高中数学——怎样处理直线与圆的位置关系

2019年11月29日 浏览:

处理直线与圆的位置关系,通常转化为线心距d与圆半径r的大小关系来解决,其中圆心C(a,b)到直线的距离公式为

一. 线圆相切

直线与圆相切的充要条件是:

例1. 直线绕原点按逆时针方向旋转后所得直线与圆的位置关系是( )

A. 直线过圆心

B. 直线与圆相交,但不过圆心

C. 直线与圆相切

D. 直线与圆没有公共点

解:已知圆的圆心为C(2,0),半径。由直线得斜率,即倾斜角为。再绕原点按逆时针方向旋转得倾斜角为,从而斜率,所以原直线化为。由圆心C到直线的距离,知直线与圆相切,故选C。

例2. 若直线与圆相切,则a的值为( )

A. 1,-1

B. 2,-2

C. 1

D. -1

解:已知圆化为,知圆心C(1,0),半径。因为直线与圆相切,所以,即,解得,故选D。

二. 线圆相离

直线与圆相离的充要条件是:;已知直线上一点P到圆心C的距离的最小值为线心距d,即有等量关系:

例3. 与直线()的位置关系是( )

A. 相交

B. 相切

C. 相离

D. 不确定的

解:圆方程化为标准方程得,知圆心C(0,0),半径

因为圆心到直线的距离

所以直线与圆相离,故选C

例4. 已知P是直线上的动点,PA、PB是圆的两条切线,A、B是切点,C是圆心,那么四边形PACB面积的最小值为________________。

解:已知圆化为,知圆心C(1,1),半径。因为,求的最小值就是求的最小值,而

所以

三. 线圆相交

直线与圆相交的充要条件是:;若直线与圆相交,则线心距d、弦长的一半与圆半径r构成直角三角形,即有等量关系:

例5. 若直线与圆有两个不同的交点,则a的取值范围是( )

A. (0,)

B. (,0)

C. ()

D. ()

解:已知圆心C(,2),半径。因为直线与圆相交,所以,即,平方去分母得,解得,故选B。

例6. 已知圆C:及直线。当直线l被C截得的弦长为时,则a=( )

A.

B.

C.

D.

解:已知圆心C(a,2),半径

线心距为

因为线心距、弦长的一半与圆半径构成直角三角形,所以

解得

因为,所以,故选C

例7. 设圆满足:①截y轴所得弦长为2;②被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1。在满足条件①、②的所有圆中,求圆心到直线的距离最小的圆的方程。

解:设圆心C(a,b),半径r,则C到x轴、y轴的距离分别为。由题设知圆C截x轴所得劣弧所对的圆心角是直角,所以有;又圆C截y轴所得弦长为2,则有,从而有,由


当且仅当时,d有最小值。

解得。故所求圆的方程为