内容正文:
第12讲 直线与圆的方程
【命题趋势】
直线与圆、圆与圆的位置关系一直是高考考查的重点内容之一,通常以选择填空题形式呈现,主要考查:(1)方程中含有参数的直线与圆的位置关系的判断;(2)利用相切或相交的条件确定参数的值或取值范围;(3)利用相切或相交求圆的切线方程或弦长.
【备考建议】
本节内容应结合平面几何知识,从“形”的角度把握直线和圆的位置关系,重点解决直线与圆、圆与圆的位置关系以及圆的综合问题.
探究一 直线方程和两条直线的位置关系
例1 (1)两直线3ax-y-2=0和ax+y-a+3=0分别过定点A、B,则|AB|=________.
【解析】eq \r(2)
直线3ax-y-2=0恒过定点A(0,-2),直线ax+y-a+3=0恒过定点B(1,-3),则|AB|=eq \r((0-1)2+(-2+3)2)=eq \r(2).
(2)“m=-1”是“直线mx+(2m-1)y+2=0与直线3x+my+3=0垂直”的( )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【解析】选A.
若m=-1,则两直线的斜率乘积为-eq \f(1,3)×3=-1,所以两直线垂直,则充分性满足.若两直线垂直,则有3m+meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2m-1))=0,得m=0,或m=-1,所以不一定得m=-1,则必要性不满足,综上知选A.
探究二 圆的方程及直线与圆的位置关系
例2 (1)若圆C与直线x-y=0及x-y-4=0都相切,圆心在直线x+y=0上,则圆C的方程为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y-1))
eq \s\up12(2)=2
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-1))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y-1))
eq \s\up12(2)=2
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-1))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y+1))
eq \s\up12(2)=2
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1))
eq \s\up12(2)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y+1))
eq \s\up12(2)=2
【解析】选C.
直线x-y=0与x-y-4=0的距离为eq \f(|4|,\r(2))=2eq \r(2),因为圆与两直线相切,所以2r=2eq \r(2),即圆的半径为r=eq \r(2).因圆心在x+y=0上,所以设圆心为(a,-a),则eq \f(|a-(-a)|,\r(2))=eq \f(|a-(-a)-4|,\r(2)),即|a|=|a-2|,解得a=1,即圆心为(1,-1),所以圆的标准方程为(x-1)2+(y+1)2=2,选C.
(2)若直线y=kx与圆(x-2)2+y2=1的两个交点关于直线2x+y+b=0对称,则k,b的值分别为( )
A.k=eq \f(1,2),b=-4
B.k=-eq \f(1,2),b=4
C.k=eq \f(1,2),b=4
D.k=-eq \f(1,2),b=-4
【解析】选A.
因为直线y=kx与圆(x-2)2+y2=1的两个交点关于直线2x+y+b=0对称,则y=kx与直线2x+y+b=0垂直,且2x+y+b=0过圆心,所以解得k=eq \f(1,2),b=-4,选A.
(3)已知直线x+y-k=0(k>0)与圆x2+y2=4交于不同的两点A、B,O是坐标原点,且有|eq \o(OA,\s\up6(→))+eq \o(OB,\s\up6(→))|≥eq \f(\r(3),3)|eq \o(AB,\s\up6(→))|,那么k的取值范围是( )
A. (eq \r(3),+∞) B. [eq \r(2),+∞)
C. [eq \r(2),2eq \r(2)) D. [eq \r(3),2eq \r(2))
【解析】选C.
当|eq \o(OA,\s\up6(→))+eq \o(OB,\s\up6(→))|=eq \f(\r(3),3)|eq \o(AB,\s\up6(→))|时,O,A,B三点为等腰三角形的三个顶点,其中OA=OB,∠AOB=120°,从而圆心O到直线x+y-