内容正文:
第二章 直线和圆的方程
2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系
2.5.2 圆与圆的位置关系
情境引入—圆与圆的位置关系
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。
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。
新知探究—圆与圆的位置关系
问题1 在平面中,圆与圆有哪些位置关系?
两个圆之间存在以下三种位置关系:
(1) 两圆相交,有两个公共点;
(2) 两圆相切,包括外切与内切,只有一个公共点;
(3) 两圆相离,包括外离与内含,没有公共点.
两圆相交
两圆相切
两圆相离
新知探究—圆与圆的位置关系
问题2 如何利用两圆的半径和圆心距的关系判定圆与圆的位置关系?
外离
|O1O2|>R+r
|O1O2|=R+r
|R-r|<|O1O2|<R+r
|O1O2|=|R-r|
0≤|O1O2|<|R-r|
|O1O2|=0
外切
相交
内切
内含
同心圆
(一种特殊的内含)
r
R
O
1
O
2
r
R
O
1
O
2
r
R
O
1
O
2
r
R
O
1
O
2
r
R
O
1
O
2
r
R
O
1
O
2
几何法
新知探究—圆与圆的位置关系
问题3 如何用圆的方程判断它们之间的位置关系?
利用圆的方程判断圆与圆位置关系:
联立
方程组有两组不同实数解
两圆相交
方程组有一组实数解
两圆相切(包括外切与内切)
方程组没有实数解
两圆相离(包括外离与内含)
由两个圆的方程
消去y或x,得关于x或y的一元二次方程.
(1)Δ=0
(2)Δ<0
(3)Δ>0
代数法
归纳总结—圆与圆的位置关系
外离
内切
外切
内含
相交
两圆的位置关系 图形 d与R,r的关系 公切线的条数 交点个数
2
4
3
0
1
d>R+r
d=R+r
R-r<d<R+r
d=R-r
0≤d<R-r
1
0
2
1
0
几何法
代数法
典例分析—圆与圆的位置关系
例 1:
代数法
解法1
典例分析—圆与圆的位置关系
例 1:
解法2
几何法
新知探究—圆与圆的位置关系
问题4
代数法的缺点
追问
几何法
跟踪练习—圆与圆的位置关系
练习 1:
已知圆C1:x2+y2-10x-10y=0和圆C2:x2+y2+6x+2y-40=0相交于A、B 两点,求公共弦AB的方程和公共弦AB的长.
由两圆的方程相减,消去二次项得到
一个二元一次方程,此方程为4x+3y=10.
即为公共弦AB 所在的直线方程,
由
解得
或
所以两点的坐标是A(-2,6),B(4,-2),或A(4,-2),
B(-2,6),
故|AB|=
解法1
跟踪练习—圆与圆的位置关系
练习 1:
已知圆C1:x2+y2-10x-10y=0和圆C2:x2+y2+6x+2y-40=0相交于A、B 两点,求公共弦AB的方程和公共弦AB的长.
解法2
圆C1的圆心C1(5,5 ),半径r1= ,
则圆心C1到直线4x+3y=10的距离为:
所以|AB|=
先求出公共弦所在直线的方程:4x+3y=10.
方法总结—圆与圆的位置关系
(2)几何法:判断圆心距与两圆半径的和与差的绝对值的大小关系.
(1)代数法:联立两者方程看是否有解.
代数法的一般步骤
(1)把两圆的方程联立成方程组;
(2)消去y(或x)得到关于x(或y)的
一元二次方程;
(3)求出△;
(4)判断△的符号,得出结论:
①若△<0,则两圆内含或外离;
②若△=0,则两圆内切或外切;
③若△>0,则两圆相交.
几何法的一般步骤
(1)把两圆的方程化成标准方程;
(2)求出两圆的圆心坐标及半径R,r;
(3)求两圆的圆心距d;
(4)比较d与R-r,R+r的大小得出结论
①若d>R+r ,则两圆外离;
②若d=R+r,则两圆外切;
③若R-r<d<R+r ,则两圆相交;
④若d=R-r ,则两圆内切;
⑤若0≤d<R-r ,则两圆内含.
巩固练习—圆与圆的位置关系
解: 把圆C2方程化成标准方程,得
∴圆C1与圆C2外切.
巩固练习—圆与圆的位置关系
解:把圆C1与圆C2的方程分别化成标准方程,得
∴圆C1与圆C2相交.
把圆C1与圆C2的方程相减,得
∴圆C1与圆C2的公共弦所在直线的方程为
课堂小结
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