8.4 圆与圆的位置关系 圆的综合应用 课件-2027届高考数学一轮复习

2026-05-06
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内容正文:

第八章 平面解析几何 第四讲 圆与圆的位置关系 圆的综合应用 知识梳理·双基自测 名师讲坛·素养提升 考点突破·互动探究 提能训练 练案[50] 知识梳理 · 双基自测 返回导航 知 识 梳 理 知识点 圆与圆的位置关系 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何  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 公切线 条数 外离 _____________ ________ 4 外切 _____________ 一组实数解 3 相交 ___________________ 两组不同的实数解 2 内切 d=|r1-r2|(r1≠r2) ______________ 1 内含 0≤d<|r1-r2|(r1≠r2) ________ 0 d>r1+r2 无解 d=r1+r2 |r1-r2|<d<r1+r2 一组实数解 无解 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 归 纳 拓 展 1.当两圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0,相交(切)时,两圆方程相减可得公共弦(内公切线)所在的直线方程.(D1-D2)x+(E1-E2)y+F1-F2=0; 两圆相交时,两圆连心线垂直平分公共弦;两圆相切时,两圆连心线必过切点. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 双 基 自 测 题组一 走出误区 1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)如果两圆的圆心距小于两圆的半径之和,则两圆相交.(  ) (2)“k=1”是“直线x-y+k=0与圆x2+y2=1相交”的必要不充分条件.(  ) (3)过圆O:x2+y2=r2外一点P(x0,y0)作圆的两条切线,切点分别为A,B,则O,P,A,B四点共圆且直线AB的方程是x0x+y0y=r2.(  ) (4)圆C1:x2+y2+2x+2y-2=0与圆C2:x2+y2-4x-2y+1=0的公切线有且仅有2条.(  ) [答案] (1)× (2)× (3)√ (4)√ 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 题组二 走进教材 2.(选择性必修1P98T3)直线l:3x-y-6=0与圆x2+y2-2x-4y=0相交于A,B两点,则|AB|=________. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 3.(选择性必修1P98T10)经过点M(3,-1),且与圆C:x2+y2+2x-6y+5=0相切于点N(1,2)的圆的方程为____________. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 题组三 走向考场 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 5.(2024·全国甲卷)已知b是a,c的等差中项,直线ax+by+c=0与圆x2+y2+4y-1=0交于A,B两点,则|AB|的最小值为(  ) [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 考点突破 · 互动探究 返回导航 圆与圆的位置关系——自主练透 1.(2026·四川绵阳模拟)已知直线3x+4y+4=0与圆M:x2+y2-2ax=0(a>0)相切,则圆M和圆N:(x-1)2+(y-1)2=1的位置关系是(  ) A.外离 B.外切 C.相交 D.内切 [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 2.(多选题)(2024·湖北A9高中联盟期中联考)已知圆O:x2+y2=4和圆M:x2+y2+4x-2y+4=0,下列说法正确的是(  ) A.两圆有两条公切线 B.两圆的公共弦所在的直线方程为y=2x+2 [答案] ACD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 3.(2022·新高考Ⅰ卷)写出与圆x2+y2=1和(x-3)2+(y-4)2=16都相切的一条直线的方程________________. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [引申]本例2中两圆的公共弦长为________. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 名师点拨:如何处理两圆的位置关系 判断两圆的位置关系时常用几何法,即利用两圆圆心距与两圆半径和、差之间的关系,一般不采用代数法.若两圆相交(内切、外切),则两圆公共弦(外公切线、内公切线)所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2,y2项得到.公共弦长问题在一个圆中求解. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 【变式训练】 (多选题)(2024·广东六校联考)已知圆O:x2+y2=4和圆C:(x-3)2+(y-3)2=4,P,Q分别是圆O,圆C上的动点,则下列说法错误的是(  ) A.圆O与圆C相交 C.x-y=2是圆O与圆C的一条公切线 D.过点Q作圆O的两条切线,切点分别为M,N,则存在点Q,使得∠MQN=90° [答案] AC 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 弦长、弦的中点问题——多维探究 角度1 弦长问题 [答案] B 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] D 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] D 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 名师点拨:弦长的求法 注:①过圆C内定点P的弦中,以P为中点的弦最短;最长的弦是直径. ②遇弦的中点,注意垂直关系的应用. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 【变式训练】 [答案] D 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 与圆有关的轨迹问题——师生共研 1.(2024·新课标Ⅱ卷)已知曲线C:x2+y2=16(y>0),从C上任意一点P向x轴作垂线段PP′,P′为垂足,则线段PP′的中点M的轨迹方程为(  ) [答案] A 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 2.已知点P(4,0),A,B是圆x2+y2=36上两动点,且满足∠APB=90°,则矩形APBQ顶点Q的轨迹方程为____________. [答案] x2+y2=56 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 名师点拨:求与圆有关的轨迹问题的常用方法 (1)直接法:直接根据题目提供的条件列出方程. (2)定义法:根据圆、直线等定义列方程. (3)代入法(相关点法):找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 【变式训练】 [答案] x2+y2-6x+1=0 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 2.如图所示,已知圆O:x2+y2=4与y轴的正方向交于A点,点B在直线y=2上运动,过点B作圆O的切线,切点为C,则AC的中点P的轨迹方程为____________;△ABC的垂心H的轨迹方程为____________. [答案] x2+(y-1)2=1(x≠0) x2+(y-2)2=4(x≠0) 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [解析] 由P为AC的中点知OP⊥AC,∴点P的轨迹是以OA为直径的圆(去掉A,O两点),其方程为x2+(y-1)2=1(x≠0). 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 圆的综合应用——师生共研 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 【变式训练】 (2024·辽宁辽东南适应性联考)已知圆C经过坐标原点O,圆心在x轴正半轴上,且与直线3x+4y-8=0相切. (1)求圆C的标准方程; (2)直线l:y=kx+2与圆C交于A,B两点. ①求k的取值范围; ②证明:直线OA与直线OB的斜率之和为定值. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [解析] (1)由题意,设圆心为C(a,0)(a>0),因为圆C过原点,所以半径r=a, 又圆C与直线3x+4y-8=0相切, 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 名师讲坛 · 素养提升 返回导航 “隐形圆”问题 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] A 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 2.(2024·云南联考)在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),若直线l:y=kx+3上存在点M,使得|MA|=2|MO|,则k的取值范围为(  ) [答案] B 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 3.(2026·江苏南京外国语学校调研)已知M是圆C:x2+y2=1上一个动点,且直线l1:mx-ny-3m+n=0与直线l2:nx+my-3m-n=0(m,n∈R,m2+n2≠0)相交于点P,则|PM|的取值范围是(  ) [答案] B 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 名师点拨: 有些题中没有明确给出圆,而是隐藏在题设中,可通过分析、转化发现圆——隐形圆,从而利用圆的性质求解,以简化运算,常见的“隐形圆”类型: (1)利用圆的定义(到定点的距离等于定长的点的轨迹)确定隐形圆; (2)动点P对两定点A,B张角是90°(kPA·kPB=-1)确定隐形圆; 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 (4)两定点A,B,动点P满足|PA|2+|PB|2是定值确定隐形圆; (5)两定点A,B,动点P满足|PA|=λ|PB|(λ>0,λ≠1)确定隐形圆(阿波罗尼斯圆); (6)由圆周角的性质确定隐形圆. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 【变式训练】 (2026·江苏盐城调研)已知点P(2,t),Q(2,-t)(t>0),若圆C:(x+2)2+(y-3)2=1上存在点M,使得∠PMQ=90°,则实数t的取值范围是(  ) A.[4,6] B.(4,6) C.(0,4]∪[6,+∞) D.(0,4)∪(6,+∞) [答案] A 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 提能训练 练案[50] 返回导航 A组基础巩固 一、单选题 A.内切 B.外离 C.外切 D.内含 [答案] A 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 2.(2025·北京师大附中开学考试)已知圆C:x2+y2=4,直线l:y=kx+m,当k变化时,l截得圆C弦长的最小值为2,则常数m=(  ) [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] B 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 4.(2026·安徽六校教育研究会联考)已知A(-1,0),B(2,0),若动点M满足|MB|=2|MA|,直线l:x+y-2=0与x轴、y轴分别交于两点P,Q,则△MPQ的面积的最小值为(  ) [答案] D 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 5.(2026·广西示范性贵州期中联考)已知圆C1:x2+y2=1,圆C2:(x-3)2+(y-4)2=16,则下列说法正确的是(  ) A.圆C1与圆C2公共弦所在直线的方程为3x+4y-5=0 B.圆C1与圆C2有两条公切线 C.x=-1是圆C1与圆C2的一条公切线 D.圆C1与圆C2上均恰有两点到直线3x+4y-5=0的距离为2 [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 6.(2024·福建龙岩适应性考试)已知圆C:(x-5)2+(y+2)2=r2(r>0),A(-6,0),B(0,8),若圆C上存在点P使得PA⊥PB,则r的取值范围为(  ) A.(0,5] B.[5,15] C.[10,15] D.[15,+∞) [答案] B 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 7.(2026·山西长治质检)从点P(m,2-m)向圆Q:(x+2)2+(y+2)2=1引切线,则切线长的最小值为(  ) [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] C [解析] 动弦AB中点的轨迹方程为O:x2+(y-m)2=1,又由题意知圆O与圆O2有公共点,∴2≤|OO2|≤4,即2≤|m|≤4,∴2≤m≤4或-4≤m≤-2.故选C. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 二、多选题 9.(2026·江苏部分学校入学考试)已知直线l:(m+n)x+(m-n)y-2m=0(mn≠0).圆C:(x-2)2+(y-2)2=8,下列说法不正确的是(  ) A.l过定点(1,-1) B.l与C一定相交 C.若l平分C的周长,则m=1 D.l被C截得的最短弦的长度为4 [答案] ACD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 10.(2026·江苏盐城学情调研)瑞士著名数学家欧拉在1765年提出定理:三角形的外心、重心、垂心位于同一直线上,这条直线被后人称为三角形的“欧拉线”.在平面直角坐标系中,△ABC满足|AC|=|BC|,顶点A(1,0)、B(-1,2),且其“欧拉线”与圆M:(x-3)2+y2=r2相切,则下列结论正确的是(  ) 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] BD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 11.(2025·贵州贵阳七校联考)已知直线l:kx+y+2k-1=0与圆C:x2+y2-6y-7=0相交于A,B两点,下列说法正确的是(  ) A.直线l恒过某一定点 B.k=1时,|AB|最大 D.当k=2时,对任意λ∈R,曲线x2+y2+2λx+(λ-6)y+3λ-7=0过直线l与圆C的交点 [答案] ACD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 12.(2026·江苏南京六校联合体调研)已知圆C:(x-2)2+y2=4,以下四个命题表述正确的是(  ) A.若圆C1:x2+y2-10x-8y+m=0与圆C恰有3条公切线,则m=16 B.圆C2:x2+y2+2y=0与圆C的公共弦所在直线为2x+y=0 C.直线l:(2m+1)x+(3m+2)y-5m-3=0与圆C恒有两个公共点 D.点P为y轴上一个动点,过点P作圆C的两条切线,切点分别为A,B,且A,B的中点为M,若定点N(5,3),则|MN|的最大值为6 [答案] BCD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 14.(2026·江西赣抚吉十二校联考)直线ax-4y+12=0与圆x2+y2=16相交于A,B两点,且∠AOB=90°(O为坐标原点),则a=________. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 四、解答题 [解析] 解法一:∵所求圆的圆心在直线x-3y=0上, 且与y轴相切, ∴设所求圆的圆心为C (3a,a),半径为r=3|a|. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 即2r2=(a-b)2+14. ① 由于所求的圆与y轴相切,∴r2=a2. ② 又因为所求圆心在直线x-3y=0上, ∴a-3b=0. ③ 联立①②③,解得 a=3,b=1,r2=9或a=-3,b=-1,r2=9. 故所求的圆的方程是 (x-3)2+(y-1)2=9或(x+3)2+(y+1)2=9. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 即(D-E)2+56=2(D2+E2-4F). ⑤ ∴D-3E=0. ⑥ 联立④⑤⑥,解得 D=-6,E=-2,F=1或D=6,E=2,F=1. 故所求圆的方程是x2+y2-6x-2y+1=0 或x2+y2+6x+2y+1=0,即(x-3)2+(y-1)2=9或(x+3)2+(y+1)2=9. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 B组能力提升 1.(2026·河北石家庄质检)若点P在曲线x2+y2=|x|+|y|上运动,则点P到直线x+y+2=0的距离的最大值为(  ) [答案] A 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 A.相离 B.外切 C.相交 D.内切 [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 3.(2026·河南焦作期中)已知点A(-3,0),B(3,0),若在直线l上有唯一点P满足PA⊥PB,且有唯一点Q满足|QA|=2|QB|,则符合条件的l有(  ) A.4条 B.3条 C.2条 D.1条 [答案] C 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [解析] 若PA⊥PB,则P在以AB为直径的圆上,对应方程为x2+y2=9,令Q(x,y),由题设有(x+3)2+y2=4(x-3)2+4y2,整理得(x-5)2+y2=16,所以直线l与圆x2+y2=9、(x-5)2+y2=16均有且只有一个交点,即直线与两圆都相切,又两圆圆心距离为5,半径之和为7,故两圆相交,它们的公切线有2条,所以符合条件的l有2条.故选C. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 [答案] ABD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 5.(2025·湖北襄阳三模)在平面直角坐标系中,Q(2,0),过点P(2,4)作直线l与圆O:x2+y2=4交于不同的两点M,N. (1)若直线l的斜率为1,求|MN|; (2)设直线QM,QN的斜率分别是k1,k2,探索k1+k2是不是定值,若是,求出该定值,若不是,说明理由. 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 (2)依题意,直线l的斜率存在且不为零, 设M(x1,y1),N(x2,y2), l:y-4=k(x-2), 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 C组拓展应用(选作) (多选题)(2026·四川成都蓉城名校联盟联考)已知圆C:x2+y2-4x-8y+12=0和直线l:x-y+k=0,则下列说法正确的是(  ) B.当k=0时,圆上到直线l的距离为1的点有3个 C.存在实数k,使得直线l与圆相切 D.若直线l与圆相交,则实数k的取值范围为(-2,6) [答案] ACD 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 返回导航 高考一轮总复习 • 数学 第八章 平面解析几何 谢谢观看 设圆O1:(x-a1)2+(y-b1)2=r(r1>0), 圆O2:(x-a2)2+(y-b2)2=r(r2>0). 2.(1)直线与圆相交时,弦心距d,半径r,弦长的一半l满足关系式r2=d2+2. (2)过圆内一点的最长的弦是直径,最短的是垂直这点与圆心连线的弦. [答案]  [解析] 圆的方程可化为(x-1)2+(y-2)2=()2,又圆心(1,2)到直线l的距离为,∴|AB|=2=. [答案] 2+2= [解析] 圆C的方程化成(x+1)2+(y-3)2=5,得圆心C(-1,3),半径是,直线CN的方程为x+2y-5=0,线段MN的中点坐标是,kMN=-,线段MN的垂直平分线的方程是y-=(x-2),即4x-6y-5=0,联立x+2y-5=0与4x-6y-5=0,解得所求圆的圆心F,又因为|FN|2=2+2=,所以,所求圆的方程是2+2=. 4.(2023·新课标Ⅱ卷)已知直线l:x-my+1=0与⊙C:(x-1)2+y2=4交于A,B两点,写出满足“△ABC的面积为”的m的一个值________. [答案] 2 [解析] 设点C到直线AB的距离为d,由弦长公式得|AB|=2,所以S△ABC=×d×2=,解得d=或d=,由d==,所以=或=,解得m=±2或m=±. A.2    B.3    C.4    D.2 [解析] 因为a,b,c成等差数列,所以2b=a+c,c=2b-a,代入直线方程ax+by+c=0,得ax+by+2b-a=0,即a(x-1)+b(y+2)=0,令得故直线恒过(1,-2),设P(1,-2),圆化为标准方程得:C:x2+(y+2)2=5,设圆心为C,画出直线与圆的图形,由图可知,当PC⊥AB时,|AB|最小,|PC|=1,|AC|=|r|=,此时|AB|=2|AP|=2=2=4.故选C. [解析] 圆M:x2+y2-2ax=0(a>0)的圆心M(a,0),半径r1=a,由直线3x+4y+4=0与圆M相切,得=a,解得a=2,圆N:(x-1)2+(y-1)2=1的圆心N(1,1),半径r2=1,而|MN|==∈(1,3),所以圆M和圆N相交.故选C. C.点E在圆O上,点F在圆M上,|EF|的最大值为+3 D.圆O上有2个点到直线x+y+2=0的距离为 [解析] 由圆M:x2+y2+4x-2y+4=0得.(x+2)2+(y-1)2=1,圆心M(-2,1),半径为1,则1=2-1<|OM|=<2+1=3,故两圆相交,故两圆有两条公切线,故A正确;将两圆的方程作差得4x-2y=-8即y=2x+4,所以直线AB的方程为y=2x+4,故B不正确;|EF|max=|OM|+2+1=+3,故C正确;圆心O(0,0)到直线x+y+2=0的距离d==,而圆的半径为2,显然2-<,故只有一条与x+y+2=0平行且距离为的直线与圆相交,故圆O上有2个点到直线x+y+2=0的距离为,故D正确.故选ACD. [答案] y=-x+或y=x-或x=-1(写出其中一个即可) [解析] 解法一:圆x2+y2=1的圆心为O(0,0),半径为1,圆(x-3)2+(y-4)2=16的圆心为O1(3,4),半径为4,两圆圆心距为=5,等于两圆半径之和,故两圆外切,如图,当切线为l时,因为kOO1=,所以kl=-, 设方程为y=-x+t(t>0),由原点O到l的距离d==1,解得t=,所以l的方程为y=-x+;当切线为m时,设直线方程为kx+y+p=0,其中p>0,k<0,由题意解得 所以m的方程为y=x-;当切线为n时,易知切线n的方程为x=-1. 解法二:切线l的求法同解法一;当切线为m时,设两切点分别为A、B,作OC⊥O1B于C,则tan∠O1OC=,∴km==,设直线m的方程为7x-24y+c=0,则=1,解得c=-25或25(舍去).∴切线m的方程为7x-24y-25=0;又∠O1OC与∠O1Ox互余,根据图形对称性可知切线n的倾斜角为,显然切线n的方程为x=-1. [答案]  [解析] 在圆O:x2+y2=4中,O到公共弦2x-y+4=0的距离d=,∴公共弦长为2=. B.|PQ|的取值范围是[3-4,3+4] [解析] 由题意可得,圆O的圆心为O(0,0),半径r1=2,圆C的圆心C(3,3),半径r2=2,因为两圆圆心距|OC|=3>2+2=r1+r2,所以两圆外离,故A错误;|PQ|的最大值等于|OC|+r1+r2=3+4,最小值为|OC|-r1-r2=3-4,故B正确;显然直线x-y=2与直线OC平行,因为两圆的半径相等,则外公切线与圆心连线平行,由直线OC:y=x,设外公切线为y=x+t,则两平行线间的距离为2,即=2,∴t=±2,故y=x±2,故C错误;对于D选项,易知当∠MQN=90°时,四边形OMQN为正方形,故当|QO|=2时,∠MQN=90°,故D正确.故选AC. 1.(2025·重庆三模)直线l:x-y+5=0截圆O:x2+y2=9所得的弦长为(  ) A.2 B.4 C.2 D. [解析] 因为圆O:x2+y2=9,圆心坐标(0,0),半径为3.圆心到直线的距离为d==.弦长L=2=2=4.故选B. 2.(2026·四川达州中学入学考试)已知圆O1:x2+y2=1与圆O2:x2+y2-2x+2y+F=0(F<1)相交所得的公共弦长为,则圆O2的半径r=(  ) A.1 B. C.或1 D. [解析] x2+y2=1与O2:x2+y2-2x+2y+F=0(F<1)两式相减得l:2x-2y-1-F=0,即公共弦所在直线方程.圆O2方程可化为(x-1)2+(y+1)2=2-F,可得圆心O2(1,-1),O2半径r=.则圆心O2到l的距离为d==,半弦长为,则有2+2=r2=2-F,解得F=-3或F=1(舍),此时r=.故选D. 角度2 弦的中点问题 (2026·湖北部分名校月考)已知A,B是圆C:x2+y2-2x-4y+1=0上的两点,且|AB|=2,点O为坐标原点,则|+|的最小值为(  ) A.2 B.4 C.-1 D.2-2 [解析] 由于x2+y2-2x-4y+1=0,即为(x-1)2+(y-2)2=4,故圆C的圆心为C(1,2),半径为2,设H为AB的中点,则CH⊥AB,结合|AB|=2,得|CH|==1,即点H在以C为圆心,半径为1的圆上;又+=2,则|+|=2||,而|OC|==,故||的最小值为-1,则|+|的最小值为2(-1),故选D. (1)几何法:弦心距d、半径r和弦长|AB|的一半构成直角三角形,弦长|AB|=2. (2)代数法:设直线y=kx+m与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0相交于点M,N,代入,消去y,得关于x的一元二次方程,则|MN|=·. 1.(角度1)(2025·青海名校联盟联考)已知直线l:x+y-2=0与圆M:x2+y2-4x-4y+a=0交于A,B两点,且|AB|=4,则a=(  ) A.4 B.-4 C.2 D.-2 [解析] 由题意知圆M的圆心为M(2,2),半径r=,圆心M到直线l的距离d==.所以()2+(2)2=8-a,即8-a=10,解得a=-2.故选D. 2.(角度2)(2026·山东临沂联考)已知A,B为圆O:x2+y2=1上的两点,|AB|=,M为AB的中点,则M到直线l:x-y+2=0距离的最小值为________. [答案]  [解析] 由垂径定理可知2=,∴|OM|=,∴M的轨迹是以O为圆心,为半径的圆,O到l的距离d==1,∴M到直线l距离的最小值为d-=. A.+=1(y>0) B.+=1(y>0) C.+=1(y>0) D.+=1(y>0) [解析] 设点M(x,y),则P(x,y0),P′(x,0),因为M为PP′的中点,所以y0=2y,即P(x,2y),又P在圆x2+y2=16(y>0)上,所以x2+4y2=16(y>0),即+=1(y>0),即点M的轨迹方程为+=1(y>0).故选A. [解析] 连接AB,PQ,设AB与PQ交于点M,如图所示.因为四边形APBQ为矩形,所以M为AB,PQ的中点,连接OM.则OM⊥AB,设M(xM,yM),由此可得|AM|2=|OA|2-|OM|2=36-(x+y) ①.又在Rt△APB中,有|AM|=|PM|= ②.由①②得x+y-4xM-10=0,故点M的轨迹是圆. 因为点M是PQ的中点,设Q(x,y),则xM=,yM=,代入点M的轨迹方程中得,2+2-4×-10=0,整理得点Q的轨迹方程x2+y2=56. 1.(2026·青海西宁期中)已知A(-1,0),B(1,0),C为平面内的一个动点,且满足|AC|=|BC|,则点C的轨迹方程为________________. [解析] 依题意,设C(x,y),由|AC|=|BC|,得=×,即(x+1)2+y2=2[(x-1)2+y2],整理得点C的轨迹方程为x2+y2-6x+1=0. 设H(x,y),C(x′,y′),连接AH,CH,则AH⊥BC,CH⊥AB,BC是圆O切线,OC⊥BC,∴OC∥AH,CH∥OA,OA=OC,∴四边形AOCH是菱形.∴|CH|=|AO|=2,得又C(x′,y′),满足(x′)2+(y′)2=4,所以x2+(y-2)2=4(x≠0),即为点H的轨迹方程. [解析] (1)设圆C的方程为(x-a)2+y2=4(a>0), 圆心(a,0)到直线x-y=0的距离d==. 即==,∴a=1, 故圆C的方程为(x-1)2+y2=4. (2)假设存在定点N,使得直线AN与直线BN关于x轴对称,那么kAN=-kBN, 设N(t,0),t>0,A(x1,y1),B(x2,y2), 联立得 (k2+1)x2-(4k2+2)x+(4k2-3)=0, Δ=(4k2+2)2-4(k2+1)(4k2-3)=12k2+16>0, ∴ 由kAN=-kBN,∴+=0, ∴+=0, ∴2x1x2-(t+2)(x1+x2)+4t=0, ∴-+4t=0, ∴2(4k2-3)-(4k2+2)(t+2)+4t(k2+1)=0, ∴2t-10=0,∴t=5. 故存在,当点N为(5,0)时,直线AN与直线BN关于x轴对称. 所以圆心C到直线的距离d==a⇒a=1(负值舍去), 所以圆C的标准方程为(x-1)2+y2=1. (2)①将直线l代入圆的方程可得(k2+1)x2+(4k-2)x+4=0,因为有两个交点, 所以Δ=(4k-2)2-16(k2+1)>0⇒k<-,即k的取值范围是. ②证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),由根与系数的关系: 所以kOA+kOB=+=+=+2k=+2k=1. 即直线OA,OB斜率之和为定值. 1.(2025·宁夏吴忠二模)古希腊数学家阿波罗尼斯发现:平面内到两个定点A,B的距离的比值为定值λ(λ≠1)的点的轨迹是圆.后来,人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.若平面内两定点A,B间的距离为2,动点P满足=,则|PA|2+|PB|2的最大值为(  ) A.16+8 B.8+4 C.7+4 D.3+ [解析] 以AB的中点为原点,AB所在直线为x轴建立平面直角坐标系,不妨取A(-1,0),B(1,0).设P(x,y),则=,整理得(x-2)2+y2=3,所以点P的轨迹方程为(x-2)2+y2=3.则|PA|2+|PB|2=(x+1)2+y2+(x-1)2+y2=2(x2+y2+1),x2+y2可看作圆(x-2)2+y2=3上的点(x,y)到原点(0,0)的距离的平方,所以(x2+y2)max=(2+)2=7+4,所以[2(x2+y2+1)]max=16+8,即|PA|2+|PB|2的最大值为16+8,故选A. A.[-,] B.(-∞,-]∪[,+∞) C. D.∪ [解析] 设M(x,y),由|MA|=2|MO|,可得=2,整理得x2+(y+1)2=4,则直线l:y=kx+3与圆x2+(y+1)2=4有公共点,则≤2,即k2≥3,解得k≤-或k≥.故选B. A.[-1,2+1] B.[-1,3+1] C.[-1,2+1] D.[-1,3+1] [解析] 依题意,直线l1:m(x-3)-n(y-1)=0恒过定点A(3,1),直线l2:n(x-1)+m(y-3)=0恒过定点B(1,3),显然直线l1⊥l2,因此,直线l1与l2交点P的轨迹是以线段AB为直径的圆,其方程为(x-2)2+(y-2)2=2,圆心N(2,2),半径r2=,而圆C的圆心C(0,0),半径r1=1,如图:|NC|=2>r1+r2,两圆外离,由圆的几何性质得|PM|min=|NC|-r1-r2=-1,|PM|max=|NC|+r1+r2=3+1,所以|PM|的取值范围是[-1,3+1].故选B. (3)两定点A,B,动点P满足·=λ确定隐形圆; [解析] 由题意,点P(2,t),Q(2,-t)(t>0),可得以PQ为直径的圆的方程为(x-2)2+y2=t2,则圆心C1(2,0),半径R=t,又由圆C:(x+2)2+(y-3)2=1,可得圆心C(-2,3),半径r=1,两圆的圆心距为|CC1|==5,要使得圆C:(x+2)2+(y-3)2=1上存在点M,使得∠PMQ=90°,即两圆存在公共点,则满足即解得4≤t≤6,所以实数t的取值范围是[4,6].故选A. 1.(2025·安徽一模)圆O:x2+y2=1与圆M:(x+1)2+(y-2)2=16的位置关系是(  ) [解析] 圆O与圆M的半径分别为1,4,圆心坐标分别为(0,0),(-1,2),则|OM|==3=4-1,故圆O与圆M的位置关系是内切.故选A. A.±2 B.± C.± D.±3 [解析] 直线l过定点P(0,m),显然当k=0时l被圆截得的弦长最短,∴2=2,解得m=±,故选C. 3.(2026·河南部分省示范性高中联考)已知直线y=kx+1与圆x2+y2=4相交于M,N两点,若|MN|=,则|k|=(  ) A. B.1 C. D.2 [解析] 设坐标原点O到直线kx-y+1=0的距离为d,则d==.设线段MN的中点为P,则MN⊥OP,根据勾股定理,有4=|OM|2=|OP|2+|PM|2=d2+|MN|2.由|MN|=,得4=d2+|MN|2=+,故=,解得k2=1,故|k|=1.故选B. A.4+2 B.4 C.2 D.4-2 [解析] 设M(x,y),由|MB|=2|MA|可得(x-2)2+y2=4(x+1)2+4y2,化简可得(x+2)2+y2=4,故动点M的轨迹是以(-2,0)为圆心、半径r=2的圆,圆心(-2,0)到l:x+y-2=0的距离为=2,故圆上的点到直线l:x+y-2=0的最小距离为2-r=2-2,由于P(2,0),Q(0,2),所以|PQ|=2,故△MPQ的面积的最小值为×2×(2-2)=4-2,故选D. [解析] 由条件可得:圆C1:x2+y2=1的圆心为C1(0,0),半径r1=1;圆C2:(x-3)2+(y-4)2=16的圆心为C2(3,4),半径r2=4.∵|C1C2|==5=r1+r2,∴圆C1与圆C2外切,A、B错误;圆心C1(0,0)到直线x=-1的距离d1=|0-(-1)|=1=r1;圆心为C2(3,4)到直线x=-1的距离d2=|3-(-1)|=4=r2,所以x=-1是圆C1与圆C2的一条公切线,C正确;圆心C1(0,0)到直线3x+4y-5=0的距离d3==1=r1,所以圆C1:x2+y2=1上有且仅有一点到直线的距离为2,D错误. [解析] 如图,由PA⊥PB可知点P的轨迹是以AB为直径的圆,设为圆M,因A(-6,0),B(0,8),故圆M:(x+3)2+(y-4)2=25.依题意知圆M与圆C至少有一个公共点.因C(5,-2),M(-3,4),则|CM|==10,由|r-5|≤|CM|≤5+r,解得5≤r≤15.故选B. A.5 B. C. D.3 [解析] 圆Q:(x+2)2+(y+2)2=1的圆心为Q(-2,-2),半径r=1,点P(m,2-m)在直线x+y-2=0上,则圆心Q(-2,-2)到直线x+y-2=0的距离d==3>1,可知直线x+y-2=0与圆Q相离,设其中一个切点为A,则切线长|PA|==≥=,所以切线长的最小值为.故选C. 8.(2025·浙江杭州开学模拟)已知圆O1:x2+(y-m)2=4上动弦AB的长为2,若圆O2:x2+y2=9上存在点P恰为线段AB的中点,则实数m的取值范围是(  ) A.[2,4] B.[1,3] C.[-4,-2]∪[2,4] D.[-3,-1]∪[1,3] [解析] l:(m+n)x+(m-n)y-2m=0⇒m(x+y-2)+n(x-y)=0,联立解得所以l过定点(1,1),故A错误;因l过定点(1,1),且(1-2)2+(1-2)2<8,所以定点(1,1)在圆内,即l与C一定相交,故B正确;若l平分C的周长,则直线过圆心(2,2),所以(m+n)×2+(m-n)×2-2m=0,即m=0,故C错误;当定点(1,1)为弦的中点时,此时弦长最短,此时圆心(2,2)到弦所在直线的距离d==,则弦长2=2,故D错误.故选ACD. A.△ABC的“欧拉线”方程为y=x-1 B.圆M上存在三个点到直线x-y-1=0的距离为 C.若点(x,y)在圆M上,则的最小值是- D.若圆M与圆x2+(y-a)2=2有公共点,则a∈[-3,3] [解析] 因为|AC|=|BC|,所以△ABC是等腰三角形,由三线合一得:△ABC的外心、重心、垂心均在底边上的中线或高线上,设△ABC的欧拉线为l,则l过AB的中点,且与直线AB垂直,由A(1,0)、B(-1,2)可得:AB的中点C,即C(0,1),kAB==-1,所以kl=1,故l的方程为:y-1=x,即y=x+1,A错误; 因为l与圆M:(x-3)2+y2=r2相切,故r==2,又圆心到x-y-1=0的距离d1==,所以圆M上存在三个点到直线x-y-1=0的距离为,B正确;点(x,y)在圆M上,表示圆上的点与(-1,0)的连线的斜率,当连线与圆相切且位于圆的下方时(如图),此时k<0,最小, 设直线m:y=k(x+1),由=2,解得k=±1,因为k<0,所以k=-1,即的最小值是-1,C错误; 圆x2+(y-a)2=2的圆心坐标为(0,a),半径r1=,则≤≤3,解得a∈[-3,3],D正确.故选BD. C.|AB|的最小值为4 [解析] 直线l:kx+y+2k-1=0,整理为k(x+2)+y-1=0,不管k为何值,直线l始终过点D(-2,1),A正确;D(-2,1)在圆C内,当l过圆C的圆心时,|AB|取得最大值,为直径.当k=1时,直线l的方程x+y+1=0,不过圆心,B错误;圆心与定点(-2,1)连线垂直于直线l时,此时圆心到直线l的距离最大dmax==2,所以最短弦长|AB|=2=4,C正确;当k=2时,直线l:2x+y+3=0,曲线x2+y2+2λx+(λ-6)y+3λ-7=0,即x2+y2-6y-7+λ(2x+y+3)=0,显然该曲线过直线l与圆C的交点,D正确.故选ACD. [解析] C1:(x-5)2+(y-4)2=41-m,由圆C1与圆C有3条公切线知两圆外切,∴=2+,解得m=32,∴A错误;由圆C与圆C2的方程相减即得公共弦的方程2x+y=0,∴B正确;∵l:x+2y-3+m(2x+3y-5)=0,由知直线l过定点Q(1,1),显然点Q在圆C内,∴直线l与圆C相交,∴C正确;由M为AB的中点知CM⊥AB,∴点M的轨迹方程为(x-1)2+y2=1(y≠0),其圆心H(1,0),半径为1,∴|MN|的最大值为|HN|+1=5+1=6,∴D正确.故选BCD. 三、填空题 13.(2026·四川德阳诊断)已知两点M(-1,0),N(1,0),若直线x-y+m=0上存在唯一点P满足·=0,则实数m的值为________. [答案] ± [解析] 设点P(x,y),则=(-1-x,-y),=(1-x,-y),由·=0,得x2+y2=1,因此点P在以原点为圆心,1为半径的圆上,显然直线x-y+m=0与此圆相切,则=1,解得m=±,所以实数m的值为±. [答案] ± [解析] 由∠AOB=90°,得|AB|==4,知点O到直线ax-4y+12=0的距离为=2,所以==2,得a=±. 15.(2026·辽宁大边滨城高中联盟期中)一个圆与y轴相切,圆心在直线x-3y=0上,且在直线y=x上截得的弦长为2,求此圆的方程. 又圆在直线y=x上截得的弦长为2, 圆心C(3a,a)到直线y=x的距离为d==|a|. 又d2+()2=r2. ∴2a2+7=9a2,∴a=±1. 故所求圆的方程为 (x-3)2+(y-1)2=9或(x+3)2+(y+1)2=9. 解法二:设所求的圆的方程是(x-a)2+(y-b)2=r2, 则圆心(a,b)到直线x-y=0的距离为. ∴r2=2+()2. 解法三:设所求的圆的方程是x2+y2+Dx+Ey+F=0, 圆心为,半径为. 令x=0,得y2+Ey+F=0. 由圆与y轴相切,得Δ=0,即E2=4F. ④ 又圆心到直线x-y=0的距离为,由已知,得2+()2=r2, 又圆心在直线x-3y=0上, A.2 B.2 C. D.4 [解析] 当x≥0,y≥0时,x2+y2=|x|+|y|⇔2+2= 2(x≥0,y≥0),依次讨论x,y的符号知曲线由分别以正方形ABCD的四边为直径的半圆弧组成,如图,所求距离最大值为到直线的距离与之和,即+=2.故选A. 2.(2025·东北三校联考)已知圆C:x2+y2+2ay=0(a>0)截直线x-y=0所得的弦长为2,则圆C与圆C′:(x-1)2+(y+1)2=1的位置关系是(  ) [解析] 圆C的圆心为(0,-a),半径为a,其圆心到直线x-y=0的距离为=,所截得的弦长为2=a=2,解得a=2,所以C:x2+(y+2)2=4,C的圆心为(0,-2),半径为r1=2;又C′的圆心为(1,-1),半径为r2=1,|CC′|==,可得|r1-r2|<|CC′|<r1+r2,则两圆的位置关系是相交,故选C. 4.(多选题)(2024·湖南名校联考)若圆C1:x2+y2=1和C2:x2+y2-2ax-2ay-5=0(a>0)有且仅有一条公切线l,则下列结论正确的是(  ) A.圆C1与圆C2内切 B.a=1 C.公切线l的方程为2x-2y+=0 D.公切线l的方程为x+y+2=0 [解析] 圆C1与圆C2有且仅有一条公切线l,两圆相切.圆C1:x2+y2=1的圆心为C1(0,0),半径为r=1,圆C2:x2+y2-2ax-2ay-5=0(a>0),即(x-a)2+(y-a)2=4a2+5,圆心C2(a,a),半径为R=>r.将C1(0,0)代入方程x2+y2-2ax-2ay-5=0左边得-5<0,则圆心C1(0,0)在圆C2内,故两圆不可能外切,所以C1与C2内切,故A正确;圆C2,(x-a)2+(y-a)2=4a2+5,由圆C1与C2内切,所以|C1C2|==-1,由a>0,即2a+1=,解得a=1,故B正确;C1:x2+y2-1=0①;C2:x2+y2-2x-2y-5=0②,两圆方程作差得2x+2y+4=0,即x+y+2=0.故C错误,D正确.故选ABD. [解析] (1)依题意,得直线l:y-4=x-2,即y=x+2, 则圆心(0,0)到直线l的距离d==, 所以|MN|=2=2. 联立 得(1+k2)x2-4k(k-2)x+4k2-16k+12=0, 则x1+x2=,x1x2=, 所以k1+k2=+ =+ =2k++ =2k+ =2k+ =2k-(2k+1)=-1, 所以k1+k2是定值,且定值为-1. A.当k=0时,直线l被圆截得的弦长为2 [解析] ∵圆C的方程为x2-4x+y2-8y=-12,配方得(x-2)2+(y-4)2=8,∴圆心为(2,4),半径为r=2.当k=0时,圆心到直线l的距离为d==,∴弦长为2=2,故A正确;当k=0时,直线l的方程为x-y=0,圆心(2,4)到直线l的距离d=,小于半径r=2,故直线与圆相交,圆上的点到直线l的距离范围为[0,d+r],即[0,3],因为0<1<3,所以圆上存在到直线l的距离为1的点,与直线l距离为1的直线有两条,它们与圆心(2,4)的距离分别为-1和+1,均小于半径2,所以每条直线都与圆有两个交点,故圆上到直线l的距离为1的点有4个,故B错误; 相切时d=r,即=2⇒|k-2|=4,k=6或k=-2,∴存在,故C正确;相交时d<r,即<2⇒|k-2|<4,-2<k<6,∴k的取值范围为(-2,6),故D正确.故选ACD. $

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8.4  圆与圆的位置关系 圆的综合应用 课件-2027届高考数学一轮复习
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