2.5 直线与圆,圆与圆的位置关系讲义-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册

2026-08-31
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摘要:

本讲义聚焦直线与圆、圆与圆的位置关系核心知识点,系统梳理直线与圆的相离、相切、相交三种位置关系(几何法d与r、代数法Δ),延伸至弦长计算、切线方程(过圆上/外点)、切线长公式,以及圆与圆的外离、外切等五种位置关系及常用结论,构建从基础到应用的学习支架。 资料通过图形直观与表格对比呈现知识(数学眼光),例题变式与逻辑推理培养运算能力和推理意识(数学思维),规范公式表达与分层练习题(数学语言)。课中助教师引导探究,课后学生可通过基础与提升练习查漏补缺,强化知识应用。

内容正文:

2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系 知识点1 直线与圆的三种位置关系 1.直线与圆的位置关系(圆心到直线的距离为d,圆的半径为r) 相离 相切 相交 图形 量化 方程观点 Δ<0 Δ=0 Δ>0 几何观点 d>r d=r d<r 知识点2 直线与圆相交 1.解决圆的弦长问题的方法 几何法 (常用) 如图所示,设直线l被圆C截得的弦为AB,圆的半径为r,圆心到直线的距离为d,则有关系式:|AB|=2 2.当直线与圆相交时,半径、半弦、弦心距所构成的直角三角形(如图中的Rt△ADC),在解题时要注意把它和点到直线的距离公式结合起来使用. 知识点3 直线与圆相切 1.求过圆上的一点(x0,y0)的切线方程的方法 先求切点与圆心连线的斜率k,若k不存在,则结合图形可直接写出切线方程为y=y0;若k=0,则结合图形可直接写出切线方程为x=x0;若k存在且k≠0,则由垂直关系知切线的斜率为-,由点斜式可写出切线方程. 2.求过圆外一点(x0,y0)的圆的切线方程的方法 当斜率存在时,设为k,则切线方程为y-y0=k(x-x0),即kx-y+y0-kx0=0.由圆心到直线的距离等于半径,即可求出k的值,进而写出切线方程 3.切线长公式 记圆:;过圆外一点做圆的切线,切点为,利用勾股定理求; 知识点4 圆与圆的位置关系(⊙O1,⊙O2的半径分别为r1,r2,d=|O1O2|) 图形 量的关系 外离 d>r1+r2 外切 d=r1+r2 相交 |r1-r2|<d<r1+r2 内切 d=|r1-r2| 内含 d<|r1-r2| 常用结论 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 . (2)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 . 2.圆与圆的位置关系的常用结论 (1)两圆相交时,其公共弦所在的直线方程由 得到. (2)两个圆系方程 ①过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方程为 ; ②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 为 (其中不含圆C2,所以注意检验C2是否满足题意,以防丢解). 考点一 直线与圆位置关系的判断 (一)判断直线与圆的位置关系 【例1-1】直线与圆的位置关系为(       ) A.相切 B.相交 C.相离 D.由的取值确定 变式1:圆与直线的位置关系为(       ) A. 相切 B.相离 C.相交 D.无法确定 变式2:直线x-ky+1=0与圆x2+y2=1的位置关系是(  ) A.相交          B.相离 C.相交或相切 D.相切 (二)由直线与圆的位置关系求参数 【例1-2】“直线++=0与圆相切”是“=1”的(     ) A.必要不充分条件 B.充分不必要条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【例1-3】已知圆上仅存在一个点到直线的距离为1,则实数a的值为(       ) A. -2 B. C.-1 D.0 【例1-4】若直线始终平分圆的周长,则的最小值为(       ) A. B. C. D. (三)由直线与圆的位置关系求距离最值 【例1-5】圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差是(   ) A.36 B.18 C. D. 考点二 切线问题  (一)求圆的切线方程 【例2-1】过点作圆的切线,则切线方程为(       ) A. B. C. D.或 【例2-2】过点A(-1,4)作圆(x-2)2+(y-3)2=1的切线l,求切线l的方程为________. 【例2-3】【多选】与圆C:x2+y2-4x+2=0相切,且在x,y轴上的截距相等的直线方程为(  ) A.x+y=0 B.x-y=0 C.x=0 D.x+y=4 (二)与切线长有关的问题 【例2-4】由直线y=x+1上的一点向圆(x-3)2+y2=1引切线,则切线长的最小值为(  ) A.1 B.2 C. D.3 【例2-5】点P是直线2x+y+10=0上的动点,PA,PB与圆x2+y2=4分别相切于A,B两点,则四边形PAOB面积的最小值为________.   考点三 弦长问题    【例3-1】圆x2+y2-4x+4y+6=0截直线x-y-5=0所得的弦长等于(  ) A. B. C.1 D.5 变式1: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或4 B.0或3 C.-2或6 D.-1或 变式2:如果一条直线经过点M且被圆x2+y2=25所截得的弦长为8,求这条直线的方程. 【例3-2】过点(-2,1)的直线中,被圆x2+y2-2x+4y=0截得的弦最长的直线的方程是(       ) A. x+y+1=0 B.x+y-1=0 C.x-y+1=0 D.x-y-1=0   考点四 圆与圆位置关系的判断    (一)判断圆与圆的位置关系 【例4-1】已知圆的标准方程是,圆:关于直线对称,则圆与圆的位置关系为(       ) A. 相离 B.相切 C.相交 D.内含 (二)由圆的位置关系求参数 【例4-2】已知圆与圆外切,此时直线被圆所截的弦长_________. 【例4-3】(多选)已知半径为1的动圆与圆(x-5)2+(y+7)2=16相切,则动圆圆心的轨迹方程是(  ) A.(x-5)2+(y-7)2=25 B.(x-5)2+(y-7)2=17 C.(x-5)2+(y+7)2=9 D.(x-5)2+(y+7)2=25 考点五 与圆相交有关的问题 (一)圆系方程的应用 【例5-1】求经过两圆x2+y2+6x-4=0和x2+y2+6y-28=0的交点且圆心在直线x-y-4=0上的圆的方程. (二)求两圆公共弦方程及公共弦长 【例5-2】求两圆x2+y2-2x+10y-24=0和x2+y2+2x+2y-8=0的公共弦所在直线的方程及公共弦长. 【例5-3】圆与圆的交点为A,B,则线段AB的垂直平分线的方程是 A. B. C. D. 考点六 圆与圆的位置关系的应用 (一)与圆公切线有关的问题 【例3-1】已知圆:和圆:有且仅有4条公切线,则实数的取值范围是(       ) A. B. C. D. 【例3-2】写出与圆和都相切的一条直线的方程________________. 【例3-3】在平面直角坐标系中,已知圆:,:,及点和.求圆和圆公切线段的长度; 题组A 基础过关练 1.当圆截直线所得的弦最长时,则m的值为(       ) A. B.-1 C.1 D. 2.圆x2+y2-2x+4y=0与直线2x+y+1=0的位置关系为(   ) A.相离 B.相切 C.相交 D.以上都有可能 3.直线与圆相切,则实数m等于(       ) A.2 B. C.或 D. 4、已知圆与圆,则两圆的位置关系为(       ) A.内切 B.外切 C.相交 D.外离 5.不论k为何值,直线都与圆相交,则该圆的方程可以是(  ) A. B. C. D. 6、圆与圆的公共弦所在直线的方程为(       ) A. B. C. D. 7、垂直平分两圆,的公共弦的直线方程为(       ) A. B. C. D. 8.(多选)已知圆C1:(x-a)2+(y+2)2=25,圆C2:(x+1)2+(y+a)2=4,若圆C1与圆C2内切,则实数a的值是(  ) A.-2 B.2 C.-1 D.1 9.已知圆圆心为原点,且与直线相切,直线l过点. (1)求圆的标准方程; (2)若直线l被圆所截得的弦长为,求直线l的方程. 10.已知圆C:x2+y2-4x=0,直线l恒过点P(4,1). (1)若直线l与圆C相切,求l的方程; (2)当直线l与圆C相交于A,B两点,且|AB|=2时,求l的方程. 题组B 能力提升练 11.若“直线与圆相交”,“”,则是的(       ) A.必要而不充分条件 B.充分而不必要条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 12.若方程有两个不等的实根,则实数b的取值范围为(       ) A. B. C. D. 13.已知是圆外一点. (1)过M作圆O的切线l,求切线l的方程; (2)过M任意作一条割线,交圆O于AB两点,求弦AB的中点C的轨迹方程. 39 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 $ 2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系 知识点1 直线与圆的三种位置关系 1.直线与圆的位置关系(圆心到直线的距离为d,圆的半径为r) 相离 相切 相交 图形 量化 方程观点 Δ<0 Δ=0 Δ>0 几何观点 d>r d=r d<r 知识点2 直线与圆相交 1.解决圆的弦长问题的方法 几何法 (常用) 如图所示,设直线l被圆C截得的弦为AB,圆的半径为r,圆心到直线的距离为d,则有关系式:|AB|=2 2.当直线与圆相交时,半径、半弦、弦心距所构成的直角三角形(如图中的Rt△ADC),在解题时要注意把它和点到直线的距离公式结合起来使用. 知识点3 直线与圆相切 1.求过圆上的一点(x0,y0)的切线方程的方法 先求切点与圆心连线的斜率k,若k不存在,则结合图形可直接写出切线方程为y=y0;若k=0,则结合图形可直接写出切线方程为x=x0;若k存在且k≠0,则由垂直关系知切线的斜率为-,由点斜式可写出切线方程. 2.求过圆外一点(x0,y0)的圆的切线方程的方法 当斜率存在时,设为k,则切线方程为y-y0=k(x-x0),即kx-y+y0-kx0=0.由圆心到直线的距离等于半径,即可求出k的值,进而写出切线方程 3.切线长公式 记圆:;过圆外一点做圆的切线,切点为,利用勾股定理求; 知识点4 圆与圆的位置关系(⊙O1,⊙O2的半径分别为r1,r2,d=|O1O2|) 图形 量的关系 外离 d>r1+r2 外切 d=r1+r2 相交 |r1-r2|<d<r1+r2 内切 d=|r1-r2| 内含 d<|r1-r2| 常用结论 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.圆与圆的位置关系的常用结论 (1)两圆相交时,其公共弦所在的直线方程由两圆方程相减得到. (2)两个圆系方程 ①过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0(λ∈R); ②过圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0交点的圆系方程为x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1)(其中不含圆C2,所以注意检验C2是否满足题意,以防丢解). 考点一 直线与圆位置关系的判断 (一)判断直线与圆的位置关系 【例1-1】直线与圆的位置关系为(       ) A.相切 B.相交 C.相离 D.由的取值确定 【解析】因为圆心到直线的距离,即为圆的半径,所以可知直线与圆相切. 变式1:圆与直线的位置关系为(       ) A.相切 B.相离 C.相交 D.无法确定 【解析】将圆的方程化为标准方程:,得圆心坐标为,半径 则圆心到直线的距离因为,所以圆与直线相离.故选:B 变式2:直线x-ky+1=0与圆x2+y2=1的位置关系是(  ) A.相交          B.相离 C.相交或相切 D.相切 【解析】直线x-ky+1=0恒过定点(-1,0),而(-1,0)在圆上,故直线与圆相切或相交.故选C (二)由直线与圆的位置关系求参数 【例1-2】“直线++=0与圆相切”是“=1”的(     ) A.必要不充分条件 B.充分不必要条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【解析】依题意, ,即圆心是(1,0),半径为 , 如果直线x+y+m=0是此圆的切线,则圆心到直线的距离为 ,即 或-3,所以“直线x+y+m=0与圆相切”不是m=1的充分条件;如果m=1,则直线为x+y+1=0,圆心(1,0)到直线的距离为 ,即相切,是必要条件;故选:A. 【例1-3】已知圆上仅存在一个点到直线的距离为1,则实数a的值为(       ) A.-2 B. C.-1 D.0 【解析】由圆的标准方程为,则圆心为,半径为且, 又到的距离,所以要使圆上仅有一点到直线距离为1,只需且,则.故选:D 【例1-4】若直线始终平分圆的周长,则的最小值为(       ) A. B. C. D. 【解析】圆的圆心为,由题意可知,直线过圆心,则, 因为,则且,因此,, 当且仅当时,等号成立,故的最小值为.故选:A. (三)由直线与圆的位置关系求距离最值 【例1-5】圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差是(   ) A.36 B.18 C. D. 【解析】因为圆,即,所以圆心坐标为,半径,因为圆心到直线的距离,所以直线与圆相离,所以圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差为,故选:D. 考点二 切线问题  (一)求圆的切线方程 【例2-1】过点作圆的切线,则切线方程为(       ) A. B. C. D.或 【解析】由圆心为,半径为,斜率存在时,设切线为,则,可得,所以,即,斜率不存在时,显然不与圆相切;综上,切线方程为. 【例2-2】过点A(-1,4)作圆(x-2)2+(y-3)2=1的切线l,求切线l的方程为________. 【解析】∵(-1-2)2+(4-3)2=10>1,∴点A在圆外.当直线l的斜率不存在时,l的方程是x=-1,不满足题意.设直线l的斜率为k,则切线l的方程为y-4=k(x+1), 即kx-y+4+k=0.圆心(2,3)到切线l的距离为=1,解得k=0或k=-, 因此,所求直线l的方程y=4或3x+4y-13=0. 【例2-3】【多选】与圆C:x2+y2-4x+2=0相切,且在x,y轴上的截距相等的直线方程为(  ) A.x+y=0 B.x-y=0 C.x=0 D.x+y=4 【解析】圆C的方程化为(x-2)2+y2=2.可分为两种情况讨论:(1)直线在x,y轴上的截距均为0,易知直线斜率必存在,设直线方程为y=kx,则=,解得k=±1;(2)直线在x,y轴上的截距均不为0,可设直线方程为+=1(a≠0),即x+y-a=0(a≠0),则=,解得a=4(a=0舍去).选A、B、D (二)与切线长有关的问题 【例2-4】由直线y=x+1上的一点向圆(x-3)2+y2=1引切线,则切线长的最小值为(  ) A.1 B.2 C. D.3 【解析】因为切线长的最小值是当直线y=x+1上的点与圆心距离最小时取得,圆心(3,0)到直线y=x+1的距离为d==2,圆的半径为1,所以切线长的最小值为==,故选C. 【例2-5】点P是直线2x+y+10=0上的动点,PA,PB与圆x2+y2=4分别相切于A,B两点,则四边形PAOB面积的最小值为________. 【解析】如图所示,因为S四边形PAOB=2S△POA.又OA⊥AP,所以S四边形PAOB=2×|OA|·|PA| =2=2.为使四边形PAOB面积最小,当且仅当|OP|达到最小,即为点O到直线2x+y+10=0的距离:|OP|min==2.故所求最小值为2=8.   考点三 弦长问题    【例3-1】圆x2+y2-4x+4y+6=0截直线x-y-5=0所得的弦长等于(  ) A. B. C.1 D.5 【解析】圆的方程可化为(x-2)2+(y+2)2=2,则圆的半径r=,圆心到直线的距离d==,所以直线被圆截得的弦长为2=2=.故选A 变式1: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或4 B.0或3 C.-2或6 D.-1或 【解析】由圆的方程,可知圆心坐标为(a,0),半径r=2.又直线被圆截得的弦长为2,所以圆心到直线的距离d= =.又d=,所以|a-2|=2,解得a=4或a=0.故选A. 变式2:如果一条直线经过点M且被圆x2+y2=25所截得的弦长为8,求这条直线的方程. 【解析】圆x2+y2=25的半径长r为5,直线被圆所截得的弦长l=8,于是弦心距d= ==3.因为圆心O(0,0)到直线x=-3的距离恰为3,所以直线x=-3是符合题意的一条直线.设直线y+=k(x+3)也符合题意,即圆心到直线kx-y+=0的距离等于3,于是=3,解得k=-.故直线的方程为3x+4y+15=0.综上可知,满足题意的直线有两条,对应的方程分别为x=-3或3x+4y+15=0. 【例3-2】过点(-2,1)的直线中,被圆x2+y2-2x+4y=0截得的弦最长的直线的方程是(       ) A.x+y+1=0 B.x+y-1=0 C.x-y+1=0 D.x-y-1=0 【解析】由题意得,圆的方程为,∴圆心坐标为. ∵直线被圆截得的弦长最大,∴直线过圆心,又直线过点(-2,1),所以所求直线的方程为,即.故选:A.   考点四 圆与圆位置关系的判断    (一)判断圆与圆的位置关系 【例4-1】已知圆的标准方程是,圆:关于直线对称,则圆与圆的位置关系为(       ) A.相离 B.相切 C.相交 D.内含 【解析】由题意可得,圆的圆心为,半径为5,因为圆关于直线对称,所以,得,所以圆的圆心为,半径为2,则两圆圆心距,因为,所以圆与圆的位置关系是相交,故选:C. (二)由圆的位置关系求参数 【例4-2】已知圆与圆外切,此时直线被圆所截的弦长_________. 【解析】由题可知:,,即 且,由两圆向外切可知,解得 所以,到直线的距离为,设圆的半径为 则直线被圆所截的弦长为故答案为: 【例4-3】(多选)已知半径为1的动圆与圆(x-5)2+(y+7)2=16相切,则动圆圆心的轨迹方程是(  ) A.(x-5)2+(y-7)2=25 B.(x-5)2+(y-7)2=17 C.(x-5)2+(y+7)2=9 D.(x-5)2+(y+7)2=25 【解析】设动圆圆心为(x,y),若动圆与已知圆外切,则=4+1,∴(x-5)2+(y+7)2=25;若动圆与已知圆内切,则=4-1,∴(x-5)2+(y+7)2=9.故选CD 考点五 与圆相交有关的问题 (一)圆系方程的应用 【例5-1】求经过两圆x2+y2+6x-4=0和x2+y2+6y-28=0的交点且圆心在直线x-y-4=0上的圆的方程. 【解析】法一:解方程组得两圆的交点A(-1,3),B(-6,-2). 设所求圆的圆心为(a,b),因为圆心在直线x-y-4=0上,故b=a-4.则有= ,解得a=,故圆心为,半径为 =.故圆的方程为2+2=,即x2+y2-x+7y-32=0. (二)求两圆公共弦方程及公共弦长 【例5-2】求两圆x2+y2-2x+10y-24=0和x2+y2+2x+2y-8=0的公共弦所在直线的方程及公共弦长. 【解析】联立两圆的方程得方程组两式相减得x-2y+4=0,此为两圆公共弦所在直线的方程. 法一:设两圆相交于点A,B,则A,B两点满足方程组解得或所以|AB|==2,即公共弦长为2. 法二:由x2+y2-2x+10y-24=0,得(x-1)2+(y+5)2=50,其圆心坐标为(1,-5),半径长r=5,圆心到直线x-2y+4=0的距离为d==3.设公共弦长为2l,由勾股定理得r2=d2+l2,即50=(3)2+l2,解得l=,故公共弦长2l=2. 【例5-3】圆与圆的交点为A,B,则线段AB的垂直平分线的方程是 A. B. C. D. 【解析】圆的圆心为,圆的圆心为,两圆的相交弦的垂直平分线即为直线,其方程为,即;故选A. 考点六 圆与圆的位置关系的应用 (一)与圆公切线有关的问题 【例3-1】已知圆:和圆:有且仅有4条公切线,则实数的取值范围是(       ) A. B. C. D. 【解析】圆:的圆心,半径,圆:的圆心,半径根据题意可得,圆、相离,则,即,∴故选:A. 【例3-2】写出与圆和都相切的一条直线的方程________________. 【解析】圆的圆心为,半径为,圆的圆心为,半径为,两圆圆心距为,等于两圆半径之和,故两圆外切,如图,当切线为l时,因为,所以,设方程为,O到l的距离,解得,所以l的方程为,当切线为m时,设直线方程为,其中,,由题意,解得,当切线为n时,易知切线方程为,故答案为:或或. 【例3-3】在平面直角坐标系中,已知圆:,:,及点和.求圆和圆公切线段的长度; 【解析】圆:,即,,圆:,即,,,圆心距为,故两圆外离,共有4条公切线段,两两长度相同,当两圆在公切线同侧时:.当两圆在公切线异侧时:.综上所述,公切线段长为或. 题组A 基础过关练 1.当圆截直线所得的弦最长时,则m的值为(       ) A. B.-1 C.1 D. 【解析】要使直线与圆所得弦最长,则直线必过圆心,所以,可得. 故选:C 2.圆x2+y2-2x+4y=0与直线2x+y+1=0的位置关系为(   ) A.相离 B.相切 C.相交 D.以上都有可能 【解析】圆x2+y2-2x+4y=0的圆心坐标为,半径,圆心到直线2x+y+1=0的距离,由,可得圆与直线的位置关系为相交.故选:C 3.直线与圆相切,则实数m等于(       ) A.2 B. C.或 D. 【解析】因为直线与圆相切,故,即,故 故选:D 4、已知圆与圆,则两圆的位置关系为(       ) A.内切 B.外切 C.相交 D.外离 【解析】因为圆的圆心为,半径为;圆的圆心为,半径为,因此圆心距为,所以两圆外切.故选:B. 5.不论k为何值,直线都与圆相交,则该圆的方程可以是(  ) A. B. C. D. 【解析】,   ,∴直线恒过点P(—4,1) 故选:B. 6、圆与圆的公共弦所在直线的方程为(       ) A. B. C. D. 【解析】A. 7、垂直平分两圆,的公共弦的直线方程为(       ) A. B. C. D. 【解析】根据题意,圆,其圆心为,则,圆,其圆心为,则,垂直平分两圆的公共弦的直线为两圆的连心线,则直线的方程为,变形可得;故选:B. 8.(多选)已知圆C1:(x-a)2+(y+2)2=25,圆C2:(x+1)2+(y+a)2=4,若圆C1与圆C2内切,则实数a的值是(  ) A.-2 B.2 C.-1 D.1 答案 BC 解析 由题可知圆心C1(a,-2),半径r1=5,圆心C2(-1,-a),半径r2=2,因为圆C1与圆C2内切,所以|C1C2|==|r1-r2|=3,解得a=-1或a=2. 9.已知圆圆心为原点,且与直线相切,直线l过点. (1)求圆的标准方程;(2)若直线l被圆所截得的弦长为,求直线l的方程. 【解析】(1)设圆的半径为,则,故圆的标准方程为; (2)设圆心到直线到的距离为,则,解得;当直线l斜率不存在时,易得,此时圆心到的距离,符合题意;当直线l斜率存在时,设,即,则,解得,即,故直线l的方程为或. 10.已知圆C:x2+y2-4x=0,直线l恒过点P(4,1). (1)若直线l与圆C相切,求l的方程; (2)当直线l与圆C相交于A,B两点,且|AB|=2时,求l的方程. 解 (1)由题意可知,圆C的圆心为(2,0),半径r=2, ①当直线l的斜率不存在时,即l的方程为x=4,此时直线与圆相切,符合题意; ②当直线l的斜率存在时,设斜率为k,∴直线l的方程为y-1=k(x-4), 即kx-y+1-4k=0,若直线l与圆相切,则d==2,解得k=-, ∴l:-x-y+4=0,即l:3x+4y-16=0,综上,当直线l与圆C相切时, 所求直线l的方程为x=4或3x+4y-16=0. (2)由题意可知,直线l的斜率一定存在,设斜率为k,∴直线l的方程为y-1=k(x-4),即kx-y+1-4k=0,设圆心到直线l的距离为d,则d=,由垂径定理可得,d2+2=4,即+3=4,整理得,3k2-4k=0,解得k=0或k=,则直线l的方程为y=1或4x-3y-13=0. 题组B 能力提升练 11.若“直线与圆相交”,“”,则是的(       ) A.必要而不充分条件 B.充分而不必要条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【解析】直线与圆相交,可得1,解得,且,∴“直线与圆相交”是“”的充分而不必要条件.故选:B. 12.若方程有两个不等的实根,则实数b的取值范围为(       ) A. B. C. D. 【解析】由得,所以直线与半圆有个公共点,作出直线与半圆的图形,如图: 当直线经过点时,,当直线与圆相切时,,解得或(舍),由图可知,当直线与曲线有个公共点时,,故选:B. 13.已知是圆外一点. (1)过M作圆O的切线l,求切线l的方程; (2)过M任意作一条割线,交圆O于AB两点,求弦AB的中点C的轨迹方程. 【解析】(1)圆的圆心是原点,半径是2,过且斜率不存在的直线是与圆相切, 当过的切线斜率存在时,设切线方程为,即, 由,解得,所以切线方程为,即, 所以切线方程为和; (2)是中点,则,即,所以点在以为直径的圆上, 中点坐标为,,所以以为直径的圆方程为,即,所以点轨迹方程为(在圆内部) 学科网(北京)股份有限公司 $

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2.5 直线与圆,圆与圆的位置关系讲义-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
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