
1. 掌握直線與圓的三種位置關(guān)系:相交、相切、相離.2. 會(huì)用代數(shù)法和幾何法來(lái)判斷直線與圓的三種位置關(guān)系;3. 能運(yùn)用直線與圓的位置關(guān)系,求解圓的弦長(zhǎng)與切線方程.
情境導(dǎo)學(xué):“大漠孤煙直,長(zhǎng)河落日?qǐng)A”,這是唐代詩(shī)人王維的詩(shī)句. 它描述了黃昏日落時(shí)分塞外特有的景象.從日落這種自然現(xiàn)象中可以抽象出哪些基本的幾何圖形呢?它們有哪些位置關(guān)系呢?
知識(shí)點(diǎn) 1:直線與圓的位置關(guān)系
思考:如何用直線的方程和圓的方程判斷它們之間的位置關(guān)系?
回顧:在初中,是怎樣判斷直線與圓的位置關(guān)系?
問(wèn)題 1:已知直線 l:3x + y – 6 = 0 和圓心為 C 的圓:x2 + y2 – 2y – 4 = 0,試判斷直線 l 與圓 C 的位置關(guān)系.
分析:根據(jù)初中知識(shí),可通過(guò)兩種方法判斷: ① 直線與圓的公共點(diǎn)個(gè)數(shù);② 圓心到直線的距離 d 與半徑 r 的大小關(guān)系;
方法 ①:直線與圓的交點(diǎn)個(gè)數(shù):可轉(zhuǎn)化為直線方程與圓方程的解得個(gè)數(shù);
因?yàn)?Δ = (– 3)2 – 4×1×2 = 1 > 0,所以直線 l 與圓 C 相交,且有兩個(gè)公共點(diǎn).
判斷直線 l:3x + y – 6 = 0 與圓:x2 + y2 – 2y – 4 = 0 的位置關(guān)系.
方法 ②:將圓化為標(biāo)準(zhǔn)形式,求出圓心坐標(biāo)與半徑,再求出圓心到直線 l 的距離 d 與半徑 r 的比較大小即可;
將圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式得:(x – 0)2 + (y – 1)2 = 5,
思考:類比初中的方法,說(shuō)說(shuō)用方程判斷直線與圓的位置關(guān)系有什么優(yōu)點(diǎn)? 問(wèn)題 1 中兩種解法的差異是什么?
側(cè)重于“坐標(biāo)”與“方程”
側(cè)重于圖形的幾何性質(zhì),步驟較簡(jiǎn)潔
判斷直線與圓的位置關(guān)系的方法
例 1:已知直線方程 mx – y – m – 1 = 0,圓的方程 x2 + y2 – 4x – 2y + 1 = 0. 當(dāng) m 為何值時(shí),圓與直線:(1)有兩個(gè)公共點(diǎn);(2)只有一個(gè)公共點(diǎn);(3)沒(méi)有公共點(diǎn).
解:代數(shù)法、幾何法任選一種解答即可.
已知圓的方程可化為 (x – 2)2 + (y – 1)2 = 4,即圓心為 C (2,1),半徑 r = 2;
例 2:若直線 2x – y + 2 = 0 與圓 (x – 1)2 + (y – 2)2 = 4 相交,求直線被圓截得的弦長(zhǎng).
解:由圓的方程得:圓心坐標(biāo)為 (1,2),半徑為 2;
思考:說(shuō)說(shuō)如何用代數(shù)法求解直線被圓截得的弦長(zhǎng)?
知識(shí)點(diǎn) 2:圓的弦長(zhǎng)與切線方程的求解
例 3:過(guò)點(diǎn) P (2,1) 作圓 O:x2 + y2 = 1 的切線 l,求此切線 l 的方程.
解法 1:由題意可知,切線斜率 k 存在,則切線 l 的方程為: y – 1 = k(x – 2),即 kx – y + 1 – 2k = 0;
因此,所求切線 l 的方程為 y = 1 或 4x – 3y – 5 = 0.
過(guò)點(diǎn) P (2,1) 作圓 O:x2 + y2 = 1 的切線 l,求此切線 l 的方程.
解法 2:由題意可知,切線斜率 k 存在,則切線 l 的方程為:y – 1 = k(x – 2);
變式:過(guò)點(diǎn) P (1,2) 作圓 O:x2 + y2 = 1 的切線 l,求此切線 l 的方程.
解:① 當(dāng)切線 l 的斜率存在時(shí):設(shè)切線 l 的方程為:y – 2 = k(x – 1);
因此,所求切線 l 的方程為 3x – 4y + 5 = 0;
即 kx – y + 2 – k = 0;
綜上,切線 l 的方程為 x = 1 或 3x – 4y + 5 = 0.
② 當(dāng)切線 l 的斜率不存在時(shí):此時(shí)直線 x = 1 也符合題意;
2. 過(guò)點(diǎn) P (1,0) 作圓 O:x2 + y2 = 1 的切線 l,求此切線 l 的方程.
解:將點(diǎn) P 代入圓 O 的方程得:點(diǎn) P 在圓上,故只有一條切線;
所以,切線 l 的方程為 x = 1.
如圖,此時(shí)切線 l 的斜率不存在,求得切線為 x = 1;
1. 先判斷點(diǎn) P 與圓的位置關(guān)系,求出切線條數(shù):
2. 在求切線的過(guò)程中,要注意討論斜率不存在的情況.
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