内容正文:
专题05 直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系
知识点一 直线与圆的位置关系
(1)三种位置关系:相交、相切、相离.
(2)圆的切线方程的常用结论
①过圆x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为x0x+y0y=r2;
②过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2;
③过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x0x+y0y=r2.
知识点二 圆与圆的位置关系
设圆O1:(x-a1)2+(y-b1)2=r(r1>0),圆O2:(x-a2)2+(y-b2)2=r(r2>0).
方法
位置关系
几何法:圆心距d与r1,r2的关系
代数法:两圆方程联立组成方程组的解的情况
外离
d>r1+r2
无解
外切
d=r1+r2
一组实数解
相交
|r1-r2|<d<r1+r2
两组不同的实数解
内切
d=|r1-r2|(r1≠r2)
一组实数解
内含
0≤d<|r1-r2|(r1≠r2)
无解
【知识必备】
1.圆的切线方程常用结论
(1)过圆x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为x0x+y0y=r2.
(2)过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2.
(3)过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x0x+y0y=r2.
2.圆系方程
(1)同心圆系方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中a,b是定值,r是参数;
(2)过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方程:x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0(λ∈R);
(3)过圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0交点的圆系方程:x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1)(该圆系不含圆C2,解题时,注意检验圆C2是否满足题意,以防漏解)。
重难点题型一:直线与圆的位置关系的判断
例1.(23-24高二上·四川乐山·阶段练习)已知直线,圆,点在圆内,则( )
A.直线l与圆C相交 B.直线l与圆C相切
C.直线l与圆C相离 D.不确定
例2.(2023·四川成都·成都七中校考一模)圆:与直线:的位置关系为( )
A.相切 B.相交 C.相离 D.无法确定
1.(23-24高二下·云南曲靖·期末)已知圆,直线,则下列结论中正确的是( )
A.直线恒过定点 B.直线与圆相切
C.直线与圆相交 D.直线与圆相离
2.(23-24高二上·云南昆明·阶段练习)已知直线与曲线有公共点,则实数k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
重难点题型二:弦长与面积问题
例3.(23-24高三上·广东广州·期中)如果直线被圆截得的弦长为,那么实数 .
例4.(2023·河南郑州·统考模拟预测)已知圆,直线与圆C相交于M,N两点,则 .
1.(23-24高三上·重庆南岸·阶段练习)直线被圆所截得的弦长为,则( )
A. B. C. D.2
2.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)当圆截直线所得的弦长最短时,实数( )
A. B. C. D.1
【解题方法总结】
弦长问题
①利用垂径定理:半径,圆心到直线的距离,弦长具有的关系,这也是求弦长最常用的方法.
②利用交点坐标:若直线与圆的交点坐标易求出,求出交点坐标后,直接用两点间的距离公式计算弦长.
③利用弦长公式:设直线,与圆的两交点,将直线方程代入圆的方程,消元后利用根与系数关系得弦长:.
重难点题型三:切线问题、切线长问题
例5.(22-23高三下·北京·开学考试)圆心为,且与轴相切的圆的方程是( )
A. B.
C. D.
例6.(24-25高二·上海·课堂例题)若从点引圆的切线,则切线长是 .
1.(2023·福建宁德·校考模拟预测)已知圆C:,直线l的横纵截距相等且与圆C相切﹐则直线l的方程为 .
2.(2024高三·全国·专题练习)已知圆外一点,过点作圆的两条切线,切点分别为和,则直线的方程为 .
重难点题型四:切点弦问题
例7.(2024·全国·模拟预测)是直线上的一个动点,是圆上的两点,若均与圆相切,则弦长的最小值为 .
例8.(2023·贵州·高三凯里一中校联考开学考试)已知圆,过直线上任意一点,作圆的两条切线,切点分别为两点,则的最小值为 .
1.(2023·北京·高三强基计划)如图,过椭圆上一点M作圆的两条切线,过切点的直线与坐标轴于P,Q两点,O为坐标原点,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.前三个答案都不对
2.(21-22高二上·山东菏泽·期末)(多选题)已知圆,直线.则( )
A.直线与圆可能相切
B.圆被轴截得的弦长为
C.直线被圆截得的最短弦长为
D.直线被圆截得最短弦长时,直线的方程为
重难点题型五:圆上的点到直线距离个数问题
例9.(2023·贵州贵阳·高三贵阳一中校考期末)若圆上有四个不同的点到直线的距离为,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
1.(1991·全国·高考真题)圆上到直线的距离为的点共有
A.个 B.个 C.个 D.个
重难点题型六:直线与圆位置关系中的最值(范围)问题
例10.(2023·上海徐汇·高三上海民办南模中学校考阶段练习)若,则的最小值为 .
例11.(22-23高二上·福建莆田·阶段练习)过直线上一动点,向圆引两条切线,为切点,线段的最小值为( )
A. B. C. D.
1.(2024·河南周口·模拟预测)已知点,为圆上一动点,为直线上一点,则的最小值为 .
2.(23-24高二上·安徽六安·期中)已知为圆上一动点,过点作圆的切线,交圆于点A、B,则的最大值是 .
重难点题型七:圆与圆的位置关系
例12.(2023·河南·校联考模拟预测)已知直线与圆相切,则满足条件的直线l的条数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
例13.(23-24高二上·广西玉林·期中)已知圆:,圆:,则下列说法正确的是( )
A.圆与圆公共弦所在直线的方程为
B.圆与圆有两条公切线
C.是圆与圆的一条公切线
D.圆与圆上均恰有两点到直线的距离为2
1.(23-24高二上·江苏淮安·阶段练习)(多选题)有关圆与圆的下列哪些结论是正确的( )
A.圆 的圆心坐标为,半径为5
B.若分别为两圆上两个点,则的最大距离为
C.两圆外切
D.若为圆 上的两个动点,且,则的中点的轨迹方程为
2.(23-24高二上·安徽淮北·期末)(多选题)已知圆与圆,则( )
A.两圆的圆心距为
B.两圆的公切线有3条
C.两圆相交,且公共弦所在的直线方程为
D.两圆相交,且公共弦的长度为
【解题方法总结】
已知两圆半径分别为,两圆的圆心距为,则:
(1)两圆外离;
(2)两圆外切;
(3)两圆相交;
(4)两圆内切;
(5)两圆内含;
重难点题型八:两圆的公共弦问题
例14.(2023·天津和平·耀华中学校考二模)圆与圆的公共弦所在的直线方程为 .
例15.(24-25高二·上海·课堂例题)圆与圆相交所得公共弦长为 .
1.(2024·四川·模拟预测)圆与圆的公共弦长为 .
2.(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)设,已知圆,圆,过圆上任意一点作圆的两条切线,,切点分别为,,则的最大值为( )
A. B.6 C. D.
重难点题型九:两圆的公切线问题
例16.(23-24高二下·江苏南通·期中)已知圆D:与x轴相交于A、B两点,且圆C:,点.若圆C与圆D相外切,则的最大值为( )
A. B. C. D.
例17.(2023·湖南岳阳·统考三模)写出与圆和都相切的一条直线方程 .
例18.(2019高二上·河北·学业考试)若直线与圆,圆都相切,切点分别为、,则( )
A. B. C. D.
1.(2023高二·江苏·专题练习)已知点是圆上的动点,线段是圆的一条动弦,且,则的最大值是( )
A. B. C. D.
2.已知圆均过点,且其半径之积.若x轴是的公切线,且的另一条公切线l通过原点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高三下·四川巴中·阶段练习)曲线关于对称后的曲线为,则公切线为( )
A. B.
C. D.
重难点题型十:综合问题
例19.(24-25高三上·湖南长沙·开学考试)已知圆过点,且与圆关于直线对称.
(1)判断圆与圆的位置关系,并说明理由;
(2)过点作两条相异直线分别与相交于,.
①若直线和直线互相垂直,求的最大值;
②若直线和直线与轴分别交于点、,且,为坐标原点,试判断直线和是否平行?请说明理由.
例20.(23-24高二上·福建泉州·期中)已知圆C:,直线l:.
(1)设l与圆C交于不同的两点A,B,求弦AB的中点M的轨迹方程;
(2)若定点分弦AB为,求此时直线l的方程.
例21.(23-24高二下·安徽亳州·期中)已知圆关于直线对称,且过点.
(1)求证:圆与直线相切;
(2)若直线过点与圆交于两点,且,求此时直线的方程.
1.(22-23高二上·云南昆明·期中)已知圆C:和直线l:相切.
(1)求圆C半径;
(2)若动点M在直线上,过点M引圆C的两条切线MA、MB,切点分别为A、B.
①记四边形MACB的面积为S,求S的最小值;
②证明直线AB恒过定点.
2.(23-24高二上·江西南昌·阶段练习)已知中,点,边上中线所在直线的方程为,边上的高线所在直线的方程为.
(1)求边所在直线方程;
(2)以为圆心作一个圆,使得三点中的一个点在圆内,一个点在圆上,一个点在圆外,并记该圆为圆,过直线上一点作圆的切线,切点为,当四边形面积最小时,求直线的方程.
3.(23-24高二上·河北邢台·期末)已知直线,半径为的圆与相切,圆心在轴的非负半轴上.
(1)求圆的方程;
(2)设过点的直线被圆截得的弦长等于,求直线的方程.
1.(2024·贵州黔东南·二模)直线与圆交于,两点,若,则( )
A.2 B.1 C. D.
2.(23-24高二上·安徽淮北·期末)从原点向圆引两条切线,则两条切线间圆的劣弧长为( )
A. B. C. D.
3.(2023·湖南永州·一模)在平面直角坐标系中,过直线上一点作圆的两条切线,切点分别为,则的最大值为( )
A. B. C. D.
4.(2024·全国·模拟预测)已知P为直线上一点,过点P作圆的一条切线,切点为A,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
5.(2024·四川攀枝花·三模)由直线上的一点向圆引切线,切点为,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
6.(23-24高二上·安徽马鞍山·阶段练习)两圆与的公共弦长为( )
A. B. C. D.1
7.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)(多选题)已知圆,直线与,下列结论正确的是( )
A.直线,不可能平行
B.直线与圆相切
C.直线与圆截得弦长为
D.
8.(2024·吉林延边·一模)(多选题)已知是圆上的两点,则下列结论中正确的是( )
A.若点到直线的距离为,则
B.若,则
C.若,则的最大值为6
D.的最小值为
9.(2007高二·全国·竞赛)直线被圆截得弦长为,则 .
10.(2024·江苏扬州·模拟预测)已知圆C与两坐标轴及直线都相切,且圆心在第二象限,则圆C的方程为 .
11.(23-24高二上·天津宁河·期末)若直线与圆相切,则实数的值为 .
12.(23-24高三上·河北邢台·期末)已知圆,过作圆的切线,则直线的倾斜角为 .
13.(23-24高二上·江苏南京·期末)设是直线上的动点,过作圆的切线,则切线长的最小值为 .
14.(2024·河南·模拟预测)已知圆,圆,直线分别与圆和圆切于两点,则线段的长度为 .
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专题05 直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系
知识点一 直线与圆的位置关系
(1)三种位置关系:相交、相切、相离.
(2)圆的切线方程的常用结论
①过圆x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为x0x+y0y=r2;
②过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2;
③过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x0x+y0y=r2.
知识点二 圆与圆的位置关系
设圆O1:(x-a1)2+(y-b1)2=r(r1>0),圆O2:(x-a2)2+(y-b2)2=r(r2>0).
方法
位置关系
几何法:圆心距d与r1,r2的关系
代数法:两圆方程联立组成方程组的解的情况
外离
d>r1+r2
无解
外切
d=r1+r2
一组实数解
相交
|r1-r2|<d<r1+r2
两组不同的实数解
内切
d=|r1-r2|(r1≠r2)
一组实数解
内含
0≤d<|r1-r2|(r1≠r2)
无解
【知识必备】
1.圆的切线方程常用结论
(1)过圆x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为x0x+y0y=r2.
(2)过圆(x-a)2+(y-b)2=r2上一点P(x0,y0)的圆的切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2.
(3)过圆x2+y2=r2外一点M(x0,y0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x0x+y0y=r2.
2.圆系方程
(1)同心圆系方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中a,b是定值,r是参数;
(2)过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方程:x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0(λ∈R);
(3)过圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0交点的圆系方程:x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1)(该圆系不含圆C2,解题时,注意检验圆C2是否满足题意,以防漏解)。
重难点题型一:直线与圆的位置关系的判断
例1.(23-24高二上·四川乐山·阶段练习)已知直线,圆,点在圆内,则( )
A.直线l与圆C相交 B.直线l与圆C相切
C.直线l与圆C相离 D.不确定
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】求点到直线的距离、判断直线与圆的位置关系
【分析】由题意结合点到直线的距离公式,判断圆心到直线的距离与半径的大小关系,即得答案.
【详解】由题意知点在圆内,故,
故圆心到直线的距离,
故直线l与圆C相离,
故选:C
例2.(2023·四川成都·成都七中校考一模)圆:与直线:的位置关系为( )
A.相切 B.相交 C.相离 D.无法确定
【答案】A
【解析】圆:的圆心为,半径,
直线:即,则圆心到直线的距离,
所以直线与圆相切.
故选:A
1.(23-24高二下·云南曲靖·期末)已知圆,直线,则下列结论中正确的是( )
A.直线恒过定点 B.直线与圆相切
C.直线与圆相交 D.直线与圆相离
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】直线过定点问题、由标准方程确定圆心和半径、判断直线与圆的位置关系
【分析】求出圆的圆心和半径,直线所过的定点,再由该定点与圆的位置关系判断直线与圆的位置即可.
【详解】圆的圆心,半径,
直线恒过定点, 显然,
因此点在圆内,直线与圆相交,ABD错误,C正确.
故选:C
2.(23-24高二上·云南昆明·阶段练习)已知直线与曲线有公共点,则实数k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】直线的点斜式方程及辨析、由直线与圆的位置关系求参数
【分析】根据题意,得到直线过定点,以及曲线,画出直线与曲线的图象,结合直线与圆相切和图象,即可求解.
【详解】由直线过定点,
又由曲线,可得,
作出曲线与直线的图象,如图所示,
因为直线,可得,
又由,解得,
若直线与曲线有公共点,则,
即实数的取值范围为.
故选:B.
重难点题型二:弦长与面积问题
例3.(23-24高三上·广东广州·期中)如果直线被圆截得的弦长为,那么实数 .
【答案】5或
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离、圆的一般方程与标准方程之间的互化、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】先将圆的一般方程化成圆的标准方程,根据点到直线的距离公式求出圆心到直线的距离,根据弦长关系即可求出.
【详解】由题意知可化为,
可知圆心坐标为,半径,
根据点到直线的距离公式和弦长关系可得
解之可得或.
故答案为:5或
例4.(2023·河南郑州·统考模拟预测)已知圆,直线与圆C相交于M,N两点,则 .
【答案】/
【解析】由,得,则圆的圆心为,半径,
所以圆心到直线的距离为
所以,解得.
故答案为:
1.(23-24高三上·重庆南岸·阶段练习)直线被圆所截得的弦长为,则( )
A. B. C. D.2
【答案】A
【难度】0.94
【知识点】已知点到直线距离求参数、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】先求出圆心到直线的距离,结合点到直线的距离公式,即可得出的值.
【详解】圆的圆心为,半径为,
由垂径定理,得点到直线距离为,
根据点到直线距离公式,知圆心到直线的距离,
化简可得,解得.
故选:A.
2.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)当圆截直线所得的弦长最短时,实数( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】已知直线垂直求参数、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】先求出直线必过的定点,分析该定点在圆内,结合弦长最短建立方程求解即可.
【详解】将直线的方程变形为,由,可得,
所以,直线经过定点,
圆的标准方程为,圆心为,
因为,即点在圆内,
故当时,圆心到直线的距离取最大值,此时,直线截圆所得弦长最短,
,直线的斜率为,所以,,解得.
故选:B.
【解题方法总结】
弦长问题
①利用垂径定理:半径,圆心到直线的距离,弦长具有的关系,这也是求弦长最常用的方法.
②利用交点坐标:若直线与圆的交点坐标易求出,求出交点坐标后,直接用两点间的距离公式计算弦长.
③利用弦长公式:设直线,与圆的两交点,将直线方程代入圆的方程,消元后利用根与系数关系得弦长:.
重难点题型三:切线问题、切线长问题
例5.(22-23高三下·北京·开学考试)圆心为,且与轴相切的圆的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、由直线与圆的位置关系求参数、已知切线求参数
【分析】由圆心坐标排除AB,再由相切性质得半径可得选项.
【详解】由题意,圆心坐标为,可知AB错误;
设圆心半径为,且圆心到轴的距离为,
则由圆与轴相切可得,
故圆的方程为:.
故选:C.
例6.(24-25高二·上海·课堂例题)若从点引圆的切线,则切线长是 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】求平面两点间的距离、切线长
【分析】由两点之间的距离公式可得,再根据勾股定理即可得解.
【详解】记圆,圆心为,半径,
则,
所以切线长为.
故答案为:3.
1.(2023·福建宁德·校考模拟预测)已知圆C:,直线l的横纵截距相等且与圆C相切﹐则直线l的方程为 .
【答案】,或,或
【解析】圆的标准方程为,圆心为,半径为,
因为直线l的横纵截距相等,所以直线的斜率存在,
当直线过原点时,设直线的方程为,因为直线l与圆C相切,
此时圆心到直线的距离等于半径,可得,解得,所以切线方程为;
当直线不过原点时,设直线的方程为,因为直线l与圆C相切,
此时圆心到直线的距离等于半径,可得,解得,所以切线方程为或,
综上所述,直线l的方程为,或,或.
故答案为:,或,或.
2.(2024高三·全国·专题练习)已知圆外一点,过点作圆的两条切线,切点分别为和,则直线的方程为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】切点弦及其方程
【分析】由二级结论:若点在圆外,过点引圆的两条切线,切点为,则切点弦(两切点的连线段)所在直线的方程为(圆的方程为),代入即可的直线的方程.
【详解】由题意,切点弦所在直线的方程为:
,
化简得:.
故答案为:.
重难点题型四:切点弦问题
例7.(2024·全国·模拟预测)是直线上的一个动点,是圆上的两点,若均与圆相切,则弦长的最小值为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】切点弦及其方程
【分析】由题意结合等面积法可知,由此可知只需求的最小值即可,结合点到直线的距离公式即可得解.
【详解】因为,所以,
当的长最小时,弦长最小,
而的最小值为圆心(即原点)到直线的距离,
所以,所以.
故答案为:.
例8.(2023·贵州·高三凯里一中校联考开学考试)已知圆,过直线上任意一点,作圆的两条切线,切点分别为两点,则的最小值为 .
【答案】
【解析】由题意得,圆的圆心为,半径为,
如图所示,
根据圆的切线长公式,可得,
则,
当取最小值时,取最小值,此时,则,
则.
故答案为:.
1.(2023·北京·高三强基计划)如图,过椭圆上一点M作圆的两条切线,过切点的直线与坐标轴于P,Q两点,O为坐标原点,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.前三个答案都不对
【答案】B
【解析】设点,由于点M在椭圆上,所以,
由切点弦方程,
所以,
由于,
当时,上述不等式取等号,取得最大值3,此时面积取得最小值.
故选:B.
2.(21-22高二上·山东菏泽·期末)(多选题)已知圆,直线.则( )
A.直线与圆可能相切
B.圆被轴截得的弦长为
C.直线被圆截得的最短弦长为
D.直线被圆截得最短弦长时,直线的方程为
【答案】BD
【难度】0.65
【知识点】已知圆的弦长求方程或参数、圆的弦长与中点弦、判断直线与圆的位置关系、直线过定点问题
【分析】直线l:,由求出定点,由点与圆的位置关系判断直线与圆的位置关系,即可判断A选项;令,求出圆与y轴交点纵坐标可得弦长,即可判断B选项;根据直线l被圆C截得弦长最短,只需与圆心连线垂直于直线l,由弦长公式即可判断C选项,求出直线l的方程即可判断D选项.
【详解】,则恒成立,
故,则直线恒过,
因为,所以点在圆内部,
因为直线恒过定点,所以直线与圆恒相交,所以A错;
对于圆,令,得,解得,所以圆被轴截得的弦长为,所以B选项正确;
对于选项:由于点在圆的内部,故直线被圆截得的弦长最短时,垂直于直线,最短弦长为,故C错;
因为圆心,直线恒过定点,直线被圆截得的弦长最短时,可知直线的斜率为,所以直线的方程为,即,所以D正确;
故选:BD.
重难点题型五:圆上的点到直线距离个数问题
例9.(2023·贵州贵阳·高三贵阳一中校考期末)若圆上有四个不同的点到直线的距离为,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将圆的方程化为标准方程为,圆心为,半径为,
设与直线平行且到直线的距离为的直线的方程为,
则,解得或,
所以,直线、均与圆相交,
所以,,解得,
因此,实数的取值范围是.
故选:C.
1.(1991·全国·高考真题)圆上到直线的距离为的点共有
A.个 B.个 C.个 D.个
【答案】C
【解析】求出圆的圆心和半径,比较圆心到直线的距离和圆的半径的关系即可得解.圆可变为,
圆心为,半径为,
圆心到直线的距离,
圆上到直线的距离为的点共有个.
故选:C.
重难点题型六:直线与圆位置关系中的最值(范围)问题
例10.(2023·上海徐汇·高三上海民办南模中学校考阶段练习)若,则的最小值为 .
【答案】
【解析】曲线表示的是以点为圆心,以为半径的圆,
表示点到点的距离,
表示点到直线的距离,设点在直线上的射影点为,
则,
当且仅当、、三点共线且点为线段与圆的交点时,等号成立,
故的最小值为.
故答案为:.
例11.(22-23高二上·福建莆田·阶段练习)过直线上一动点,向圆引两条切线,为切点,线段的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】直线与圆的位置关系求距离的最值、圆的弦长与中点弦、切点弦及其方程、直线过定点问题
【分析】得到四点共圆,且为直径,求出以为直径的圆的方程,与联立求出相交弦所在直线的方程,得到其过的定点,再数形结合求出
要想线段取得最小值,只需,即为的中点时,利用勾股定理求出答案.
【详解】圆的圆心为原点,半径为,
因为,故四点共圆,且为直径,
设,则,
线段的中点坐标为,
故以为直径的圆的方程为,
整理得:,
与相减得:
直线的方程为,
整理为,
令,解得:,
即直线恒过点,
要想线段取得最小值,只需,即为的中点,
其中,
则,
故选:B
1.(2024·河南周口·模拟预测)已知点,为圆上一动点,为直线上一点,则的最小值为 .
【答案】
【难度】0.4
【知识点】轨迹问题——圆、圆上点到定直线(图形)上的最值(范围)
【分析】设,,且,列式化简求得定点,然后把距离问题转化为最小,数形结合,利用点到直线距离公式三点共线时最短,即可得解.
【详解】不妨设x轴上定点使得满足,,
则,整理得,,
又,所以,则,
解得,所以,使得,
要使最小,则最小,
所以B,M,N三点共线,且MN垂直于直线时取得最小值,如图所示.
故的最小值为点B到直线的距离.
故答案为:
【点睛】方法点睛:借助阿氏圆探究最值问题:若为两定点,动点满足,则时,动点的轨迹为直线;当且时,动点P的轨迹为圆,此圆称之为阿波罗尼斯圆,也称阿氏圆.借助阿波罗尼斯圆,转化为到另一定点的距离进而由几何性质等求解最值.
2.(23-24高二上·安徽六安·期中)已知为圆上一动点,过点作圆的切线,交圆于点A、B,则的最大值是 .
【答案】
【难度】0.4
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、由直线与圆的位置关系求参数
【分析】首先确定在处的切线l:,进而把题转化为求A,B两点横坐标的绝对值的比的取值范围.再联立切线与圆的参数方程和根与系数的关系求出关于的方程,根据基本不等式求出的取值范围,解不等式组即得.
【详解】原题等价于已知及其处的切线l:,
圆C的圆心到圆O的距离为,半径为且与直线l交于A,B两点,
求A,B两点横坐标的绝对值的比的取值范围.
如图,设,
则圆C的方程为,
与直线l的方程联立可得,
设两点横坐标之比为,
则,,
得,
整理得,
当且仅当时,取得最小值,
当时,取得最大值,
所以,得,得,
故的最大值为.
故答案为:
重难点题型七:圆与圆的位置关系
例12.(2023·河南·校联考模拟预测)已知直线与圆相切,则满足条件的直线l的条数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【解析】由已知直线,
则原点到直线l的距离为,
由直线l与圆相切,
则满足条件的直线l即为圆和圆的公切线,
因为圆和圆外切,
所以这两个圆有两条外公切线和一条内公切线,
所以满足条件的直线l有3条.
故选: B.
例13.(23-24高二上·广西玉林·期中)已知圆:,圆:,则下列说法正确的是( )
A.圆与圆公共弦所在直线的方程为
B.圆与圆有两条公切线
C.是圆与圆的一条公切线
D.圆与圆上均恰有两点到直线的距离为2
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】相交圆的公共弦方程、圆的公切线条数、圆的公切线方程
【分析】根据两圆圆心距离等于半径和即可得两圆外切判断AB,根据直线与两圆都相切判断C,根据圆心到直线距离等于半径判断D.
【详解】由条件可得:圆:的圆心为,半径;
圆:的圆心为,半径.
因为,所以圆与圆外切,选项A,B错误;
对于选项C,圆心到直线的距离;
圆心为到直线的距离,
所以是圆与圆的一条公切线,选项C正确;
对于选项D,圆心到直线的距离,
所以圆:上有且仅有一点到直线的距离为2,选项D错误.
故选:C
1.(23-24高二上·江苏淮安·阶段练习)(多选题)有关圆与圆的下列哪些结论是正确的( )
A.圆 的圆心坐标为,半径为5
B.若分别为两圆上两个点,则的最大距离为
C.两圆外切
D.若为圆 上的两个动点,且,则的中点的轨迹方程为
【答案】ABD
【难度】0.4
【知识点】判断圆与圆的位置关系、圆的弦长与中点弦、由标准方程确定圆心和半径、轨迹问题——圆
【分析】对于A,将圆的方程化为标准方程即可判断;对于B,画出图形结合三角不等式即可求解;对于C,由的关系即可判断;对于D,画出图形,结合垂径分线定理分析即可.
【详解】对于A,将圆的方程化为标准方程得,
由此可知圆 的圆心坐标为,半径为5,故A选项正确;
对于B,将圆的方程化为,如图所示:
不妨设分别为两圆上两个点,四个点共线,
则由三角不等式可知,
而分别为两圆的半径,即,
是指两圆圆心之间的距离,即,
所以,
由等号成立的条件可知,当且仅当点与点重合,点与点重合时,,故B选项正确;
对于C,由B选项分析可知,
故两圆相交,而不是外切,故C选项错误;
对于D,如图所示:
由题意不妨设,中点为,则,
又由于的半径为,
所以由垂径分线定理可知,即,
所以点的坐标为,又点的坐标为,
所以,故D选项正确.
故选:ABD.
【点睛】关键点点睛:本题的关键是对于B、D两选项的判断,因而是否能够准确作出图形、利用数学结合的思想来判断B、D两选项是解题的关键.
2.(23-24高二上·安徽淮北·期末)(多选题)已知圆与圆,则( )
A.两圆的圆心距为
B.两圆的公切线有3条
C.两圆相交,且公共弦所在的直线方程为
D.两圆相交,且公共弦的长度为
【答案】AC
【难度】0.65
【知识点】圆的公切线条数、两圆的公共弦长、相交圆的公共弦方程、判断圆与圆的位置关系
【分析】根据圆的方程确定圆心坐标,求出两圆圆心距,判断A;判断两圆的位置关系,即可判断B;将两圆方程相减,即可得两圆公共弦所在的直线方程,判断C;利用几何法求得公共弦长,判断D.
【详解】对于A,圆的圆心为,半径为
与圆的圆心为,半径为,
故两圆的圆心距为,A正确;
对于B,由于,
即圆与圆相交,两圆的公切线有2条,B错误;
对于C,由B可知两圆相交,
将圆与圆的方程相减,
得,即公共弦所在的直线方程为,C正确;
对于D,由B可知两圆相交,而,
到直线的距离为,
故两圆公共弦的长度为,D错误,
故选:AC
【解题方法总结】
已知两圆半径分别为,两圆的圆心距为,则:
(1)两圆外离;
(2)两圆外切;
(3)两圆相交;
(4)两圆内切;
(5)两圆内含;
重难点题型八:两圆的公共弦问题
例14.(2023·天津和平·耀华中学校考二模)圆与圆的公共弦所在的直线方程为 .
【答案】
【解析】联立,两式相减得.
故答案为:
例15.(24-25高二·上海·课堂例题)圆与圆相交所得公共弦长为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离、相交圆的公共弦方程、两圆的公共弦长
【分析】两圆方程作差得公共弦所在直线方程,利用点到直线的距离公式可得到直线的距离,最后由即可得解.
【详解】记圆,圆,
两个方程作差可得,,
所以两圆公共弦所在直线方程为,
圆心到直线的距离为,
所以公共弦长为.
故答案为:.
1.(2024·四川·模拟预测)圆与圆的公共弦长为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离、由标准方程确定圆心和半径、两圆的公共弦长
【分析】将两个圆的方程作差可得公共弦所在的直线,再求出到直线的的距离,则公共弦长为,即可得出答案.
【详解】将两个圆的方程作差得:,即公共弦所在的直线为,
又知,,则到直线的的距离为:
,所以公共弦长为,
故答案为:.
2.(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)设,已知圆,圆,过圆上任意一点作圆的两条切线,,切点分别为,,则的最大值为( )
A. B.6 C. D.
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】数量积的运算律、数量积的坐标表示、向量与几何最值、定点到圆上点的最值(范围)
【分析】设,可得出,利用三角函数的定义以及平面向量数量积的定义可得出,利用圆的几何性质求得的取值范围,结合双勾函数的单调性可求得的最小值.
【详解】设,则,
由切线长定理可得,,,
,
圆心的坐标为,则,
由图可得,即,则,
由双勾函数的单调性可知,函数在区间上单调递增,
所以,当时,取得最小值.
故选:.
【点睛】方法点睛:应用角的三角函数转化数量积,再双勾函数单调性得出平面向量数量积的最值.
重难点题型九:两圆的公切线问题
例16.(23-24高二下·江苏南通·期中)已知圆D:与x轴相交于A、B两点,且圆C:,点.若圆C与圆D相外切,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】圆的对称性的应用、由圆的位置关系确定参数或范围
【分析】根据圆与圆相外切,可得,再根据圆的对称性不妨令,再分,和三种情况讨论即可.
【详解】圆D:的圆心,半径为,
圆C:的圆心,半径为,
因为圆与圆相外切,所以,所以,
且圆与轴交于,不妨记,
因为圆关于轴对称,点与点关于轴对称,点在轴上,
由对称性不妨令,
当时,则,解得,
故
,
当时,则,解得,
此时,
故,
当时,则,解得,
故
,
综上所述,的最大值为.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:将表示的坐标重新表示为线段长度从而方便正切公式的计算,是解决本题的关键.
例17.(2023·湖南岳阳·统考三模)写出与圆和都相切的一条直线方程 .
【答案】或中任何一个答案均可
【解析】圆的圆心为,半径为,
圆的圆心为,半径为,
则,
所以两圆外离,
由两圆的圆心都在轴上,则公切线的斜率一定存在,
设公切线方程为,即,
则有,
解得或或或
所以公切线方程为或.
故答案为:.(答案不唯一,写其它三条均可)
例18.(2019高二上·河北·学业考试)若直线与圆,圆都相切,切点分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】圆的公切线长
【分析】设直线交轴于点,推导出为的中点,为的中点,利用勾股定理可求得.
【详解】如下图所示,设直线交轴于点,
由于直线与圆,圆都相切,切点分别为、,
则,,,
,为的中点,为的中点,,
由勾股定理可得.
故选:C.
【点睛】关键点点睛:求解本题的关键在于推导出为的中点,并利用勾股定理进行计算,此外,在直线与圆相切的问题时,要注意利用圆心与切点的连线与切线垂直这一几何性质.
1.(2023高二·江苏·专题练习)已知点是圆上的动点,线段是圆的一条动弦,且,则的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】向量与几何最值、轨迹问题——圆、由圆的位置关系确定参数或范围
【分析】作出图象,过点作,垂足为,连接,则有,从而得点D的轨迹方程为²,由向量的加法法则可得,根据圆与圆的位置关系求出即可得答案.
【详解】解:圆的圆心为,半径为,
圆的圆心为,半径为2,
如图,过点作,垂足为,连接,
为中点,即,又,,
点D的轨迹是以C为圆心,1为半径的圆,点D的轨迹方程为²,
是AB中点,,,
所以的最大值为故选:
2.已知圆均过点,且其半径之积.若x轴是的公切线,且的另一条公切线l通过原点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】圆的公切线条数、由圆的位置关系确定参数或范围
【分析】设圆心连线所在直线的倾斜角为,则两圆的半径满足方程,根据条件可求角的正切值,进而利用二倍角公式求得直线的斜率.
【详解】 设圆心连线所在直线的倾斜角为,则为锐角,
且圆的方程为,
其中r分别取,于是
整理可得,
因此,是,
进而直线l的斜率.
故选:B
3.(23-24高三下·四川巴中·阶段练习)曲线关于对称后的曲线为,则公切线为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】已知点到直线距离求参数、求点关于直线的对称点、圆的公切线方程
【分析】易知,设上一点,利用点关于直线对称的问题求出方程,结合圆与圆的位置关系,利用点到直线的距离公式计算即可求解.
【详解】,
所以曲线是圆心为原点,半径为1的圆在x轴上方的部分,
又与的图形关于直线对称,
设上一点,该点关于直线对称的对称点为,
则的中点在直线上,且直线的斜率与直线的斜率之积为,
所以,解得,即,
代入方程,得,即(只是该圆的一部分),如图,
易知与的公切线,所以,结合图,设,
所以点到直线的距离为,解得,
所以与的公切线为.
故选:B
重难点题型十:综合问题
例19.(24-25高三上·湖南长沙·开学考试)已知圆过点,且与圆关于直线对称.
(1)判断圆与圆的位置关系,并说明理由;
(2)过点作两条相异直线分别与相交于,.
①若直线和直线互相垂直,求的最大值;
②若直线和直线与轴分别交于点、,且,为坐标原点,试判断直线和是否平行?请说明理由.
【答案】(1)圆与圆外切,理由见解析
(2)①最大值为;②平行,理由见解析
【难度】0.65
【知识点】由斜率判断两条直线平行、圆的弦长与中点弦、判断圆与圆的位置关系
【分析】(1)根据对称关系求出圆方程,从而求出圆心距,即可判断两圆的位置关系;
(2)①方法一:令、即,为过点的两条弦,设、被圆所截得弦的中点分别为、,弦长分别为,,由垂直关系可得四边形是矩形,即,进而根据半弦长,弦心距,圆半径构造直角三角形,满足勾股定理,得到,进而由基本不等式,得到的最值,从而求得结果;
方法二:分类讨论直线与中有一条直线的斜率不存在和直线与斜率都存在,且互为倒数,两种情况下的值,最后综合讨论结果得到答案.
②由已知直线和直线与轴分别交于点、,且,可得直线与斜率都存在,且互为相反数,可设,,求出,坐标后,代入斜率公式,判断直线和的斜率是否相等,即可得到答案.
【详解】(1)由题可得圆圆心为,设圆心,则,解得
则圆的方程为,将点的坐标代入得,故圆的方程为
,又两半径之和为,圆与圆外切.
(2)方法一:令、即,为过点的两条弦,
设、被圆所截得弦的中点分别为、,弦长分别为,,因为四边形是矩形,
所以,即,化简得
从而,时取等号,此时直线,必有一条斜率不存在
综上:、被圆所截得弦长之和的最大值为
方法二:若直线与中有一条直线的斜率不存在,
则,此时
若直线与斜率都存在,且互为负倒数,故可设,即,,
点到的距离为,同理可得点到的距离为,
,
,
综上:、被圆所截得弦长之和的最大值为
②直线和平行,理由如下:
由题意知,直线和直线的斜率存在,且互为相反数,故可设,
,
由,得,
因为的横坐标一定是该方程的解,故可得 ,
同理,所以,
,
所以,直线和一定平行.
例20.(23-24高二上·福建泉州·期中)已知圆C:,直线l:.
(1)设l与圆C交于不同的两点A,B,求弦AB的中点M的轨迹方程;
(2)若定点分弦AB为,求此时直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或
【难度】0.65
【知识点】轨迹问题——圆、由直线与圆的位置关系求参数、直线与圆相交的性质——韦达定理及应用、求平面轨迹方程
【分析】(1)设,根据已知列式化简,再考虑特殊情况即可得解;
(2)联立方程组应用韦达定理结合向量关系求出直线方程.
【详解】(1)∵直线l:过定点,
而在圆C:内,
∴直线l与圆C总有两个不同的交点;
圆C:的圆心为,
如图,当M与P不重合时,连接CM,CP,则,
∴.
设,则,
化简得:;
当M与P重合时,,也满足上式,
故弦的中点的轨迹为;
(2)设,,
由,得,
∴,化简得,①
又由,消去y得.
∴,②
由①②解得,代入(*)解得.
∴直线l的方程为或.
例21.(23-24高二下·安徽亳州·期中)已知圆关于直线对称,且过点.
(1)求证:圆与直线相切;
(2)若直线过点与圆交于两点,且,求此时直线的方程.
【答案】(1)证明见解析
(2)或.
【难度】0.65
【知识点】判断直线与圆的位置关系、由直线与圆的位置关系求参数、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】(1)根据圆心在直线以及点在圆上,即可求解,,进而根据点到直线的距离公式求解圆心到直线的距离,与半径比较即可求解,
(2)利用圆的弦长公式可得,结合圆心到直线的距离即可求解斜率,进而可得直线方程.
【详解】(1)圆化为标准方程,即,
则因为圆关于直线对称,所以,所以,
因为圆C过点,所以,所以,
得,所以圆方程为,
圆心坐标为,半径为,
故点C到直线的距离为,
所以C与直线相切,
(2)设直线方程为,即,
设圆心到直线l的距离为,
所以,
得,所以,
所以直线l的方程为或.
即或.
1.(22-23高二上·云南昆明·期中)已知圆C:和直线l:相切.
(1)求圆C半径;
(2)若动点M在直线上,过点M引圆C的两条切线MA、MB,切点分别为A、B.
①记四边形MACB的面积为S,求S的最小值;
②证明直线AB恒过定点.
【答案】(1);
(2)①;②证明见解析.
【难度】0.65
【知识点】直线过定点问题、由直线与圆的位置关系求参数、切线长、相交圆的公共弦方程
【分析】(1)求出圆的圆心到直线的距离即得.
(2)①设,利用圆的切线长定理,求出四边形面积的函数关系并求出最小值;②求出M、A、C、B四点共圆的方程,再求出两个圆公共弦所在直线方程,即可推理得解.
【详解】(1)圆心到直线的距离,
所以圆C半径.
(2)①由(1)知,圆C的方程为:,圆心,,
由MA、MB是的两条切线,得,,设,
则,
因此,当且仅当时取等号,
所以的最小值为.
②由①知,点,,,则四点共圆且以MC为直径,
此圆的方程为,整理得,
而圆C的方程为,,两圆方程相减得,
因此直线的方程为,对任意实数,当时,,
所以直线过定点.
2.(23-24高二上·江西南昌·阶段练习)已知中,点,边上中线所在直线的方程为,边上的高线所在直线的方程为.
(1)求边所在直线方程;
(2)以为圆心作一个圆,使得三点中的一个点在圆内,一个点在圆上,一个点在圆外,并记该圆为圆,过直线上一点作圆的切线,切点为,当四边形面积最小时,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】直线的点斜式方程及辨析、两圆的公共弦长
【分析】(1)借助中线的性质与高的性质计算可得、两点坐标,即可得直线方程;
(2)借助切线的性质与面积公式计算可得时,四边形面积最小,结合两圆公共弦的求法可得直线的方程.
【详解】(1)因为边上的高线所在直线的方程为,
且直线的斜率为,则,故直线的方程为,即,
联立直线和直线的方程可得,解得,即点,
设点,则线段的中点为,
由题意可得,解得,
即点,则,即;
(2)因为,
,
,
则,
故圆的半径为,
所以,圆的方程为,
由与圆相切,故,
又,故取最小值,四边形面积最小,
则当为点到直线的距离时,
即时,四边形面积最小,
设,有,
解得,故,由与圆相切,故、、、四点共圆,
切该圆以为直径,圆心为,即,半径为,
即该圆方程为,即,
又圆的方程为,即,
两圆方程作差得,
即直线为.
3.(23-24高二上·河北邢台·期末)已知直线,半径为的圆与相切,圆心在轴的非负半轴上.
(1)求圆的方程;
(2)设过点的直线被圆截得的弦长等于,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)或
【难度】0.65
【知识点】已知圆的弦长求方程或参数、已知切线求参数、由圆心(或半径)求圆的方程
【分析】(1)设圆心的坐标为,根据直线与圆相切,可得出关于的等式,解出实数的值,即可得出圆的方程;
(2)利用勾股定理求出圆心到直线的距离,对直线的斜率是否存在进行分类讨论,在直线的斜率不存在时,直接验证即可;在直线的斜率存在时,设出直线的方程,利用点到直线的距离公式求出参数的值,综合可得出直线的方程.
【详解】(1)解:由题意,设圆心的坐标为,
因为直线,半径为的圆与相切,
则,因为,解得,因此,圆的方程为.
(2)解:由勾股定理可知,圆心到直线的距离为.
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,此时圆心到直线的距离为,
合乎题意;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,即,
则,解得,此时,直线的方程为,即.
综上所述,直线的方程为或.
1.(2024·贵州黔东南·二模)直线与圆交于,两点,若,则( )
A.2 B.1 C. D.
【答案】C
【难度】0.85
【知识点】圆的一般方程与标准方程之间的互化、已知圆的弦长求方程或参数、由圆的一般方程确定圆心和半径
【分析】首先将圆的方程配成标准式,即可得到圆心坐标与半径,由弦长可知直线过圆心,代入方程求出.
【详解】圆,
则圆的标准方程为,所以圆心,半径,
,故直线过圆心,所以,解得.
故选:C.
2.(23-24高二上·安徽淮北·期末)从原点向圆引两条切线,则两条切线间圆的劣弧长为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】由圆的一般方程确定圆心和半径、已知切线求参数、过圆外一点的圆的切线方程、弧长的有关计算
【分析】根据直线与圆相切求得直线的斜率,得到切线的倾斜角,结合图形求得两条切线间圆的劣弧所对的圆心角,用弧长公式即得.
【详解】
由配方得:,即圆心为,半径为.
如图,设过原点的圆的两条切线与圆切于点,连接.
设切线的方程为:,由圆心到切线的距离为,解得:,
设其中一条切线的倾斜角为,满足,解得:,故,
则两条切线间圆的劣弧长为.
故选:B.
3.(2023·湖南永州·一模)在平面直角坐标系中,过直线上一点作圆的两条切线,切点分别为,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】已知切线求参数、求点到直线的距离、二倍角的正弦公式
【分析】由题意圆的标准方程为,如图,又,所以,又由圆心到直线的距离可求出的最小值,进而求解.
【详解】如下图所示:
由题意圆的标准方程为,,
又因为,所以,
所以,
又圆心到直线的距离为,
所以,所以不妨设,
则,
又因为在单调递增,所以当且仅当即,即当且仅当直线垂直已知直线时,
有最大值.
故选:A.
4.(2024·全国·模拟预测)已知P为直线上一点,过点P作圆的一条切线,切点为A,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】切线长
【分析】根据已知条件,结合勾股定理以及点到直线的距离公式求解即可.
【详解】连接,则,
而的最小值为点C到直线l的距离,
所以.
故选:A.
5.(2024·四川攀枝花·三模)由直线上的一点向圆引切线,切点为,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】切线长、直线与圆的位置关系求距离的最值
【分析】根据已知条件,求得,由此可知时,取得最小值,由此即可求解.
【详解】
由已知有:圆的圆心,半径为,直线的一般方程为,
设点到圆心的距离为,则有,所以,
所以取最小值时,取得最小值,
因为直线上点到圆心的距离最小值为圆心到直线的距离,
所以,故的最小值为.
故选:B
6.(23-24高二上·安徽马鞍山·阶段练习)两圆与的公共弦长为( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】相交圆的公共弦方程、两圆的公共弦长
【分析】两圆与圆的方程相减可得公共弦所在的直线方程为,再由点到直线的距离公式能求出两圆的公共弦长.
【详解】两圆的圆心分别为,半径均为1,故圆心距离为,故两圆相交,
圆与圆的公共弦所在的直线方程为:
,即,
圆的圆心到公共弦的距离:
,圆的半径,
公共弦长.
故选:B.
7.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)(多选题)已知圆,直线与,下列结论正确的是( )
A.直线,不可能平行
B.直线与圆相切
C.直线与圆截得弦长为
D.
【答案】ACD
【难度】0.65
【知识点】由一般式方程判断直线的平行、由一般式方程判断直线的垂直、判断直线与圆的位置关系、圆的弦长与中点弦
【分析】根据结合,利用点到直线的距离公式求解,利用计算,利用即可判断.
【详解】A.由得直线,不可能平行,故A正确;
B.圆的圆心为,半径为2,所以圆心到直线的距离为,所以直线与圆相离,故B错误;
C.直线到圆心的距离为,
所以直线与圆截得弦长为,故C正确;
D.∵,故,故D正确.
故选:ACD.
8.(2024·吉林延边·一模)(多选题)已知是圆上的两点,则下列结论中正确的是( )
A.若点到直线的距离为,则
B.若,则
C.若,则的最大值为6
D.的最小值为
【答案】ACD
【难度】0.65
【知识点】平面向量数量积的定义及辨析、圆上点到定直线(图形)上的最值(范围)、圆的弦长与中点弦、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】对于A选项:利用圆的弦长公式即可求解;对于B选项:运用余弦定理即可求解;对于C选项:将转化为到直线的距离之和的倍,进而求解;对于D选项:利用数量积公式即可求解;
【详解】依题意,圆的圆心,半径为
如图所示:
对于A选项:因为点到直线的距离为,所以,故选项A正确;
对于B选项:因为,且,
所以在中,由余弦定理可得:,
所以,故选项B错误;
对于C选项:由,
其几何意义为到直线的距离之和的倍
设的中点为,结合梯形的中位线可知:
则有,
因为,所以,
在直角三角形中,,
所以点的轨迹为以原点为圆心,为半径的圆.
因为到的距离为,
所以,
所以,故选项C正确;
对于D选项:因为,
所以当所成的角为时,.
故选项D正确;
故选:ACD.
9.(2007高二·全国·竞赛)直线被圆截得弦长为,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离、已知圆的弦长求方程或参数
【分析】根据条件,利用弦长公式,即可求出结果.
【详解】圆的圆心为,半径,
则圆心到直线为,
由题有,整理得到,
故答案为:.
10.(2024·江苏扬州·模拟预测)已知圆C与两坐标轴及直线都相切,且圆心在第二象限,则圆C的方程为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】由圆心(或半径)求圆的方程、由直线与圆的位置关系求参数、已知切线求参数
【分析】根据给定条件,设出圆C的圆心坐标,再利用点到直线的距离公式计算即得.
【详解】由圆C与两坐标轴都相切,且圆心在第二象限,设,圆C的半径为,
又圆C与直线相切,则,解得,即,
所以圆C的方程为.
故答案为:
11.(23-24高二上·天津宁河·期末)若直线与圆相切,则实数的值为 .
【答案】3
【难度】0.65
【知识点】已知切线求参数、圆的一般方程与标准方程之间的互化、由标准方程确定圆心和半径、求点到直线的距离
【分析】写出圆的标准方程确定圆心和半径,根据直线与圆相切,结合点线距离公式列方程求参数.
【详解】由可化为且,
所以圆心为,半径为,
由直线与圆相切,则,可得.
故答案为:3
12.(23-24高三上·河北邢台·期末)已知圆,过作圆的切线,则直线的倾斜角为 .
【答案】(或写为)
【难度】0.85
【知识点】已知切线求参数、直线的倾斜角
【分析】分析可知,点在圆上,根据圆的几何性质可知,求出直线的斜率,即可得出直线的倾斜角.
【详解】因为,所以,点在圆上,直线的斜率为,
由圆的几何性质可知,,则直线的斜率为,
设直线的倾斜角为,则,则,故.
即直线的倾斜角为(或).
故答案为:(或写为).
13.(23-24高二上·江苏南京·期末)设是直线上的动点,过作圆的切线,则切线长的最小值为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】求点到直线的距离、切线长
【分析】由题意得当最小时,连线与直线垂直,由点到直线的距离公式和勾股定理可求得答案.
【详解】,
圆心,半径.
设切点为,
由题意可知,点到圆的切线长最小时,,
圆心到直线的距离,
切线长的最小值为:.
故答案为:.
14.(2024·河南·模拟预测)已知圆,圆,直线分别与圆和圆切于两点,则线段的长度为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】圆的公切线长、判断圆与圆的位置关系
【分析】利用圆与圆的位置关系,结合图形和几何关系,即可求解.
【详解】圆,圆心,半径,
圆,圆心,半径,
圆心距,由,
所以两圆相交,则.
故答案为:
1
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