝0，
又当k＝1时，Δ>0，∴k＝1，∴直线l的方程为y＝x＋1.
1.能根据给定直线、圆的方程，判断直线与圆、圆与圆的位置关系.2.能用直线和圆的方程解决一些简单的数学问题与实际问题.
ZHUGANSHULI JICHULUOSHI
1.直线Ax＋By＋C＝0与圆(x－a)2＋(y－b)2＝r2(r>0)的位置关系的判断
2.圆与圆位置关系的判定(1)几何法若两圆的半径分别为r1，r2，两圆的圆心距为d，则两圆的位置关系的判断方法如下：
(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.
1.过一点圆的切线有几条？
提示 应首先判断这点与圆的位置关系，若点在圆上则该点为切点，切线只有一条；若点在圆外，切线应有两条；若点在圆内，切线为零条.
2.用两圆的方程组成的方程组有一解或无解时能否准确判定两圆的位置关系？
提示 不能，当两圆方程组成的方程组有一解时，两圆有外切和内切两种可能情况，当方程组无解时，两圆有外离和内含两种可能情况.
3.当两圆相交时，怎样求两圆公共弦所在直线的方程？
提示 两圆方程相减得到的直线方程即为两圆公共弦所在的直线的方程.
题组一 思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号内打“√”或“×”)(1)若直线平分圆的周长，则直线一定过圆心.( )(2)若两圆相切，则有且只有一条公切线.( )(3)若直线的方程与圆的方程组成的方程组有解，则直线与圆相交或相切.( )(4)过圆O：x2＋y2＝r2上一点P(x0，y0)的圆的切线方程是x0x＋y0y＝r2.( )
题组二 教材改编2.直线y＝x＋1与圆x2＋y2＝1的位置关系为A.相切 B.相交但直线不过圆心C.直线过圆心 D.相离
3.直线l：3x－y－6＝0与圆x2＋y2－2x－4y＝0相交于A，B两点，则|AB|＝_______.
4.两圆x2＋y2－2y＝0与x2＋y2－4＝0的位置关系是______.
题组三 易错自纠5.(多选)直线x－y＋m＝0与圆x2＋y2－2x－1＝0有两个不同交点的一个充分不必要条件是A.0
5x－12y＋45＝0或x－3＝0
解析 化圆x2＋y2－2x－4y＋1＝0为标准方程得(x－1)2＋(y－2)2＝4，其圆心为(1,2)，半径为2，
显然，当切线斜率不存在时，直线与圆相切，即切线方程为x－3＝0，当切线斜率存在时，可设所求切线方程为y－5＝k(x－3)，即kx－y＋5－3k＝0.又圆心为(1,2)，半径r＝2，
故所求切线方程为5x－12y＋45＝0或x－3＝0.
TIXINGTUPO HEXINTANJIU
题型一 直线与圆的位置关系
例1 (1)(多选)已知圆C：(x－1)2＋(y－2)2＝25，直线l：(2m＋1)x＋(m＋1)y－7m－4＝0.则以下几个命题正确的有A.直线l恒过定点(3,1)B.直线l与圆C相切C.直线l与圆C恒相交D.直线l与圆C相离
解析 将直线l的方程整理为x＋y－4＋m(2x＋y－7)＝0，
则无论m为何值，直线l过定点(3,1)，故直线l与圆C恒相交，故AC正确.
(2)若圆x2＋y2＝r2(r>0)上恒有4个点到直线l：x－y－2＝0的距离为1，则实数r的取值范围是
直线l：x－y－2＝0与圆相交，l1，l2与l平行，且与直线l的距离为1，
判断直线与圆的位置关系的常见方法(1)几何法：利用d与r的关系.(2)代数法：联立方程之后利用Δ判断.(3)点与圆的位置关系法：若直线恒过定点且定点在圆内，可判断直线与圆相交.
跟踪训练1 (1)已知点M(a，b)在圆O：x2＋y2＝1外，则直线ax＋by＝1与圆O的位置关系是A.相切 B.相交 C.相离 D.不确定
解析 因为M(a，b)在圆O：x2＋y2＝1外，所以a2＋b2>1，而圆心O到直线ax＋by＝1的距离
(2)(2020·安徽江淮十校联考)已知直线l：xcs α＋ysin α＝1(α∈R)与圆C：x2＋y2＝r2(r>0)相交，则r的取值范围是 A.0
命题点1 切线问题例2 (1)(2021·银川模拟)与3x＋4y＝0垂直，且与圆(x－1)2＋y2＝4相切的一条直线是A.4x－3y＝6 B.4x－3y＝－6C.4x＋3y＝6 D.4x＋3y＝－6
题型二 圆的切线、弦长问题
解析 设与直线3x＋4y＝0垂直的直线方程为l：4x－3y＋m＝0，直线l与圆(x－1)2＋y2＝4相切，则圆心(1,0)到直线l的距离为半径2，
所以m＝6或m＝－14，所以4x－3y＋6＝0，或4x－3y－14＝0，结合选项可知B正确.
(2)(2019·浙江)已知圆C的圆心坐标是(0，m)，半径长是r.若直线2x－y＋3＝0与圆C相切于点A(－2，－1)，则m＝______，r＝______.
解析 方法一 设过点A(－2，－1)且与直线2x－y＋3＝0垂直的直线方程为l：x＋2y＋t＝0，所以－2－2＋t＝0，所以t＝4，所以l：x＋2y＋4＝0，令x＝0，得m＝－2，
方法二 因为直线2x－y＋3＝0与以点(0，m)为圆心的圆相切，且切点为A(－2，－1)，
命题点2 弦长问题例3 (1)(多选)已知圆M的一般方程为x2＋y2－8x＋6y＝0，则下列说法中正确的是A.圆M的圆心为(4，－3)B.圆M被x轴截得的弦长为8C.过原点的最短弦长为8D.圆M被y轴截得的弦长为6
解析 圆M的一般方程为x2＋y2－8x＋6y＝0，则(x－4)2＋(y＋3)2＝25.圆的圆心坐标为(4，－3)，半径为5.过原点的最短弦长为6，选项C不正确.ABD均正确.
(2)过点P(0,2)引一条直线l交圆(x－1)2＋y2＝4于A，B两点，若|AB|＝2 ， 则直线l的方程为___________________.
x＝0或3x＋4y－8＝0
解析 当直线l的斜率不存在时，其方程为x＝0，
当直线l的斜率存在时，设直线l的方程为y＝kx＋2，即kx－y＋2＝0.如图，设圆心为C，点D是弦AB的中点，连接CD，AC，则CD⊥AB.
在Rt△ADC中，∠ADC＝90°，|AC|＝r＝2，
这时直线l的方程为3x＋4y－8＝0.故所求直线方程为x＝0或3x＋4y－8＝0.
(1)判断直线与圆的位置关系常用几何法.(2)处理直线与圆的弦长问题时多用几何法，即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形.(3)圆的切线问题的处理要抓住圆心到直线的距离等于半径，从而建立关系解决问题.
跟踪训练2 (1)已知过原点的直线l与圆C：x2＋y2－6x＋5＝0相交于不同的两点A，B，且线段AB的中点坐标为D(2， )，则弦长为A.2 B.3 C.4 D.5
解析 将圆C：x2＋y2－6x＋5＝0整理，得其标准方程为(x－3)2＋y2＝4，所以圆C的圆心坐标为(3,0)，半径为2.
(2)过直线y＝2x＋3上的点作圆C：x2＋y2－4x＋6y＋12＝0的切线，则切线长的最小值为
解析 圆的方程可化为(x－2)2＋(y＋3)2＝1，要使切线长最小，只需直线y＝2x＋3上的点和圆心之间的距离最短，此最小值即为圆心(2，－3)到直线y＝2x＋3的距离d，
(3)过点(2,0)引直线l与圆x2＋y2＝2相交于A，B两点，O为坐标原点，当△AOB面积取最大值时，直线l的斜率为________.
解析 由题意可得，直线l的斜率存在，设直线l的斜率为k，则直线l的方程为y＝k(x－2)，即kx－y－2k＝0，当△AOB面积取最大值时，OA⊥OB，此时圆心O到直线的距离为d＝1，
例4 已知两圆x2＋y2－2x－6y－1＝0和x2＋y2－10x－12y＋m＝0.求：(1)m取何值时两圆外切？
题型三 圆与圆的位置关系
解 两圆的标准方程分别为(x－1)2＋(y－3)2＝11，(x－5)2＋(y－6)2＝61－m，圆心分别为M(1,3)，N(5,6)，
(2)求m＝45时两圆的公共弦所在直线的方程和公共弦的长.
解 两圆的公共弦所在直线的方程为(x2＋y2－2x－6y－1)－(x2＋y2－10x－12y＋45)＝0，即4x＋3y－23＝0.由圆的半径、弦长、弦心距间的关系，
(1)判断两圆的位置关系时常用几何法，即利用两圆圆心之间的距离与两圆半径之间的关系，一般不采用代数法.(2)若两圆相交，则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2，y2项得到.
跟踪训练3 (1)已知圆M：x2＋y2－2ay＝0(a>0)截直线x＋y＝0所得线段的长度是2 ，则圆M与圆N：(x－1)2＋(y－1)2＝1的位置关系是A.内切 B.相交 C.外切 D.相离
解析 由题意得圆M的标准方程为x2＋(y－a)2＝a2，
圆M，圆N的圆心距|MN|＝ 小于两圆半径之和1＋2，大于两圆半径之差1，故两圆相交.
(2)若圆x2＋y2＝a2与圆x2＋y2＋ay－6＝0的公共弦长为2 ，则a＝_____.
解析 两圆方程作差得公共弦所在直线方程为a2＋ay－6＝0.
∴a2＝4，a＝±2.
公元前3世纪，古希腊数学家阿波罗尼斯(Apllnius)在《平面轨迹》一书中，曾研究了众多的平面轨迹问题，其中有如下结果：到两定点距离之比等于已知数的动点轨迹为直线或圆.如图，点A，B为两定点，动点P满足|PA|＝λ|PB|.则λ＝1时，动点P的轨迹为直线；当λ>0且λ≠1时，动点P的轨迹为圆，后世称之为阿波罗尼斯圆.
证明：设|AB|＝2m(m>0)，|PA|＝λ|PB|，以AB的中点为原点，直线AB为x轴建立平面直角坐标系，则A(－m,0)，B(m,0).
两边平方并化简整理得(λ2－1)x2－2m(λ2＋1)x＋(λ2－1)y2＝m2(1－λ2).当λ＝1时，x＝0，轨迹为线段AB的垂直平分线；
上述课本习题的一般化情形就是阿波罗尼斯定理.
例1 在平面直角坐标系xOy中，设点A(1,0)，B(3,0)，C(0，a)，D(0，a＋2)，若存在点P，使得|PA|＝ |PB|，|PC|＝|PD|，则实数a的取值范围是___________________.
整理得(x－5)2＋y2＝8，
另一方面，由|PC|＝|PD|知动点P在线段CD的垂直平分线y＝a＋1上运动，因而问题就转化为直线y＝a＋1与圆(x－5)2＋y2＝8有交点.
例2 如图所示，在平面直角坐标系xOy中，点A(0,3)，直线l：y＝2x－4，设圆C的半径为1，圆心在l上.(1)若圆心C也在直线y＝x－1上，过点A作圆C的切线，求切线的方程；
切线的斜率存在，设切线方程为y＝kx＋3.
故所求切线方程为y＝3或3x＋4y－12＝0.
(2)若圆C上存在点M，使|MA|＝2|MO|，求圆心C的横坐标a的取值范围.
解 设点M(x，y)，由|MA|＝2|MO|，
化简得x2＋(y＋1)2＝4.即点M的轨迹为以(0，－1)为圆心，2为半径的圆，可记为圆D.又因为点M也在圆C上，故圆C与圆D的关系为相交或相切.故1≤|CD|≤3，
KESHIJINGLIAN
1.直线l：mx－y＋1－m＝0与圆C：x2＋(y－1)2＝5的位置关系是A.相交 B.相切C.相离 D.不确定
解析 方法一 由题意知，
方法二 直线l：mx－y＋1－m＝0过定点(1,1)，因为点(1,1)在圆x2＋(y－1)2＝5的内部，所以直线l与圆相交.
2.圆O1：x2＋y2－2x＝0和圆O2：x2＋y2－4y＝0的位置关系是A.相离 B.相交 C.外切 D.内切
解析 圆O1的圆心坐标为(1,0)，半径长r1＝1，圆O2的圆心坐标为(0,2)，半径长r2＝2，
而r2－r1＝1，r1＋r2＝3，则有r2－r1
解得a>－15，故－15
解析 方法一 设圆心坐标为(a，－a)，
故该圆的方程为(x－1)2＋(y＋1)2＝2.方法二 圆心在x＋y＝0上，可排除选项C，D，再结合图象，
5.(多选)若直线x－y＝2被圆(x－a)2＋y2＝4所截得的弦长为2 ，则实数a的值为A.0 B.4 C.－2 D.6
解析 由圆的方程，可知圆心坐标为(a,0)，半径r＝2.
解析 由题意，圆心到直线l的距离等于半径的一半，
7.与直线y＝x＋3平行且与圆(x－2)2＋(y－3)2＝8相切的直线的方程为_______________________.
x－y＋5＝0或x－y－3＝0
解析 设直线的方程为y＝x＋m，即x－y＋m＝0.
故所求直线方程为y＝x＋5或y＝x－3，即x－y＋5＝0或x－y－3＝0.
8.过点(3,1)作圆(x－2)2＋(y－2)2＝4的弦，其中最短弦的长为______.
由题意知最短的弦过P(3,1)且与PC垂直，
9.若A为圆C1：x2＋y2＝1上的动点，B为圆C2：(x－3)2＋(y＋4)2＝4上的动点，则线段AB长度的最大值是______.
解析 圆C1：x2＋y2＝1的圆心为C1(0,0)，半径r1＝1，圆C2：(x－3)2＋(y＋4)2＝4的圆心为C2(3，－4)，半径r2＝2，∴|C1C2|＝5.又A为圆C1上的动点，B为圆C2上的动点，∴线段AB长度的最大值是|C1C2|＋r1＋r2＝5＋1＋2＝8.
10.(2021·石家庄质检)已知直线x－2y＋a＝0与圆O：x2＋y2＝2相交于A，B两点(O为坐标原点)，且△AOB为等腰直角三角形，则实数a的值为___________.
解析 因为直线x－2y＋a＝0与圆O：x2＋y2＝2相交于A，B两点(O为坐标原点)，且△AOB为等腰直角三角形，所以O到直线AB的距离为1，
11.已知圆C：(x－1)2＋(y＋2)2＝10，求满足下列条件的圆的切线方程.(1)与直线l1：x＋y－4＝0平行；
解 设切线方程为x＋y＋b＝0(b≠－4)，
∴切线方程为x＋y＋1±2 ＝0.
(2)与直线l2：x－2y＋4＝0垂直；
解 设切线方程为2x＋y＋m＝0，
(3)过切点A(4，－1).
∴过切点A(4，－1)的切线斜率为－3，∴过切点A(4，－1)的切线方程为y＋1＝－3(x－4)，即3x＋y－11＝0.
12.已知一个圆与y轴相切，圆心在直线x－3y＝0上，且被直线y＝x所截得的弦长为2 ，求该圆的方程.
解 方法一 ∵所求圆的圆心在直线x－3y＝0上，∴设所求圆的圆心为(3a，a)，又所求圆与y轴相切，∴半径r＝3|a|，
故所求圆的方程为(x－3)2＋(y－1)2＝9或(x＋3)2＋(y＋1)2＝9，即x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.
方法二 设所求圆的方程为(x－a)2＋(y－b)2＝r2，
即2r2＝(a－b)2＋14. ①由于所求圆与y轴相切，∴r2＝a2， ②又∵所求圆的圆心在直线x－3y＝0上，∴a－3b＝0， ③
故所求圆的方程为(x－3)2＋(y－1)2＝9或(x＋3)2＋(y＋1)2＝9，即x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.方法三 设所求圆的方程为x2＋y2＋Dx＋Ey＋F＝0，
在圆的方程中，令x＝0，得y2＋Ey＋F＝0.由于所求圆与y轴相切，∴Δ＝0，则E2＝4F. ①
即(D－E)2＋56＝2(D2＋E2－4F). ②
∴D－3E＝0. ③
故所求圆的方程为x2＋y2－6x－2y＋1＝0或x2＋y2＋6x＋2y＋1＝0.
解析 画出图形，如图，
14.(2020·长沙调研)在平面直角坐标系xOy中，若圆C1：x2＋(y－1)2＝r2(r>0)上存在点P，且点P关于直线x－y＝0的对称点Q在圆C2：(x－2)2＋(y－1)2＝1上，则r的取值范围是________________.
解析 圆C1关于直线x－y＝0对称的圆C3的方程为(x－1)2＋y2＝r2(r>0)，则圆C3与圆C2存在公共点，
15.已知直线l：x＋y－1＝0截圆Ω：x2＋y2＝r2(r>0)所得的弦长为 ，点M，N在圆Ω上，且直线l′：(1＋2m)x＋(m－1)y－3m＝0过定点P，若PM⊥PN，则|MN|的取值范围为
因为直线l′：(1＋2m)x＋(m－1)y－3m＝0过定点P，故P(1,1)；设MN的中点为Q(x，y)，则|OM|2＝|OQ|2＋|MQ|2＝|OQ|2＋|PQ|2，即4＝x2＋y2＋(x－1)2＋(y－1)2，
16.已知圆C经过(2,4)，(1,3)两点，圆心C在直线x－y＋1＝0上，过点A(0,1)且斜率为k的直线l与圆C相交于M，N两点.(1)求圆C的方程；
解 设圆C的方程为(x－a)2＋(y－b)2＝r2，
∴圆C的方程为(x－2)2＋(y－3)2＝1.
过点A(0,1)作直线AT与圆C相切，切点为T，易得|AT|2＝7，
解 依题意可知，直线l的方程为y＝kx＋1，设M(x1，y1)，N(x2，y2)，将y＝kx＋1代入(x－2)2＋(y－3)2＝1，并整理，得(1＋k2)x2－4(1＋k)x＋7＝0，
又当k＝1时，Δ>0，∴k＝1，∴直线l的方程为y＝x＋1.
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