
?第11講 圓與圓的位置關(guān)系
【題型歸納目錄】
題型一:判斷圓與圓的位置關(guān)系
題型二:求兩圓的交點
題型三:由圓的位置關(guān)系確定參數(shù)
題型四:求兩圓的公共弦方程、公共弦長
題型五:圓的公切線條數(shù)
題型六:圓的公切線方程
題型七:圓系問題
【知識點梳理】
知識點一:圓與圓的位置關(guān)系
1、圓與圓的位置關(guān)系:
(1)圓與圓相交,有兩個公共點;
(2)圓與圓相切(內(nèi)切或外切),有一個公共點;
(3)圓與圓相離(內(nèi)含或外離),沒有公共點.
2、圓與圓的位置關(guān)系的判定:
(1)代數(shù)法:
判斷兩圓的方程組成的方程組是否有解.
有兩組不同的實數(shù)解時,兩圓相交;
有一組實數(shù)解時,兩圓相切;
方程組無解時,兩圓相離.
(2)幾何法:
設(shè)的半徑為,的半徑為,兩圓的圓心距為.
當時,兩圓相交;
當時,兩圓外切;
當時,兩圓外離;
當時,兩圓內(nèi)切;
當時,兩圓內(nèi)含.
知識點詮釋:
判定圓與圓的位置關(guān)系主要是利用幾何法,通過比較兩圓的圓心距和兩圓的半徑的關(guān)系來確定,這種方法運算量小.也可利用代數(shù)法,但是利用代數(shù)法解決時,一是運算量大,二是方程組僅有一解或無解時,兩圓的位置關(guān)系不明確,還要比較兩圓的圓心距和兩圓半徑的關(guān)系來確定.因此,在處理圓與圓的位置關(guān)系時,一般不用代數(shù)法.
3、兩圓公共弦長的求法有兩種:
方法一:將兩圓的方程聯(lián)立,解出兩交點的坐標,利用兩點間的距離公式求其長.
方法二:求出公共弦所在直線的方程,利用勾股定理解直角三角形,求出弦長.
4、兩圓公切線的條數(shù)
與兩個圓都相切的直線叫做兩圓的公切線,圓的公切線包括外公切線和內(nèi)公切線兩種.
(1)兩圓外離時,有2條外公切線和2條內(nèi)公切線,共4條;
(2)兩圓外切時,有2條外公切線和1條內(nèi)公切線,共3條;
(3)兩圓相交時,只有2條外公切線;
(4)兩圓內(nèi)切時,只有1條外公切線;
(5)兩圓內(nèi)含時,無公切線.
【典例例題】
題型一:判斷圓與圓的位置關(guān)系
【例1】(2023·安徽·高二池州市第一中學(xué)校聯(lián)考階段練習)圓與圓的位置關(guān)系是(????)
A.外離 B.外切 C.相交 D.內(nèi)切
【答案】C
【解析】兩圓化為標準形式,可得與圓,
可知半徑,,于是,
而,故兩圓相交,
故選:.
【對點訓(xùn)練1】(2023·山東日照·高二??茧A段練習)兩圓和的位置關(guān)系是( )
A.外離 B.外切 C.相交 D.內(nèi)切
【答案】B
【解析】由化簡得,圓心為,,
由化簡得,圓心為,,
兩圓心的距離為,
明顯地,,所以,兩圓的位置關(guān)系是外切.
故選:B.
【對點訓(xùn)練2】(2023·天津北辰·高二天津市第四十七中學(xué)??茧A段練習)設(shè)圓,圓,則圓,的位置(????)
A.內(nèi)切 B.相交 C.外切 D.外離
【答案】D
【解析】圓,化為,圓心為,半徑為;
圓,化為,圓心為,半徑為;
兩圓心距離為:,
,
圓與外離,
故選:D.
題型二:求兩圓的交點
【例2】(2023·全國·高二專題練習)圓心在直線x﹣y﹣4=0上,且經(jīng)過兩圓x2+y2﹣4x﹣3=0,x2+y2﹣4y﹣3=0的交點的圓的方程為(????)
A.x2+y2﹣6x+2y﹣3=0 B.x2+y2+6x+2y﹣3=0
C.x2+y2﹣6x﹣2y﹣3=0 D.x2+y2+6x﹣2y﹣3=0
【答案】A
【解析】由解得兩圓交點為與
因為,所以線段的垂直平分線斜率;MN中點P坐標為(1,1)
所以垂直平分線為y=﹣x+2
由
解得x=3,y=﹣1,所以圓心O點坐標為(3,﹣1)
所以r
所以所求圓的方程為(x﹣3)2+(y+1)2=13即:x2+y2﹣6x+2y﹣3=0
故選:A
【對點訓(xùn)練3】(2023·重慶永川·高二重慶市永川北山中學(xué)校校考期末)平面直角坐標系xOy中,P為圓C1:上的動點,過點P引圓:的切線,切點為T,則滿足的點P有(????)
A.4個 B.3個 C.2個 D.1個
【答案】C
【解析】設(shè)點的坐標為,則①,
由已知圓的圓心的坐標為,半徑為1,
所以,,
因為,
所以,
化簡可得②,
聯(lián)立①②可得,或,
所以點的坐標為或,
故滿足的點P有2個,
故選:C.
題型三:由圓的位置關(guān)系確定參數(shù)
【例3】(2023·高二課時練習)若圓與圓外切,則=(????)
A.21 B.19 C.9 D.
【答案】C
【解析】依題意可得圓與圓的圓心分別為,,則,
又,且兩圓外切,則,得到,解得.
故選:C.
【對點訓(xùn)練4】(2023·寧夏吳忠·高二青銅峽市高級中學(xué)??计谥校┤簦?,且,則r的取值范圍是(????)
A.(0,] B.(0,1] C.(0,] D.[0,2]
【答案】C
【解析】由知,,
所以圓與圓內(nèi)切或內(nèi)含,且圓為大圓,
所以,
所以.
故選:C.
【對點訓(xùn)練5】(2023·貴州黔東南·高二凱里一中??计谀┮阎獔A與圓有兩個交點,則的取值范圍是(????)
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由題意知,圓心與圓心,
則圓心距,
因為圓與圓有兩個交點,
則圓與圓相交,
則,
解得.
故選:B.
題型四:求兩圓的公共弦方程、公共弦長
【例4】(2023·福建福州·高二福建省福州高級中學(xué)校考期中)圓:與圓:的公共弦長為________.
【答案】
【解析】由題意可知,兩圓方程相減可得公共弦方程為,
圓的標準方程為,其圓心,半徑;
圓心到公共弦的距離
所以公共弦長為.
故答案為:
【對點訓(xùn)練6】(2023·黑龍江大慶·高二大慶實驗中學(xué)??计谀﹫A與圓的公共弦所在直線方程為___________.
【答案】
【解析】圓的圓心為,半徑為,
圓的圓心為,半徑為,
則,則兩圓相交,
故將兩圓方程相減可得:,即,
即圓與圓的公共弦所在直線方程為,
故答案為:
【對點訓(xùn)練7】(2023·湖南長沙·高二長郡中學(xué)??计谀﹫A與圓的公共弦所在直線的方程為________.
【答案】
【解析】聯(lián)立兩圓的方程得,
兩式相減并化簡,得,
所以兩圓公共弦所在直線的方程為.
故答案為:.
【對點訓(xùn)練8】(2023·全國·高二合肥市第六中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試)圓與圓的公共弦長為______.
【答案】/
【解析】由題意可知,兩圓方程相減可得公共弦方程為,
圓的標準方程為,其圓心,半徑;
圓心到公共弦的距離
所以公共弦長為.
故答案為:
題型五:圓的公切線條數(shù)
【例5】(2023·高二課時練習)已知兩圓,,當圓與圓有且僅有兩條公切線時,則的取值范圍________.
【答案】
【解析】若圓C1與圓C2有且僅有兩條公切線時,則兩圓相交,
圓心C1,半徑R=2,圓C2,半徑r,
則,
若兩圓相交,則滿足,即,
得,
故答案為:
【對點訓(xùn)練9】(2023·廣東·高二統(tǒng)考期末)已知點,,為平面上的動直線,點A,B到直線的距離分別為1,3,則這樣的直線有______條.
【答案】4
【解析】到點A的距離為1的直線即該直線與以A為圓心,1為半徑的圓相切;
到點B的距離為3的直線即該直線與以B為圓心,3為半徑的圓相切;
由于,即兩圓相離,如圖所示,故公切線的條數(shù)為4條,
即點A,B到直線的距離分別為1,3的直線有4條,
故答案為:4.
【對點訓(xùn)練10】(2023·上海普陀·高二上海市晉元高級中學(xué)??计谀┢矫嬷苯亲鴺讼祪?nèi),點到直線的距離分別為4和9,則滿足條件的直線有__________條.
【答案】3
【解析】由已知可把直線l看成是以為圓心,4為半徑的圓的切線,
同時是以為圓心,9為半徑的圓的切線,
由于兩圓圓心距,所以兩圓相外切,
根據(jù)外切的兩圓的公切線有3條可知,滿足條件的直線有3條.
故答案為:3.
【對點訓(xùn)練11】(2023·湖北襄陽·高二襄陽四中??奸_學(xué)考試)圓與圓的公切線共有__________條
【答案】4
【解析】由,
所以該圓的圓心坐標為,半徑為2,
,
所以該圓的圓心坐標為,半徑為1,
所以該兩圓圓心距為4,兩圓半徑和為3,
因為,所以兩圓的位置關(guān)系是外離,
故兩圓的公切線共有4條.
故答案為:4.
題型六:圓的公切線方程
【例6】(2023·江西南昌·高二校考階段練習)如圖,圓和圓的圓心分別為、,半徑都為,寫出一條與圓和圓都相切的直線的方程:_________
【答案】(或或)(答案不唯一)
【解析】如下圖所示:
因為圓和圓的圓心分別為、,半徑都為,且,
所以,圓和圓外切,易知這兩個圓的切點為,且軸,
所以,這兩個圓的公切線共條,設(shè)這三條切線分別為、、,
其中,切線過點,且軸,則直線的方程為,
設(shè)切線分別切圓、圓于點、,連接、,
因為,且,,所以,,
故四邊形為矩形,故,
易知直線的方程為,且直線與直線間的距離為,
結(jié)合圖形可知,直線的方程為,同理可知,直線的方程為.
故答案為: (或或).(答案不唯一)
【對點訓(xùn)練12】(2023·河南·高二臨潁縣第一高級中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試)寫出與圓和圓都相切的一條直線的方程:__________.
【答案】(答案不唯一)
【解析】由圓,圓,
,可知它們外切,
所以兩圓的方程作差即可得內(nèi)公切線的方程為.
又直線的方程為,兩圓半徑相等,
故可設(shè)外公切線的方程為,
因為圓心到外公切線距離為,
所以或,即兩條外公切線的方程分別為和.
故答案為:(答案不唯一)
【對點訓(xùn)練13】(2023·重慶沙坪壩·高二重慶八中校考期末)寫出與圓和都相切的一條直線的方程__________.
【答案】///
【解析】因為圓的圓心為,半徑
圓的圓心為,半徑
又因為
所以圓與圓相離,所以有4條公切線.
畫圖為:
易得或是圓和的公切線
設(shè)另兩條公切線方程為:
圓到直線的距離為
圓到直線的距離為
所以
所以或
或
當時
所以,切線方程為
當時
所以
所以
所以或
當時,切線方程為
當時,切線方程為
故答案為:或或或
題型七:圓系問題
【例7】過圓與的交點,且圓心在直線上的圓的方程是_______.
【答案】
【解析】
設(shè)圓的方程為,
則,
即,所以圓心坐標為,
把圓心坐標代入,可得,
所以所求圓的方程為.
故答案為:.
【對點訓(xùn)練14】已知圓與圓相交于A、B兩點.
(1)求公共弦AB所在直線方程;
(2)求過兩圓交點A、B,且過原點的圓的方程.
【解析】(1),①
,②
①-②得
即公共弦AB所在直線方程為.
(2)設(shè)圓的方程為
即
因為圓過原點,所以,
所以圓的方程為
【對點訓(xùn)練15】已知圓.求證:對任意不等于的實數(shù),方程是通過兩個已知圓交點的圓的方程.
【解析】若是圓、圓的交點坐標,則且,
所以必在上,
又,
所以,則在時,方程表示圓,
綜上,對任意不等于的實數(shù),方程是通過兩個已知圓交點的圓的方程.
【對點訓(xùn)練16】已知圓和圓.
(1)求證:兩圓相交;
(2)求過點,且過兩圓交點的圓的方程.
【解析】(1)證明:∵圓,即,表示以為圓心,半徑等于2的圓,圓,即,表示以為圓心,半徑等于1的圓,所以兩圓的圓心距,大于兩圓的半徑之差且小于兩圓的半徑之和,故兩圓相交.
(2)設(shè)過兩圓交點的圓的方程為.
把點代入,求得.
故所求圓的方程為,
即.
【過關(guān)測試】
一、單選題
1.(2023·高二課時練習)若圓與圓有公共點,則滿足的條件是(????)
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由得,
兩圓圓心之間的距離為=.
∵兩圓有公共點,∴,
∴,
即,∴,
故選:C.
2.(2023·江蘇鹽城·高二統(tǒng)考期末)在坐標平面內(nèi),與點距離為,且與點距離為的直線共有(????)
A.1條 B.2條 C.3條 D.4條
【答案】A
【解析】當直線的斜率不存在時,直線滿足與點距離為,且與點距離為,
以點為圓心,為半徑的圓的方程為,
以點為圓心,為半徑的圓的方程為,
因為,則兩圓相內(nèi)切,
故兩圓的公切線有且僅有條,即,
故在坐標平面內(nèi),與點距離為,且與點距離為的直線共有條.
故選:A
3.(2023·福建寧德·高二統(tǒng)考期中)圓與圓的位置關(guān)系是(????)
A.相切 B.相交 C.內(nèi)含 D.外離
【答案】B
【解析】圓的圓心,半徑,
圓的圓心,半徑,
于是,
所以兩圓相交.
故選:B
4.(2023·浙江嘉興·高二統(tǒng)考期末)已知圓:與圓:有公共點,則的取值范圍為(????)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由題知:,,,,
.
因為和有公共點,所以,
解得.
故選:C
5.(2023·浙江麗水·高二統(tǒng)考期末)若圓與圓外切,則實數(shù)(????)
A.-1 B.1 C.1或4 D.4
【答案】D
【解析】由條件化簡得,即兩圓圓心為,
設(shè)其半徑分別為,,所以有.
故選:D
6.(2023·河南洛陽·高二統(tǒng)考期末)已知點P為直線上的一點,M,N分別為圓:與圓:上的點,則的最小值為(????)
A.5 B.3 C.2 D.1
【答案】B
【解析】如圖所示,由圓,可得圓心,半徑為,
圓,可得圓心,半徑為,
可得圓心距,
如圖,,
所以,
當共線時,取得最小值,
故的最小值為.
??
故選:B
7.(2023·高二課時練習)若兩圓和圓相交,則a的取值范圍是(????)
A. B.或
C. D.或
【答案】B
【解析】圓與圓相交,
兩圓的圓心距大于兩圓的半徑之差的絕對值且小于半徑之和,
即,所以.
解得或.
故選:B
8.(2023·廣西河池·高二統(tǒng)考期末)已知點是圓上的一點,過點作圓的切線,則切線長的最小值為(????)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】切線長,所以當取得最小值時,切線長取得最小值.當 共線且點在之間時,
最小,由于,所以min,
所以.
故選:.
??
二、多選題
9.(2023·浙江·高二校聯(lián)考階段練習)已知圓的方程為,下列結(jié)論正確的是(????)
A.該圓的面積為 B.點在該圓內(nèi)
C.該圓與圓相離 D.直線與該圓相切
【答案】BD
【解析】,可知圓心為,半徑;
對于A:由圓的半徑,得該圓的面積為,故A錯誤;
對于B:因為,所以點在該圓內(nèi),故B正確;
對于C:圓的圓心為,半徑為1,
因為兩圓心距離為,且,所以兩圓相交,故C錯誤;
對于D:圓心到直線的距離,
所以直線與該圓相切,故D正確,
故選:BD.
10.(2023·甘肅蘭州·高二蘭大附中??茧A段練習)已知圓和圓,則下列結(jié)論正確的是(????)
A.圓與圓外切
B.直線與圓相切
C.直線被圓所截得的弦長為2
D.若分別為圓和圓上一點,則的最大值為10
【答案】ACD
【解析】圓化為,圓心坐標為,半徑為2,
圓化為,圓心坐標為,半徑為3.
因為兩個圓的圓心距為,等于兩個圓半徑的和,所以兩個圓外切,正確.
圓的圓心到直線的距離為,所以直線與圓不相切,錯誤.
圓的圓心到直線的距離為,直線被圓所截得的弦長為,C正確.
若分別為圓和圓上一點,則的最大值為,正確.
故選:ACD
11.(2023·廣東湛江·高二湛江二十一中校考期中)設(shè),圓與圓的位置關(guān)系可能是(????)
A.內(nèi)切 B.相交 C.外切 D.外離
【答案】AB
【解析】由題意已知兩圓圓心距為,半徑分別為,
,因此,也可能,∴兩圓相交或內(nèi)切或內(nèi)含,
故選:AB.
12.(2023·福建福州·高二校聯(lián)考期末)已知圓,則下列說法正確的是(????)
A.圓C的半徑為18
B.圓C截x軸所得的弦長為
C.圓C與圓相外切
D.若圓C上有且僅有兩點到直線的距離為1,則實數(shù)m的取值范圍是
【答案】BC
【解析】A:將一般式配方可得:,A錯;
B:圓心到x軸的距離為2,弦長為,B對;
C:由題意,,所以圓C與圓外切,C對;
D: 圓C上有且僅有兩點到直線的距離為1,d表示圓心與直線的距離,
,則,解之: ,D錯;
故選:BC.
三、填空題
13.(2023·全國·高二衛(wèi)輝一中校聯(lián)考階段練習)已知圓:過圓:的圓心,則兩圓相交弦的方程為______.
【答案】
【解析】圓:的圓心坐標為,
因為圓過圓的圓心,所以,
所以,所以:,
兩圓的方程相減可得相交弦方程為.
故答案為:.
14.(2023·高二課時練習)到點、的距離分別為和的直線有________條.
【答案】
【解析】到點的距離為3的直線是以為圓心,為半徑的圓的切線;
同理,到點的距離為的直線是以為圓心,半徑為的圓的切線,
所以滿足題設(shè)條件的直線是這兩圓的公切線,
而這兩圓的圓心距,則,
所以圓和圓外離,因此它們的公切線有條,即滿足條件的直線有條.
故答案為:.
15.(2023·四川資陽·高二四川省資陽中學(xué)??计谥校┮阎獔A與圓恰有兩條公切線,則實數(shù)的取值范圍________.
【答案】
【解析】由,即,
可知圓的圓心為,半徑為;
因為圓與圓恰有兩條公切線,所以圓與圓相交,
則,∵,
解得:,即的取值范圍是.
故答案為:.
16.(2023·高二單元測試)已知圓和圓的公共弦所在直線恒過定點M,且點M在直線 上,則的最小值為_____.
【答案】
【解析】由圓和圓,
兩式相減,可得公共弦的方程為,即,
聯(lián)立方程組,解得,即公共弦恒過點,
又由點在直線上,可得在 上,
因為可以看出點到原點的距離,
又因為原點到直線的距離為,
即的最小值為.
故答案為:.
四、解答題
17.(2023·廣東深圳·高二深圳中學(xué)??计谥校┮阎獔AC的圓心為,且與直線相切.
(1)求圓C的方程;
(2)求圓C與圓的公共弦的長.
【解析】(1)由題意得圓C的半徑為,
故圓C的方程為;
(2)圓和的圓心距為,
而,即兩圓相交,
將和相減得,
圓的圓心到的距離為,
故兩圓的公共弦長為.
18.(2023·黑龍江大慶·高二大慶實驗中學(xué)校考期末)過點可以作兩條直線與圓相切,切點分別為
(1)求實數(shù)的取值范圍.
(2)當時,存在直線嗎?若存在求出直線方程,若不存在說明理由.
【解析】(1)由題意可知,點在圓外,即,解得.
又因為圓,即,
所以,即或,
綜上,實數(shù)的取值范圍是.
(2)當時,,
即,所以圓心,
因為與圓相切,所以四點共圓且以為直徑.
設(shè)過四點的圓上一點,
則,即,即
所以過過四點的圓的方程為,
兩圓方程相減得,
于是直線的方程為.
19.(2023·四川成都·高二??茧A段練習)如圖,圓,點為直線上一動點,動點P引圓M的兩條切線,切點分別為A、B.
(1)若,求兩條切線所在的直線方程;
(2)求線段AB的最小值;
(3)求直線AB的方程,并寫出直線AB所經(jīng)過的定點的坐標.
【解析】(1)設(shè)圓M的過點P的切線方程為,即.
數(shù)到直線的距離 解得 或
則切線方程為和.
(2)(2)連接PM,AB交于點N,
設(shè),則,
在中, ,
由,則,有 ,
所以.
(3),, ,
故以P為圓心,以為半徑的圓P的方程為,
兩圓相減,可得為圓P和圓M的公共弦AB所在直線方程,
即,所以直線AB過定點
20.(2023·福建莆田·高二莆田一中??计谀?)已知圓與圓.證明圓與圓相交;并求兩圓公共弦所在直線的方程;
(2)求圓心既在第一象限又在直線上,與x軸相切,且被直線截得的弦長為的圓的方程.
【解析】(1)證明:圓的圓心為,半徑為,
圓化為標準方程,
所以圓心為,半徑為,
所以,
因為,
所以圓與圓相交.
由圓與圓,
將兩圓方程相減,可得,即,
所以兩圓公共弦所在直線的方程為.
(2)設(shè)所求圓圓心為,,,半徑為,
則圓心到直線的距離為,
由題意,可得,解得,,,
故所求圓的方程為.
21.(2023·山東東營·高二統(tǒng)考期末)已知圓C與圓M:相外切,且圓心C與點關(guān)于直線l:對稱.
(1)求圓C的標準方程;
(2)求經(jīng)過點圓C的切線的方程.
【解析】(1)因為,故點在直線上,
故點關(guān)于直線的對稱點是其本身,
故圓心坐標為,
因為圓C與圓M:相外切,設(shè)圓C的半徑為,
所以,解得:,
故圓C的標準方程為;
(2)當切線斜率不存在時,即,
此時圓心到的距離為3,等于半徑,故滿足相切關(guān)系,
當切線斜率存在時,設(shè)為,
則圓心到直線的距離,
解得:,
故切線方程為,即,
所以切線方程為或.
22.(2023·湖南衡陽·高二衡陽市一中??茧A段練習)已知兩個定,,動點滿足.設(shè)動點的軌跡為曲線,直線:.
(1)求曲線的軌跡方程;
(2)若與曲線交于不同的C,D兩點,且(O為坐標原點),求直線的斜率;
(3)若,Q是直線上的動點,過Q作曲線E的兩條切線QM,ON,切點為M,N,探究:直線MN是否過定點,若有,請求出該定點,否則說明理由.
【解析】(1)設(shè),由,
得,
整理即.
(2)易知為等腰直角三角形,
點到直線的距離為,
即,故.
(3)設(shè),則,
,
故以為圓心,為半徑的圓的方程
為,
將的方程與曲線的方程相減,得
,
即對恒成立,
由,得,
故直線過定點.
這是一份第14講 拋物線(七大題型)-暑假高一升高二數(shù)學(xué)銜接知識自學(xué)講義(蘇教版),文件包含第14講拋物線七大題型解析版docx、第14講拋物線七大題型原卷版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共54頁, 歡迎下載使用。
這是一份第13講 雙曲線(十大題型)-暑假高一升高二數(shù)學(xué)銜接知識自學(xué)講義(蘇教版),文件包含第13講雙曲線十大題型解析版docx、第13講雙曲線十大題型原卷版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共75頁, 歡迎下載使用。
這是一份第12講 橢圓(十大題型)-暑假高一升高二數(shù)學(xué)銜接知識自學(xué)講義(蘇教版),文件包含第12講橢圓十大題型解析版docx、第12講橢圓十大題型原卷版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共66頁, 歡迎下載使用。
注冊成功