55
要要要要 1. 要要要要要要要要要 要要要要要要要. 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要1 要要要要 ): 2 要要要 : 要要要要要要要要要要 d 要要要要 r 要要要要要 :d r 要 要要 ,d=r 要 要要 ,d r要 要要 . §9.4 要要 要要要要要要 要要要要 要要要要 要要 要要 要要 要要要 Δ=b 2 -4ac . 0 0 0 相相 相相 相相

要点梳理 1. 直线与圆的位置关系 位置关系有三种: 、 、 . 判断直线与圆的位置关系常见的有两种方法: ( 1 )代数法: ( 2 )几何法

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§9.4 直线、圆的位置关系. 基础知识 自主学习. 要点梳理 1. 直线与圆的位置关系 位置关系有三种: 、 、 . 判断直线与圆的位置关系常见的有两种方法: ( 1 )代数法: ( 2 )几何法 : 利用圆心到直线的距离 d 和圆半径 r 的大小关系 : d < r  相交 , d = r  相切 , d > r  相离. 相离. 相切. 相交. 判别式 Δ= b 2 -4 ac. 2. 计算直线被圆截得的弦长的常用方法 ( 1 )几何方法 运用弦心距 ( 即圆心到直线的距离 ) 、弦长的一 - PowerPoint PPT Presentation

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要点梳理1. 直线与圆的位置关系 位置关系有三种: 、 、 . 判断直线与圆的位置关系常见的有两种方法:

( 1 )代数法: ( 2 )几何法 : 利用圆心到直线的距离 d 和圆半径 r 的大小关系 :d < r 相交 ,d=r 相切 ,d > r 相

离 .

§9.4 直线、圆的位置关系

基础知识 自主学习

相离 相交相切

判别式 Δ=b2-4ac

.

0

0

0

相离相切相交

2. 计算直线被圆截得的弦长的常用方法 ( 1 )几何方法 运用弦心距 ( 即圆心到直线的距离 ) 、弦长的一 半及半径构成直角三角形计算 . ( 2 )代数方法 运用韦达定理及弦长公式 |AB|= |xA-xB|=

说明:圆的弦长、弦心距的计算常用几何方法 .

21 k

.]4))[(1( 22BABA xxxxk

3. 求过点 P ( x0,y0 )的圆 x2+y2=r2 的切线方程

( 1 )若 P ( x0 , y0 )在圆 x2+y2=r2 上,

则以 P 为切点的圆的切线方程为: . ( 2 )若 P ( x0 , y0 )在圆 x2+y2=r2 外,则过 P

的切 线方程可设为: y-y0=k ( x-x0 ),利用待定系数

法求解 . 说明: k 为切线斜率,同时应考虑斜率不存在的 情况 .

x0x+y0y=r2

4. 圆与圆的位置关系的判定 设⊙ C1 :( x-a1 ) 2+ ( y-b1 ) 2=r ( r1 >

0 ) , ⊙C2:(x-a2)2+(y-b2)2=r (r2 > 0), 则有 :

|C1C2| > r1+r2 ⊙ C1 与⊙ C2 ;

|C1C2|=r1+r2 ⊙ C1 与⊙ C2 ;

|r1-r2| < |C1C2| < r1+r2 ⊙ C1 与⊙ C2 ;

|C1C2|=|r1-r2| ( r1≠r2 ) ⊙ C1 与⊙ C2 ;

|C1C2| < |r1-r2| ⊙ C1 与⊙ C2 .

21

22

相离外切

相交内切

内含

基础自测1. ( 2008· 陕西)直线 x-y+m=0 与圆 x2+y2- 2x-2=0 相切 , 则实数 m 等于 ( )

A. 或 - B.- 或 3

C.-3 或 D.-3 或 3 解析 将圆 x2+y2-2x-2=0 化为标准方程得 +y2=3, 直线与圆相切说明圆心到直线的距离等

于半径 , 则有 ∴m=-3 或 .

3

3 3 3 3

3 3 3 3

C

(x-1)2

.323,313

13

mm

3 3

2. 圆 x2+y2-4x=0 在点 P ( 1, )处的切线方程为( ) A.x+ y-2=0 B.x+ y-4=0 C.x- y+4=0 D.x- y+2=0 解析 圆方程为( x-2 ) 2+y2=4 ,圆心( 2 , 0 ), 半径为 2 ,点 P 在圆上,设切线方程为 y- =k(x-1),

即 kx-y-k+ =0,∴ 解得 k=

∴ 切线方程为 y- (x-1), 即 x- y+2=0.

D

3

3 ,21

322

k

kk.

33

33

3

3

3

3

3

3

3

3. ( 2009· 陕西理, 4 )过原点且倾斜角为 60° 的 直线被圆 x2+y2-4y=0 所截得的弦长为 ( ) A. B.2 C. D.2 解析 过原点且倾斜角为 60° 的直线方程为 x-y=0,

圆 x2+(y-2)2=4 的圆心( 0 , 2 )到直线的距离为 d=

因此弦长为

33 6

D

,113

203

.321422 22 dR

3

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 ( ) A.1 条 B.2 条 C.3 条 D.4 条 解析 ⊙ C1 :( x+1 ) 2+ ( y+1 ) 2=4 ,

圆心 C1 ( -1 , -1 ),半径 r1=2.

⊙C2 :( x-2 ) 2+ ( y-1 ) 2=4 ,圆心 C2 ( 2 ,

1 ),

半径 r2=2.

∴|C1C2|= ,∴ 0 < |C1C2| < r1+r2=4,

∴ 两圆相交,有两条公切线 .

B

13

5. 若圆 x2+y2=4 上仅有一个点到直线 x-y-b=0 的距离

为 1 ,则实数 b= .

解析 由已知可得,圆心到直线 x-y-b=0 的距离

为 3 ,

∴ =3 ,∴ b=±3 .

23

2

b 2

题型一 直线与圆的位置关系【例 1 】已知圆 x2+y2-6mx-2 ( m-1 ) y+10m2-2m- 24=0 ( m∈R ) . ( 1 )求证:不论 m 为何值,圆心在同一直线 l 上; ( 2 )与 l 平行的直线中,哪些与圆相交、相切、 相离; ( 3 )求证:任何一条平行于 l 且与圆相交的直线 被各圆截得的弦长相等 .

题型分类 深度剖析

用配方法将圆的一般方程配成标准方程,

求出圆心坐标,消去 m就得关于圆心的坐标间的关

系,就是圆心的轨迹方程;判断直线与圆相交、

相切、相离,只需比较圆心到直线的距离 d与圆半

径的大小即可;证明弦长相等时,可用几何法计

算弦长 .

思维启迪

( 1 )证明 配方得: (x-3m)2+ [ y- ( m-1 )] 2

=25 ,设圆心为( x , y ), 消去 m 得x-3y-3=0 ,则圆心恒在直线 l : x-3y-3=0 上 .( 2 )解 设与 l 平行的直线是 l1 : x-3y+b=0 ,

则圆心到直线 l1 的距离为

∵ 圆的半径为 r=5 ,∴ 当 d< r ,即 -5 -3<b<5 -3 时,直线与圆相交;当 d=r, 即 b=±5 -3 时,直线与圆相切;当 d > r ,即 b < -5 -3 或 b > 5 -3 时,直线与圆相离 .

,1

3

my

mx则

.10

3

10

)1(33 bbmmd

10 10

10

10 10

( 3 )证明 对于任一条平行于 l 且与圆相交的直

线 l1 : x-3y+b=0 ,由于圆心到直线 l1 的距离

d=

且 r 和 d 均为常量 .

∴ 任何一条平行于 l 且与圆相交的直线被各圆截

得的弦长相等 .

,10

3 b

222 dr 弦长

探究提高 判断直线与圆的位置关系可以看成它们构成的方程组有无实数解,也可以根据圆心到直线的距离与半径长的关系进行判断 .求圆的弦长有多种方法:一是直接求出直线与圆的交点坐标,再利用两点间的距离公式得出;二是不求交点坐标,利用一元二次方程根与系数的关系得出,即设直线的斜率为 k,直线与圆联立消去 y后所得方程两根为 x1 、 x2, 则弦长 d= ·|x1-x2|;

三是利用圆中半弦长、弦心距及半径构成的直角三角形来求 .对于圆中的弦长问题,一般利用第三种方法比较简捷 .本题所用方法就是第三种方法 .

21 k

知能迁移 1 m 为何值时,直线 2x-y+m=0 与圆 x2+y2=5.( 1 )无公共点;( 2 )截得的弦长为 2 ;( 3 )交点处两条半径互相垂直 . 解 ( 1 )由已知,圆心为 O ( 0 , 0 ),半径 r= , 圆心到直线 2x-y+m=0 的距离

∵ 直线与圆无公共点,∴ d > r, 即 ∴m > 5 或 m < -5. 故当 m > 5 或 m < -5 时,直线与圆无公共点 .

5

,5)1(2 22

mmd

,55

m

( 2 )如图所示,由平面几何垂径定理知

r2-d2=12 ,即 5- =1.得 m=±2 ,∴ 当 m=±2 时,直线被圆截得的弦长为 2.( 3 )如图所示,由于交点处两条半径互相垂直,∴ 弦与过弦两端的半径组成等腰直角三角形,

∴d= ,即

解得 m=±

故当 m=± 时,直线与圆在两交

点处的两条半径互相垂直 .

5

2m

5

5

r22

,522

5

m

.225

225

题型二 圆的切线及弦长问题【例 2 】已知点 M ( 3 , 1 ),直线 ax-y+4=0 及圆 (x-1)2+(y-2)2=4.( 1 )求过 M 点的圆的切线方程;( 2 )若直线 ax-y+4=0 与圆相切,求 a 的值;( 3 )若直线 ax-y+4=0 与圆相交于 A , B 两点,且 弦 AB 的长为 2 ,求 a 的值 .3

思维启迪

解 ( 1 )圆心 C ( 1 , 2 ),半径为 r=2,当直线的斜率不存在时,方程为 x=3.由圆心 C ( 1 , 2 )到直线 x=3 的距离 d=3-1=2=r知,此时,直线与圆相切 .当直线的斜率存在时,设方程为 y-1=k(x-3),即 kx-y+1-3k=0.

由题意知 解得 k= .

∴ 方程为 y-1= (x-3), 即 3x-4y-5=0.

故过 M 点的圆的切线方程为 x=3 或 3x-4y-5=0.

,21

3122

k

kk

43

43

( 2 )由题意有 解得 a=0 或 a= .

( 3 )∵圆心到直线 ax-y+4=0 的距离为

解得 a=- .

,21

422

a

a34

,1

22

a

a

,4232

1

2 22

2

a

a43

探究提高 求过一点的圆的切线方程,首先要判断此

点是否在圆上 .若在圆上 ,该点为切点;若不在圆上,

切线应该有两条,设切线的点斜式方程,用待定系数

法求解 .注意,需考虑无斜率的情况 .求弦长问题,

要充分运用圆的几何性质 .

知能迁移 2 已知点 A ( 1 , a ),圆 x2+y2=4. ( 1 )若过点 A 的圆的切线只有一条,求 a 的值及 切线方程; ( 2 )若过点 A 且在两坐标轴上截距相等的直线 被圆截得的弦长为 2 ,求 a 的值 . 解( 1 )由于过点 A 的圆的切线只有一条,则点 A 在圆上,故 12+a2=4 ,∴ a=± . 当 a= 时 ,A ( 1 , ) , 切线方程为 x+ y-4=0 ; 当 a=- 时 ,A ( 1,- ) , 切线方程为 x- y-4=0 , ∴a= 时,切线方程为 x+ y-4=0, a=- 时,切线方程为 x- y-4=0.

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

(2) 设直线方程为 x+y=b,

由于过点 A ,∴ 1+a=b , a=b-1.

又圆心到直线的距离 d=

∴ +3=4 ,∴ b=± ,∴a=± -1.

,2

b

2

2

b

2 2

题型三 圆与圆的位置关系【例 3 】已知两圆 x2+y2-2x-6y-1=0 和 x2+y2-10x- 12y+m=0. ( 1 ) m 取何值时两圆外切? ( 2 ) m 取何值时两圆内切? ( 3 )求 m=45 时两圆的公共弦所在直线的方程和 公共弦的长 . 利用两圆的连心线的长与两圆半径之 间的关系判断两圆的位置关系 .

思维启迪

解 两圆的标准方程为( x-1 ) 2+(y-3)2=11,(x-5)2+(y-6)2=61-m,圆心分别为 M ( 1 , 3 ), N ( 5 , 6 ),半径分别为 和 .( 1 )当两圆外切时,

解得 m=25+10 .( 2 )当两圆内切时,因定圆的半径 小于两圆圆心间距离 5 ,故只有 - =5 ,解得 m=25-10 .

11 m61

,6111)36()15( 22 m

11

11

m61 11 11

( 3 )两圆的公共弦所在直线方程为(x2+y2-2x-6y-1)-(x2+y2-10x-12y+45)=0,即 4x+3y-23=0,

∴ 公共弦长为

应注意两圆位置由圆心距和两半径的

和与差来确定,从而确定切线的条数 .求公共弦方

程时,只需将两圆方程相减即可 .

.7234

23334)11(2

2

222

探究提高

知能迁移 3 圆 O1 的方程为 x2+(y+1)2=4, 圆 O2 的圆

心 O2 ( 2 , 1 ) .

( 1 )若圆 O2 与圆 O1 外切 , 求圆 O2 的方程 , 并求内

公切线方程; ( 2 )若圆 O2 与圆 O1 交于 A 、 B 两点,且 |AB|=2 ,

求圆 O2 的方程 .

解 ( 1 )∵两圆外切, ∴|O1O2|=r1+r2 , r2=|O1O2|-r1=2 ( -1 ),

故圆 O2 的方程是 (x-2)2+(y-1)2=4( -1)2.

两圆的方程相减,即得两圆内公切线的方程 x+y+1-2 =0.

2

2

2

2

( 2 )设圆 O2 的方程为( x-2 ) 2+(y-1)2=r ,

∵ 圆 O1 的方程为: x2+(y+1)2=4, 此两圆的方程相

减,即得两圆公共弦 AB 所在直线的方程:4x+4y+r -8=0. ①作 O1H⊥AB ,则 |AH|= |AB|= , O1H= ,

由圆心( 0 , -1 )到直线①的距离得得 r =4 或 r =20,故圆 O2 的方程为

( x-2 ) 2+(y-1)2=4 或 (x-2)2+(y-1)2=20.

22

22

21

2 2

,224

1222

r

22

22

题型四 直线与圆的综合应用【例 4 】( 12 分)已知过点 A ( 0 , 1 )且斜率为k 的直线 l 与圆 C :( x-2 ) 2+(y-3)2=1 相交于 M 、N 两点 . ( 1 )求实数 k 的取值范围; ( 2 )求证: · 为定值; ( 3 )若 O 为坐标原点,且 · =12, 求 k 的值 .

AM

OM ON

AN

( 1)由于直线与圆 C相交于 M、 N两点,故利用直线与圆相交的条件即可求得 k的范围 .( 2) · =| |·| |cos 0° =| |·| | ,故而想到切割线定理即可证得结论 .( 3) · =x1x2+y1y2 ,联想根与系数的关系即

可解决 .

思维启迪

AM AN AM AN

AM AN

OM ON

( 1 )解 方法一 ∵直线 l 过点 A ( 0 , 1 )且斜率为 k ,∴ 直线 l 的方程为 y=kx+1. 2分将其代入圆 C :( x-2 ) 2+(y-3)2=1,得( 1+k2 ) x2-4(1+k)x+7=0. ①由题意: Δ= [ -4 ( 1+k )] 2-4× ( 1+k2 ) ×7 >0 ,

得 4 分

.374

374

k

方法二 同方法一得直线方程为 y=kx+1,即 kx-y+1=0. 2 分

又圆心到直线距离 d=

4 分( 2 )证明 设过 A 点的圆的切线为 AT , T 为切点,则 |AT|2=|AM|·|AN| ,|AT|2= ( 0-2 ) 2+ ( 1-3 ) 2-1=7 ,∴| |·| |=7. 6 分根据向量的运算: · =| |·| |·cos 0°=7 为定值 . 8 分

,1

22

1

13222

k

k

k

k

3

74

3

74,1

1

222

kk

kd 解得

AM AN

AM AN AM AN

( 3 )解 设 M ( x1 , y1 ), N ( x2 , y2 ),则由

①得

∴ · =x1x2+y1y2

= ( 1+k2 ) x1x2+k ( x1+x2 ) +1

=∴k=1 (代入①检验符合题意) . 12 分

,

1

71

44

221

221

kxx

k

kxx

10 分

OM ON

1281

)1(42

k

kk

探究提高 本题涉及的知识点很多,虽然含有向量,但只是用到了平面向量最基本的知识,最后还是很常规的用到点到直线的距离、根与系数的关系等方法,能否将问题合理地转换是解题的关键 .

已知圆 C : x2+y2+2x-4y+3=0.( 1 )若圆 C 的切线在 x 轴和 y 轴上的截距相等,求此切线的方程;( 2 )从圆 C 外一点 P ( x1,y1 )向该圆引一条切线,

切点为 M , O 为坐标原点,且有 |PM|=|PO| ,求使得 |PM| 取得最小值的点 P 的坐标 .

知能迁移 4

解( 1 )将圆 C 配方得( x+1 ) 2+ ( y-2 ) 2=2.① 当直线在两坐标轴上的截距为零时,设直线方

程为 y=kx, 由直线与圆相切得 即 k=2± ,从

而切线方程为 y= ( 2± ) x.② 当直线在两坐标轴上的截距不为零时,设直线方程为 x+y-a=0,由直线与圆相切得 x+y+1=0 或 x+y-3=0.( 2 )由 |PO|=|PM| 得 x +y =(x1+1)2+(y1-2)2

-2 2x1-4y1+3=0.

21

22

k

k

6 6

21

21

即点 P 在直线 l:2x-4y+3=0 上,当 |PM| 取最小值时即 |OP| 取得最小值,直线 OP⊥l ,∴ 直线 OP 的方程为 2x+y=0.

解方程组

得 P 点坐标为

,0342

,02

yx

yx

.53,

103

方法与技巧1. 过圆外一点 M 可以作两条直线与圆相切,其直线 方程的求法有两种:( 1 )用待定系数法设出直线方程,再利用圆心到 切线的距离等于半径列出关系式求出切线的斜率, 进而求得直线方程 .( 2 )用待定系数法设出直线方程,再利用直线与 圆相切时交点唯一列出关系式求出切线的斜率, 进而求得直线方程 .

思想方法 感悟提高

2. 若两圆相交时,把两圆的方程作差消去 x2 和 y2就

得到两圆的公共弦所在的直线方程 .

3. 求弦长时,常利用圆心到弦所在的直线的距离

求弦心距,再结合勾股定理求弦长 .

4. 求圆外一点 P 到圆 O 上任意一点距离的最小值为

|PO|-r, 最大值为 |PO|+r (其中 r 为圆 O 的半径) .

失误与防范

1. 求圆的弦长问题,注意应用圆的性质解题,即用

圆心与弦中点连线与弦垂直的性质,可以用勾股

定理或斜率之积为 -1列方程来简化运算 .

2.注意利用圆的性质解题,可以简化计算 . 例如,

求圆外一点到圆上任意一点的最小距离或最大

距离利用两点的距离减去或加圆半径就很简便 .

一、选择题1. ( 2009·重庆理, 1 )直线 y=x+1 与圆 x2+y2=1

的 位置关系是 ( ) A. 相切 B. 相交但直线不过圆心 C. 直线过圆心 D. 相离 解析 圆心到直线的距离 d= ∵d < r 且 d≠0, ∴ 直线与圆相交但不过圆心 .

定时检测

B

,122

21

2. ( 2008·辽宁理 , 3 )圆 x2+y2=1 与直线 y=kx+2

没有公共点的充要条件是 ( ) A.k∈(- , ) B.k∈(-∞,- )∪( ,+∞) C.k∈(- , ) D.k∈(-∞,- )∪( ,+∞) 解析 圆 x2+y2=1 的圆心为 O ( 0 , 0 ),则 O 到

直线 y-kx-2=0 的距离为

由于直线和圆没有公共点,因此

∴1+k2 < 4,∴ < k < .

2 2

2 2

33

33

C

.1

22k

,11

22

k

3 3

3. 设 O 为坐标原点, C 为圆( x-2 ) 2+y2=3 的圆心, 且圆上有一点 M ( x,y )满足 · =0 , 则 等于 ( )

A. B.

C. D. 解析 ∵ · =0 ,∴ OM⊥CM ,∴ OM 是 圆的切线 . 设 OM 的方程为 y=kx, 由

得 k=± ,即 =± .

xy

CM

33

33

33 或

3 33 或

D

CMOM

,31

22

k

k

3 xy

3

OM

4. 已知点 P ( x , y )是直线 kx+y+4=0 (k> 0) 上一动

点, PA 、 PB 是圆 C : x2+y2-2y=0 的两条切线, A 、 B 是切点,若四边形 PACB 的最小面积是 2 ,则 k 的 值为 ( ) A. B. C.2 D.2

22

21 2

解析 圆 C 的标准方程为 x2+(y-1)2=1,圆心 C ( 0 , 1 ),半径为 1 ,∴ |PC|2=|PA|2+1.又 S 四边形 PACB=2× ×|PA|×1=|PA| ,

∴ 当 |PA| 最小时,面积最小,而此时 |PC| 最小 .又 |PC| 最小为 C 到直线 kx+y+4=0 的距离

∴ 面积最小为 2 时,有 22=

解得 k=2 ( k> 0 ) .

21

,1

52

k

d

,11

52

2

k

答案 D

5. 过点( 0 , -1 )作直线 l 与圆 x2+y2-2x-4y-20=0 交于

A 、 B 两点,如果 |AB|=8 ,则直线 l 的方程为( ) A.3x+4y+4=0 B.3x-4y-4=0 C.3x+4y+4=0 或 y+1=0 D.3x-4y-4=0 或 y+1=0

解析 圆: (x-1)2+(y-2)2=25,易知直线斜率存在,设 l:y+1=k(x-0) ,即 kx-y-1=0 ,

圆心( 1 , 2 )到 l 的距离 d=

由 +42=52, 得 4k2+3k=0,

∴k=0 或 k=- ,当 k=0 时, l:y=-1;

当 k=- 时, l:3x+4y+4=0.

答案 C

.1

32

k

k

2

2)1

3(

k

k

4

3

4

3

6. 已知直线 x+y=a 与圆 x2+y2=4 交于 A 、 B 两点 , 且 | + |=| - |, 其中 O 为坐标原点,则实数 a 的值为 ( ) A.2 B.±2 C.-2 D.± 解析 如图,作平行四边形 OADB , 则 + = , - = , ∴| |=| |. 又 | |=| | , ∴ 四边形 OADB 为正方形, 易知 | | 为直线在 y 轴上的截距的绝对值,∴ a=±

2.

2

B

OA OB OA OB

OA OB OD

OD

OA OB BA

BA

OA OB

OA

二、填空题

7. 若直线 ax+by=1 与圆 x2+y2=1 相切,则实数 ab 的

值范围是 .

解析 圆心( 0,0 )到直线的距离

∴a2+b2=1.∴|ab|≤

,11

22

bad

.2

1

2

22

ba

.21

21 ab

2

1,2

1

8. ( 2009· 四川理, 14 )若⊙ O : x2+y2=5 与⊙O1:

(x-m)2+y2=20(m∈R) 相交于 A 、 B 两点,且两圆 在点 A 处的切线互相垂直,则线段 AB 的长度是 .

解析 如图所示,在 Rt△OO1A 中,

OA= , O1A=2 ,∴ OO1=5 ,

∴AC=

∴AB=4.

4

5 5

,25

525

9. ( 2009·天津理, 14 )若圆 x2+y2=4 与圆 x2+y2+

2ay-6=0(a > 0) 的公共弦的长为 2 , 则 a= .

解析 x2+y2+2ay=6,x2+y2=4 ,两式相减得 y= .

联立 消去 y 得 x2= (a > 0).

∴ 解得 a=1.

13

a

1

,4

,1

22 yx

ay

2

2 14

a

a

,3214

22

a

a

三、解答题10. 自点 A ( -3 , 3 )发出的光线 l射到 x 轴上,

被 x 轴 反射,其反射光线所在直线与圆 x2+y2-4x-4y+7=0 相切,求光线 l 所在直线的方程 . 解 已知圆( x-2 ) 2+(y-2)2=1 关 于 x 轴的对称圆 C′的方程为 ( x-2 ) 2+(y+2)2=1, 如图所示 . 可设光线 l 所在直线方程为 y-3=k(x+3) ,

∵ 直线 l 与圆 C′相切,

∴ 圆心 C′( 2 , -2 )到直线 l 的距离

解得 k=- 或 k=- .

∴光线 l 所在直线的方程为

3x+4y-3=0 或 4x+3y+3=0.

,11

552

k

kd

4

33

4

11. 设圆上的点 A ( 2 , 3 )关于直线 x+2y=0 的对称点

仍在圆上 , 且与直线 x-y+1=0 相交的弦长为 2 , 求圆的方程 . 解 用待定系数法求圆的方程, 设圆的方程为( x-a ) 2+ ( y-b ) 2=r2. 则所求圆的圆心为( a , b ),半径为 r. ∵ 点 A ( 2 , 3 )关于直线 x+2y=0 的对称点 A′ 仍 在这个圆上,∴圆心( a,b )在直线 x+2y=0 上, ∴a+2b=0 , ① ( 2-a ) 2+(3-b)2=r2. ② 又直线 x-y+1=0 截圆所得的弦长为 2 ,

∴r2- ③

2

2

.)2(2

1 2

2

ba

解由方程①、②、③组成的方程组得:

∴ 所求圆的方程为( x-6)2+(y+3)2=52 或( x-14 ) 2+(y+7)2=244.

.244

,7

,14

,52

,3

,6

22 r

b

a

r

b

a

12. 如右图所示,已知圆 C1:x2+y2-2mx-2ny+m2-1

=0 和圆 C2 : x2+y2+2x+2y

-2=0 交于 A 、 B 两点且这 两点平分圆 C2 的圆周 .

求圆 C1 的圆心 C1 的轨迹方程,并求出当圆 C1 的

半径最小时圆 C1 的方程 .

解 圆 C1 :( x-m ) 2+ ( y-n ) 2=n2+1 ,

圆 C2 :( x+1 ) 2+ ( y+1 ) 2=4 ,

而 C1C2⊥AB 且 AB 为圆 C2 直径 .

∴|AC2|= =2 ,又 |AC1|2= =1+n2 ,

|AC2|2=4 , |C1C2|2= ( m+1 ) 2+ ( n+1 ) 2.

∴ ( m+1 ) 2=-2 ( n+2 )即为点 C1 的轨迹方程 .

又 -2 ( n+2 )≥ 0 , n≤-2 ,当 n=-2 时, m=-1 , = ,此时圆 C1 的方程为( x+1 ) 2+(y+2)2=5.

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