2.3.3 直线与圆的位置关系-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二数学选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教B版2019)

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内容正文:

第二章 平面解析几何 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 2.3.3 直线与圆的位置关系 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 新知形成 夯实基础 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 2 1 0 < = > 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 > = < 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 合作探究 素能提升 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 易错精析 矫正思维 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 课 时 精 练(十五) 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 谢谢观看! 第二章 平面解析几何 新 知 形 成 合 作 探 究 数 学 选择性必修 第一册 B 易 错 精 析 课 时 精 练 [课标解读]1.直线与圆的位置关系.2.直线与圆的方程的应用. 知识点 直线Ax+By+C=0(A2+B2≠0)与圆(x-a)2 +(y-b)2=r2(r>0)的位置关系及判断 位置关系 相交 相切 相离 公共点个数 ____个 ____个 ____个 判定方法 几何法:设圆心到直线的距离d= eq \f(|Aa+Bb+C|,\r(A2+B2)) d___r d____r d_____r 位置关系 相交 相切 相离 判定方法 代数法:由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Ax+By+C=0,, (x-a)2+(y-b)2=r2)) 消元得到一元二次方程,判别式为Δ Δ____0 Δ____0 Δ____0 图形 eq \a\vs4\al(特别提醒) (1)利用代数法判断直线与圆的位置关系时,不必求出方程组的实数解,只需将直线方程代入到圆的方程中,并消去一个未知数,得到一个关于x(或y)的一元二次方程,由Δ与0的大小关系判断方程解的个数,进一步判断两者的位置关系. (2)利用几何法判断直线与圆的位置关系时,必须准确计算出圆心坐标、圆的半径长及圆心到直线的距离. (3)对于具体用哪种方法判断直线与圆的位置关系,应由条件而定,代数法是从方程角度考虑,但较烦琐;几何法是从几何角度考虑,方法简单,是判断直线与圆位置关系的常用方法.   1.若直线l与圆C有公共点,则直线l与圆C的位置关系是(  ) A.相交 B.相切 C.相离 D.相切或相交 D [当只有一个公共点时,直线l与圆C相切;当有两个公共点时,直线l与圆C相交.] 2.直线2x-y+3=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 A [圆C:x2+(y-1)2=5的圆心C为(0,1),半径为 eq \r(5). 圆心(0,1)到直线2x-y+3=0的距离 d= eq \f(|-1+3|,\r(22+(-1)2))= eq \f(2,5) eq \r(5)< eq \r(5),∴直线和圆相交.] 3.(多选)若直线3x+4y=b与圆x2+y2-2x-2y+1=0相切,则实数b的值是(  ) A.-2 B.-12 C.2 D.12 CD [圆的方程为x2+y2-2x-2y+1=0, 可化为标准方程(x-1)2+(y-1)2=1, 由圆心(1,1)到直线3x+4y-b=0的距离为 eq \f(|7-b|,5) =1,解得b=2或12.] 4.直线x-2y+5=0与圆x2+y2=8相交于A,B两点,则|AB|=    _________. 解析: 由已知得,圆心(0,0)到直线x-2y+5=0的距离为d= eq \f(5,\r(5))= eq \r(5), 所以|AB|=2 eq \r(r2-d2)=2 eq \r(8-5)=2 eq \r(3). 答案: 2 eq \r(3) 题型一 直线与圆的位置关系的判断 已知直线方程mx-y-m-1=0,圆的方程x2+y2-4x-2y+1=0.当m为何值时,圆与直线: (1)有两个公共点; (2)只有一个公共点; (3)没有公共点. [思路点拨] 思路一:联立直线与圆的方程→整理成关于x(或y)的一元二次方程→判断判别式的符号→得出结论. 思路二:求圆的圆心C,半径r→圆心到直线的距离d→判断d与r的大小关系→得出结论. 解析: 方法一:将直线mx-y-m-1=0代入圆的方程化简整理,得(1+m2)x2-2(m2+2m+2)x+m2+4m+4=0, Δ=4m(3m+4). (1)当Δ>0时,即m>0或m<- eq \f(4,3)时,直线与圆相交,即直线与圆有两个公共点; (2)当Δ=0时,即m=0或m=- eq \f(4,3)时,直线与圆相切,即直线与圆只有一个公共点; (3)当Δ<0时,即- eq \f(4,3)<m<0时,直线与圆相离,即直线与圆没有公共点. 方法二:已知圆的方程可化为(x-2)2+(y-1)2=4, 即圆心为C(2,1),半径r=2. 圆心C(2,1)到直线mx-y-m-1=0的距离 d= eq \f(|2m-1-m-1|,\r(1+m2))= eq \f(|m-2|,\r(1+m2)) . (1)当d<2时,即m>0或m<- eq \f(4,3)时,直线与圆相交,即直线与圆有两个公共点; (2)当d=2,即m=0或m=- eq \f(4,3)时,直线与圆相切,即直线与圆只有一个公共点; (3)当d>2时,即- eq \f(4,3)<m<0时,直线与圆相离,即直线与圆没有公共点. eq \a\vs4\al(方法技巧) 判断直线与圆位置关系的三种方法 (1)几何法:由圆心到直线的距离d与圆的半径r的大小关系判断. (2)代数法:根据直线与圆的方程组成的方程组解的个数来判断. (3)直线系法:若直线恒过定点,可通过判断定点与圆的位置关系判断,但有一定的局限性,必须是过定点的直线系.   即时练1.已知圆C: x2+y2-4x=0,l是过点P(3,0)的直线,则(  ) A.l与C相交 B.l与C相切 C.l与C相离 D.以上三个选项均有可能 A [将点P(3,0)代入圆的方程,得32+02-4×3=9-12=-3<0, ∴点P(3,0)在圆内. ∴过点P的直线l必与圆C相交.] 即时练2.若直线x-y=0与圆(x-1)2+(y+1)2=m相离,则实数m的取值范围是(  ) A.(0,2] B.(1,2] C.(0,2) D.(1,2) C [由题意得,圆心到直线的距离为d= eq \f(|1+1|,\r(12+(-1)2))> eq \r(m), ∴m<2,∵m>0,∴0<m<2.] 题型二 求圆的切线方程 经过点P(4,5),且与圆(x-2)2+y2=4相切的直线的方程为_________. [思路点拨] 解析: 因为(4-2)2+52=29>4,所以点P在圆(x-2)2+y2=4外. 方法一:若切线的斜率存在, 设切线的方程为y-5=k(x-4),即kx-y+5-4k=0. 又圆心为(2,0),半径r=2,且圆心到切线的距离等于半径,所以 eq \f(|2k-0+5-4k|,\r(k2+1))=2,解得k= eq \f(21,20), 所以直线的方程为21x-20y+16=0. 若切线的斜率不存在,则切线的方程为x=4,显然满足题意. 综上可知,满足题意的切线的方程为21x-20y+16=0或x=4. 方法二:设所求切线方程为(x0-2)(x-2)+y0y=4,其中(x0,y0)是圆上的切点.将点(4,5)代入后,得2(x0-2)+5y0=4. 由eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2(x0-2)+5y0=4,,(x0-2)2+y=4,)) 解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x0=4,,y0=0))或 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x0=\f(16,29),,y0=\f(40,29).)) 故所求切线方程为x=4或21x-20y+16=0. 答案: x=4或21x-20y+16=0 eq \a\vs4\al(方法技巧) 求切线方程的常用方法 (1)求过圆上一点(x0,y0)的圆的切线方程的方法 先求切点与圆心的连线所在直线的斜率k,再由垂直关系知切线的斜率为- eq \f(1,k),由点斜式方程可得切线方程.若k=0或k不存在,则切线的斜率不存在或为0,从而可直接得切线方程为x=x0或y=y0. (2)求过圆外一点(x0,y0)的圆的切线方程的方法 ①几何法.设切线方程为y-y0=k(x-x0),即kx-y-kx0+y0=0,由圆心到直线的距离等于半径长,可求得k,切线方程即可求出. ②代数法.设切线方程为y-y0=k(x-x0),即y=kx-kx0+y0,代入圆的方程,得到一个关于x的一元二次方程,由Δ=0,求得k,切线方程即可求出. 注意:过圆外一点的切线必有两条,当几何法或代数法求得的k值只有一个时,则另一条切线的斜率一定不存在,可由数形结合求出.   即时练3.已知圆C:(x-3)2+y2=1. (1)过点P(0,1)作直线l与圆C相切,切线长为_________,直线l的方程为_________; (2)过点P(2,3)作直线l与圆C相切,则直线l的方程为_________; (3)过直线y=x+1上一点P向圆C引切线,Q为切点,则|PQ|的最小值为_________. 解析: (1)如图,设切点为Q,连接PC,CQ,则△PCQ为直角三角形,且∠CQP=90°. 而|CP|2=32+12=10,|CQ|=r=1, 所以|PQ|2=|PC|2-|CQ|2=10-1=9,则|PQ|=3. 依题意可设直线l:y=kx+1,即kx-y+1=0. 圆心C(3,0)到直线l的距离d= eq \f(|3k+1|,\r(1+k2))=1, 整理得4k2+3k=0,解得k=- eq \f(3,4)或k=0. 故直线l的方程为y=1或3x+4y-4=0. (2)当直线l的斜率存在时, 设直线l:y-3=k(x-2),即kx-y+3-2k=0, 圆心C(3,0)到直线l的距离为d= eq \f(|k+3|,\r(1+k2))=1, 化简整理得3k+4=0,即k=- eq \f(4,3), 这时直线l的方程为4x+3y-17=0; 当直线l的斜率不存在时,其方程为x=2,易知它与圆(x-3)2+y2=1相切. 故直线l的方程为4x+3y-17=0或x=2. (3)法一:如图,连接PC,CQ,则三角形PCQ为直角三角形,且∠CQP=90°. 设点P(a,a+1)(a∈R), 则|PQ|2=|PC|2-|CQ|2=(a-3)2+(a+1)2-1=2a2-4a+9=2(a-1)2+7≥7(当且仅当a=1时等号成立). 故|PQ|≥ eq \r(7),即|PQ|的最小值为 eq \r(7). 法二:如图,连接PC,CQ,则△PCQ为直角三角形,且∠CQP=90°. 则|PQ|2=|PC|2-|CQ|2,|CQ|=1. 当|PC|取得最小值时|PQ|最小,而点P是直线y=x+1的动点,所以当CP垂直于直线y=x+1时,|CP|最小, 此时|CP|= eq \f(|3-0+1|,\r(12+(-1)2))= eq \f(4,\r(2))=2 eq \r(2), |PQ|2=|PC|2-|CQ|2=8-1=7,|PQ|= eq \r(7). 故|PQ|的最小值为 eq \r(7). 答案: (1)3 y=1或3x+4y-4=0 (2)4x+3y-17=0或x=2 (3) eq \r(7) 题型三 圆的弦长问题 求直线x- eq \r(3)y+2 eq \r(3)=0被圆x2+y2=4截得的弦长. [思路点拨] 法一:求直线与圆的交点坐标,由距离公式求弦长. 法二:几何法构造直角三角形求弦长. 解析: 法一: 直线x- eq \r(3)y+2 eq \r(3)=0和圆x2+y2=4的公共点坐标就是方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-\r(3)y+2\r(3)=0,,x2+y2=4))的解. 解这个方程组,得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x1=-\r(3),,y1=1,)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x2=0,,y2=2.)) 所以公共点的坐标为(- eq \r(3),1),(0,2), 所以直线x- eq \r(3)y+2 eq \r(3)=0被圆x2+y2=4截得的弦长为 eq \r((-\r(3)-0)2+(1-2)2)=2. 法二: 如图,设直线x- eq \r(3)y+2 eq \r(3)=0与圆x2+y2=4交于A,B两点,弦AB的中点为M,则OM⊥AB(O为坐标原点), 又|OM|= eq \f(|0-0+2\r(3)|,\r(12+(-\r(3))2))= eq \r(3), 所以|AB|=2|AM|=2 eq \r(|OA|2-|OM|2)=2 eq \r(22-(\r(3))2)=2. eq \a\vs4\al(方法技巧) 求弦长的两种方法 (1)几何法.由于半径r、弦长距d、弦长l的一半构成直角三角形,所以利用d2+ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2))) eq \s\up12(2)=r2求解,这是常用解法. (2)代数法.联立直线与圆的方程,消元得到关于x(或y)的一元二次方程,利用根与系数的关系得到两交点横坐标(或纵坐标)之间的关系,代入两点间的距离公式求解.此解法较烦琐,一般不用.   即时练4.已知圆的方程为x2+y2=8,圆内有一点P(-1,2),AB为过点P且倾斜角为α的弦. (1)当α=135°时,求AB的长; (2)当弦AB被点P平分时,写出直线AB的方程. 解析: (1)方法一:如图所示,过点O作OC⊥AB. 由已知条件得直线AB的斜率为 k=tan 135°=-1, 所以直线AB的方程为 y-2=-(x+1), 即x+y-1=0. 因为圆心为O(0,0), 所以|OC|= eq \f(|-1|,\r(2))= eq \f(\r(2),2). 因为r=2 eq \r(2),所以|BC|= eq \r(8-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)))\s\up12(2))= eq \f(\r(30),2), 所以|AB|=2|BC|= eq \r(30). 方法二:当α=135°时,直线AB的方程为y-2=-(x+1), 即y=-x+1,代入x2+y2=8, 得2x2-2x-7=0. 所以x1+x2=1,x1x2=- eq \f(7,2), 所以|AB|= eq \r(1+k2)|x1-x2| = eq \r((1+1)[(x1+x2)2-4x1x2]) = eq \r(30). (2)如图,当弦AB被点P平分时, OP⊥AB, 因为kOP=-2,所以kAB= eq \f(1,2), 所以直线AB的方程为y-2= eq \f(1,2)(x+1),即x-2y+5=0. 题型四 直线与圆位置关系的综合应用 为了适应市场需要,某地准备建一个圆形生猪储备基地(如图),它的附近有一条公路,从基地中心O处向正东方向走1 km是储备基地的边界上的点A,接着向东再走7 km到达公路上的点B.从基地中心O向正北方向走8 km到达公路的另一点C.现准备在储备基地的边界上选一点D,修建一条由D通往公路BC的专用线DE,求|DE|的最小值. [思路点拨]  解析: 以O为坐标原点,OB,OC所在的直线分别为x轴、y轴,正东方向为x轴正方向,正北方向为y轴正方向,建立平面直角坐标系,则圆O的方程为x2+y2=1. 因为点B(8,0),C(0,8), 所以直线BC的方程为 eq \f(x,8)+ eq \f(y,8)=1,即x+y-8=0. 易知,当O,D,E三点共线且OE⊥BC时,DE的长最小,由图得,当中心O到直线BC的距离减去半径得到|DE|的最小值为 eq \f(|0+0-8|,\r(2))-1=(4 eq \r(2)-1)(km). 故|DE|的最小值为(4 eq \r(2)-1)km. eq \a\vs4\al(方法技巧) 有关直线与圆的方程的实际应用问题的解题步骤 即时练5.(2020·河北石家庄检测)在△ABO中,|OB|=3,|OA|=4,|AB|=5,P是△ABO的内切圆上的一点,求以|PA|,|PB|,|PO|为直径的三个圆的面积之和的最大值与最小值. 解析: 以O为坐标原点,OA,OB所在直线分别为x轴、y轴建立如图所示的平面直角坐标系,则A(4,0),B(0,3),O(0,0). 设△AOB的内切圆的半径为r,点P的坐标为(x,y), 则2r+|AB|=|OA|+|OB|,得2r+5=4+3,即内切圆的圆心为(1,1).∴r=1. ∴内切圆的方程为(x-1)2+(y-1)2=1, 即x2+y2-2y=2x-1. ① 又|PA|2+|PB|2+|PO|2 =(x-4)2+y2+x2+(y-3)2+x2+y2 =3x2+3y2-8x-6y+25, ② 将①代入②,得 |PA|2+|PB|2+|PO|2=3(2x-1)-8x+25 =-2x+22. ∵P(x,y)是内切圆上的点,∴0≤x≤2, ∴|PA|2+|PB|2+|PO|2的最大值为22,最小值为18. 又三个圆的面积之和为π eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(|PA|,2))) eq \s\up12(2)+π eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(|PB|,2))) eq \s\up12(2)+π eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(|PO|,2))) eq \s\up12(2)= eq \f(π,4)(|PA|2+|PB|2+|PO|2), ∴以|PA|,|PB|,|PO|为直径的三个圆的面积之和的最大值为 eq \f(11,2)π,最小值为 eq \f(9,2)π. 易错点 求切线方程时忽略斜率不存在的情况 过点P(6,-8)与圆C:x2+y2-2x-4y-20=0相切的直线方程为_________. [正解] 圆的标准方程为(x-1)2+(y-2)2=25, ∴圆心的坐标为C(1,2),半径r=5. 易知点P(6,-8)在圆C的外部, 显然直线x=6是其中一条切线, 设另一条切线的斜率为k, 则另一条切线的方程为y+8=k(x-6), 即kx-y-6k-8=0. 由圆心到切线的距离等于半径,得 eq \f(|k-2-6k-8|,\r(k2+1))=5, 解得k=- eq \f(3,4). ∴切线的方程为- eq \f(3,4)x-y-6× eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4)))-8=0, 即3x+4y+14=0. 综上可知,切线的方程为x=6和3x+4y+14=0. 答案: x=6和3x+4y+14=0. [易错探因] 解本题时容易只考虑斜率存在的情况,忽略斜率不存在的情况,即忽略切线x=6,从而造成漏解. [误区警示] 过圆外一点作圆的切线有两条,所以如果设出斜率后只求出一值,说明另一条切线的斜率不存在,可以直接求得切线. $$

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2.3.3 直线与圆的位置关系-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二数学选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教B版2019)-第1页
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