2013年全国高考数学第二轮复习-专题六-解析几何第1讲-直线与圆-文.doc

专题六　解析几何第1讲　直线与圆

真题试做
1．(2012·安徽高考，文9)若直线x－y＋1＝0与圆(x－a)2＋y2＝2有公共点，则实数a的取值范围是(　　)．
A．[－3，－1] B．[－1,3]
C．[－3,1] D．(－∞，－3]∪[1，＋∞)
2．(2012·山东高考，文9)圆(x＋2)2＋y2＝4与圆(x－2)2＋(y－1)2＝9的位置关系为(　　)．
A．内切 B．相交 C．外切 D．相离
3．(2012·福建高考，文7)直线x＋y－2＝0与圆x2＋y2＝4相交于A，B两点，则弦AB的长度等于(　　)．
A．2 B．2 C． D．1
4．(2012·北京高考，文9)直线y＝x被圆x2＋(y－2)2＝4截得的弦长为__________．
5．(2012·天津高考，文12)设m，n∈R，若直线l：mx＋ny－1＝0与x轴相交于点A，与y轴相交于点B，且l与圆x2＋y2＝4相交所得弦的长为2，O为坐标原点，则△AOB面积的最小值为__________．
6．(2012·江苏高考，12)在平面直角坐标系xOy中，圆C的方程为x2＋y2－8x＋15＝0，若直线y＝kx－2上至少存在一点，使得以该点为圆心，1为半径的圆与圆C有公共点，则k的最大值是_________．
考向分析
直线与方程是解析几何的基础，高考中主要考查基本概念和求在不同条件下的直线方程；直线平行与垂直的关系的判定；两条直线的交点和距离问题等，一般以选择题、填空题的形式考查．对于圆的考查，主要是结合直线的方程用几何法或待定系数法确定圆的标准方程及一般方程；利用圆的性质求动点的轨迹方程；直线与圆，圆与圆的位置关系等问题，其中含参数问题为命题热点．一般以选择题、填空题的形式考查，难度不大，从能力要求看，主要考查函数与方程的思想，数形结合思想以及分析问题与解决问题的能力．

热点例析
热点一　直线方程与两条直线的位置关系
【例1】经过点P(2，－3)作圆(x＋1)2＋y2＝25的弦AB，使点P为弦AB的中点，求弦AB所在直线方程．
规律方法 (1)求直线方程的方法
①直接法：直接选用恰当的直线方程的形式，写出结果；
②待定系数法：先由直线满足的一个条件设出直线方程，使方程中含有一待定系数，再由题目中另一条件求出待定系数．
(2)两条直线平行与垂直的判定
①若两条不重合的直线l1，l2的斜率k1，k2存在，则l1∥l2⇔k1＝k2，l1⊥l2⇔k1k2＝－1；
②两条不重合的直线a1x＋b1y＋c1＝0和a2x＋b2y＋c2＝0平行的充要条件为a1b2－a2b1＝0且a1c2≠a2c1或b1c2≠b2c1；
③两条直线a1x＋b1y＋c1＝0和a2x＋b2y＋c2＝0垂直的充要条件为a1a2＋b1b2＝0.判定两直线平行与垂直的关系时，如果给出的直线方程中存在字母系数，不仅要考虑斜率存在的情况，还要考虑斜率不存在的情况．
(3)忽视对直线方程中的字母分类讨论而丢解或增解
直线方程的截距式＋＝1中，有ab≠0的限制，而截距可以取正数、负数和零，所以需要对a，b分类讨论，否则容易造成丢解．如过点P(2，－1)，在x轴，y轴上的截距分别为a，b，且满足a＝3b的直线易漏掉过原点的情形．
变式训练1 (1)“a＝3”是“直线ax－2y－1＝0与直线6x－4y＋c＝0平行”的__________条件．(　　)
A．充要 B．充分而不必要
C．必要而不充分 D．既不充分也不必要
(2)已知圆C过点(1,0)，且圆心在x轴的正半轴上，直线l：y＝x－1被圆C所截得的弦长为2，则过圆心且与直线l垂直的直线的方程为__________．
热点二　圆的方程
【例2】(2011·课标全国高考，文20)在平面直角坐标系xOy中，曲线y＝x2－6x＋1与坐标轴的交点都在圆C上．
(1)求圆C的方程；
(2)若圆C与直线x－y＋a＝0交于A，B两点，且OA⊥OB，求a的值．
规律方法 圆的方程的求法
求圆的方程一般有两类方法：(1)几何法，通过研究圆的性质、直线和圆、圆与圆的位置关系，从而求得圆的基本量和方程；(2)代数法，用待定系数法先设出圆的方程，再由条件求得各系数，从而求得圆的方程一般采用待定系数法．
特别提醒：圆心到切线的距离等于半径，该结论在解题过程中经常用到，需牢记．
变式训练2 (1)已知圆C经过点A(1,3)，B(2,2)，并且直线m：3x－2y＝0平分圆的面积，则圆C的方程为__________．
(2)我们把圆心在一条直线上且相邻两圆彼此外切的一组圆叫做“串圆”．在如图所示的“串圆”中，圆C1和圆C3的方程分别为x2＋y2=1和(x－3)2+(y－4)2=1，则圆C2的方程为_____________________.

热点三　直线与圆的位置关系
【例3】如图所示，已知以点A(－1,2)为圆心的圆与直线l1：x＋2y＋7＝0相切．过点B(－2,0)的动直线l与圆A相交于M，N两点，Q是MN的中点，直线l与l1相交于点P.

(1)求圆A的方程；
(2)当|MN|＝2时，求直线l的方程；
(3)·是否为定值？如果是，求出其定值；如果不是，请说明理由．
规律方法 (1)研究直线与圆的位置关系最基本的解题方法为代数法，将几何问题代数化，利用函数与方程思想解题．
(2)与弦长有关的问题常用几何法，即利用圆的半径r，圆心到直线的距离d，及半弦长，构成直角三角形的三边，利用其关系来处理．
变式训练3 已知直线l：2mx－y－8m－3＝0和圆Cx－3)2＋(y＋6)2＝25.
(1)证明：不论m取什么实数，直线l与圆C总相交；
(2)求直线l被圆C截得的线段的最短长度以及此时直线l的方程．
思想渗透
1．数形结合思想
解答与圆有关的范围问题时，经常以形助数，巧妙破解．
若直线y＝x＋b与曲线y＝3－有公共点，则b的取值范围是(　　)．
A．[－1,1＋2] B．[1－2，1＋2]
C．[1－2，3] D．[1－，3]
解析：方程y＝x＋b表示斜率为1的平行直线系，曲线方程可化为(x－2)2＋(y－3)2＝4(1≤y≤3)表示圆心为(2,3)，半径为2的下半圆．

如图所示，当直线y=xb与半圆相切时须满足圆心(2,3)到直线x－y＋b＝0的距离等于2，即＝2，解得b＝1－2或b＝1＋2(舍)．
当直线y＝x＋b过点(0,3)时，可得b＝3，由图可知满足题意的b的取值范围为1－2≤b≤3.
答案：C
2．分类讨论思想
遇到字母时往往要对其进行讨论．
试判断方程x2＋y2＋4x＋2my＋8＝0表示的曲线类型．
解：将x2＋y2＋4x＋2my＋8＝0配方，得(x＋2)2＋(y＋m)2＝m2－4.
(1)当m2－4＞0，即m＜－2或m＞2时，原方程表示以(－2，－m)为圆心，为半径的圆；
(2)当m2－4＝0，即m＝±2时，原方程表示点(－2，－2)或(－2,2)
(3)当m2－4＜0，即－2＜m＜2时，原方程不表示任何曲线．

1．“a＝b”是“直线y＝x＋2与圆(x－a)2＋(y－b)2＝2相切”的(　　)．
A．充分不必要条件
B．必要不充分条件
C．充要条件
D．既不充分也不必要条件
2．已知圆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．(x＋1)2＋(y－1)2＝2
B．(x－1)2＋(y＋1)2＝2
C．(x－1)2＋(y－1)2＝2
D．(x＋1)2＋(y＋1)2＝2
3．(2012·安徽安庆二模，5)已知圆C：x2＋y2－2x＋4y－4＝0，直线l：2x＋y＝0，则圆C上的点到直线l的距离最大值为(　　)．
A．1 B．2 C．3 D．4
4．(2012·山东潍坊二模，14)若a，b，c是Rt△ABC的三边的长(c为斜边长)，则圆C：x2＋y2＝4被直线l：ax＋by＋c＝0所截得的弦长为__________．
5．(2012·吉林长春实验中学二模，14)圆心在直线x－2y－1＝0上，且经过原点和点(2,1)的圆的方程为__________．
6．(2012·湖北武昌5月模拟，13)在圆x2＋y2＝4上的点，与直线l：4x＋3y－12＝0的距离的最小值是__________．
7．已知直线l过点P(0,2)斜率为k，圆Q：x2＋y2－12x＋32＝0.
(1)若直线l和圆相切，求直线l的方程；
(2)若直线l和圆交于A，B两个不同的点，问是否存在常数k，使得＋与共线？若存在，求出k的值；若不存在，请说明理由．
参考答案
命题调研·明晰考向
真题试做
1．C　解析：由题意可得，圆的圆心为(a,0)，半径为，
∴≤，即|a＋1|≤2，
解得－3≤a≤1.
2．B　解析：圆O1：(x＋2)2＋y2＝4的圆心为(－2,0)，半径r1＝2，
圆O2：(x－2)2＋(y－1)2＝9的圆心为(2,1)，半径r2＝3，|O1O2|＝＝，
因为r2－r1＜|O1O2|＜r1＋r2，
所以两圆相交．
3．B　解析：由题意作出图象如下图，由图可知圆心到直线AB的距离d＝＝1，

故|AB|＝2|BC|＝2＝2.
4．2　解析：由题意得，圆x2＋(y－2)2＝4的圆心为(0,2)，半径为2，圆心到直线x－y＝0的距离d＝＝.
设截得的弦长为l，则由2＋()2＝22，得l＝2.
5．3　解析：∵l与圆相交所得弦的长为2，∴＝，
∴m2＋n2＝≥2|mn|，∴|mn|≤.
l与x轴的交点为A，与y轴的交点为B，
∴S△AOB＝·＝·≥×6＝3.
6．　解析：圆C的方程可化为(x－4)2＋y2＝1，直线y＝kx－2是过定点(0，－2)的动直线．圆心C到直线y＝kx－2的距离d＝，要使其满足已知条件，则需d≤1＋1，
即≤1＋1，解得0≤k≤.
故k的最大值为.
精要例析·聚焦热点
热点例析
【例1】解：设圆心为C，则AB垂直于CP.
kCP＝＝－1，故直线AB的方程为y＋3＝x－2，即x－y－5＝0.
【变式训练1】(1)C　解析：两条直线平行的充要条件是：＝≠，
即故“a＝3”是“直线ax－2y－1＝0与直线6x－4y＋c＝0平行”的必要而不充分条件．
(2)x＋y－3＝0　解析：设圆心坐标为(x0,0)(x0＞0)．
由于圆过点(1,0)，则半径r＝|x0－1|，圆心到直线l的距离d＝.
由弦长为2可知2＝(x0－1)2－2，
整理得(x0－1)2＝4.
∴x0－1＝±2，∴x0＝3或x0＝－1(舍去)．
因此圆心为(3,0)，由此可求得过圆心且与直线y＝x－1垂直的直线方程为y＝－(x－3)，即x＋y－3＝0.
【例2】解：(1)曲线y＝x2－6x＋1与y轴的交点为(0,1)，与x轴的交点为(3＋2，0)，(3－2，0)．
故可设C的圆心为(3，t)，则有32＋(t－1)2＝(2)2＋t2，
解得t＝1.
则圆C的半径为＝3.
所以圆C的方程为(x－3)2＋(y－1)2＝9.
(2)设A(x1，y1)，B(x2，y2)，其坐标满足方程组：

消去y，得到方程2x2＋(2a－8)x＋a2－2a＋1＝0.
由已知可得，判别式Δ＝56－16a－4a2＞0.
因此x1,2＝，
从而x1＋x2＝4－a，x1x2＝.①
由于OA⊥OB，可得x1x2＋y1y2＝0.
又y1＝x1＋a，y2＝x2＋a，所以2x1x2＋a(x1＋x2)＋a2＝0.②
由①，②得a＝－1，满足Δ＞0，故a＝－1.
【变式训练2】(1)(x－2)2＋(y－3)2＝1　解析：由已知得，线段AB的中点E，
kAB＝＝－1，故线段AB的中垂线方程为y－＝x－，
即x－y＋1＝0.
因为圆C经过A，B两点，故圆心在线段AB的中垂线上．
又因为直线m：3x－2y＝0平分圆的面积，所以直线m经过圆心．
由解得即圆心C(2,3)．
而圆的半径r＝|CB|＝＝1，
所以圆C的方程为(x－2)2＋(y－3)2＝1.
(2)2＋(y－2)2＝　解析：易求出C1(0,0)，半径r1＝1，
圆心C3(3,4)，半径r3＝1.
设圆C2的圆心坐标为C2(a，b)，半径为r2，据题意得
即可解出故圆C2的方程为2＋(y－2)2＝.
【例3】解：(1)设圆A的半径为R.
∵圆A与直线l1：x＋2y＋7＝0相切，∴R＝＝2.
∴圆A的方程为(x＋1)2＋(y－2)2＝20.
(2)当直线l与x轴垂直时，易知x＝－2符合题意；
当直线l与x轴不垂直时，设直线l的方程为y＝k(x＋2)，
即kx－y＋2k＝0.
连接AQ，则AQ⊥MN.
∵|MN|＝2，∴|AQ|＝＝1.
由|AQ|＝＝1，得k＝，
∴直线l的方程为3x－4y＋6＝0，
∴所求直线l的方程为x＝－2或3x－4y＋6＝0.
(3)∵AQ⊥BP，∴·＝0，
∴·＝(＋)·
＝·＋·＝·.
当直线l与x轴垂直时，得P，
则＝.
又＝(1,2)，∴·＝·＝－5.
当直线l的斜率存在时，设直线l的方程为y＝k(x＋2)．
由
解得P，∴＝，
∴·＝·＝－＝－5.
综上所述，·是定值，且·＝－5.
【变式训练3】(方法一)(1)证明：设圆心C到直线l的距离为d，则有d＝，
整理可得4(d2－1)m2＋12m＋d2－9＝0，①
为使上面关于m的方程有实数解，
则Δ＝122－16(d2－1)(d2－9)≥0，解得0≤d≤.
可得d＜5，故不论m为何实数，直线l与圆C总相交．
(2)解：由(1)可知0≤d≤，即d的最大值为.
根据平面几何知识可知：当圆心到直线l的距离最大时，直线l被圆C截得的线段长度最短．
∴当d＝时，线段(即弦)的最短长度为
2＝2.
将d＝代入①可得m＝－，代入直线l的方程得直线被圆C截得最短线段时l的方程为x＋3y＋5＝0.
(方法二)(1)证明：将直线l的方程变形有：m(2x－8)－y－3＝0，
解得知直线l过定点A(4，－3)．
又∵(4－3)2＋(－3＋6)2＜25，∴A点在圆C内部，
因此直线l与圆C总相交．
(2)解：同方法一．
创新模拟·预测演练
1．A　解析：直线y＝x＋2与圆(x－a)2＋(y－b)2＝2相切⇔圆心(a，b)到直线y＝x＋2的距离d＝r，即＝，|a－b＋2|＝2.解得a－b＝0或a－b＝－4，故选A.
2．B　解析：由圆心在直线x＋y＝0上，不妨设为C(a，－a)，
∴r＝＝，
解得a＝1，r＝，
∴圆C的方程为(x－1)2＋(y＋1)2＝2.
3．C　解析：可利用数形结合法进行分析解决．
4．2
5．2＋2＝　解析：设所求圆的方程为(x－a)2＋(y－b)2＝r2，
由题设可得解此方程组，得
所以所求圆的方程为2＋2＝.
6．　解析：圆的半径是2，圆心(0,0)到l：4x＋3y－12＝0的距离d＝＝，所以圆x2＋y2＝4上的点与直线l：4x＋3y－12＝0的距离的最小值是－2＝.
7．解：(1)将圆的方程化简，得(x－6)2＋y2＝4.
圆心Q(6,0)，半径r＝2.
直线l的方程为：y＝kx＋2，
故圆心到直线l的距离d＝＝，
因为直线l和圆相切，故d＝r，即＝2，
解得k＝0或k＝－，
所以，直线l的方程为y＝2或3x＋4y－8＝0.
(2)将直线l的方程和圆的方程联立得
消去y得(1＋k2)x2＋4(k－3)x＋36＝0，
因为直线l和圆相交，故Δ＝[4(k－3)]2－4×36×(1＋k2)＞0，
解得－＜k＜0.
设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则有
而y1＋y2＝kx1＋2＋kx2＋2＝k(x1＋x2)＋4，
＋＝(x1＋x2，y1＋y2)，＝(6，－2)．
因为＋与共线，
所以－2×(x1＋x2)＝6×(y1＋y2)，
即(1＋3k)(x1＋x2)＋12＝0，
代入得(1＋3k)＋12＝0，解得k＝－.
又因为－＜k＜0，所以没有符合条件的常数k.

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