1、圓與圓的位置關系
設圓O1:(x-a1)2+(y-b1)2=req \\al(2,1)(r1>0),
圓O2:(x-a2)2+(y-b2)2=req \\al(2,2)(r2>0).
2、常用結論
1.圓的切線方程常用結論
(1)過圓x2+y2=r2上一點P(x0,y0)的圓的切線方程為x0x+y0y=r2.
(2)過圓x2+y2=r2外一點M(x0,y0)作圓的兩條切線,則兩切點所在直線方程為x0x+y0y=r2.
2.圓與圓的位置關系的常用結論
(1)兩圓相交時,其公共弦所在的直線方程由兩圓方程相減得到.
(2)兩個圓系方程
①過直線Ax+By+C=0與圓x2+y2+Dx+Ey+F=0交點的圓系方程為x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0(λ∈R);
②過圓C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0和圓C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0交點的圓系方程為x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1)(其中不含圓C2,所以注意檢驗C2是否滿足題意,以防丟解).
1、(2022?新高考Ⅰ)寫出與圓和都相切的一條直線的方程 .
【答案】(填,都正確).
【解析】圓的圓心坐標為,半徑,
圓的圓心坐標為,半徑,
如圖:
,兩圓外切,由圖可知,與兩圓都相切的直線有三條.
,的斜率為,設直線,即,
由,解得(負值舍去),則;
由圖可知,;與關于直線對稱,
聯(lián)立,解得與的一個交點為,在上取一點,
該點關于的對稱點為,,則,解得對稱點為,.
,則,即.
與圓和都相切的一條直線的方程為:
(填,都正確).
故答案為:(填,都正確)
1、若圓與圓外切,則
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由題意得,,,所以.
2、圓C1:(x+1)2+(y-2)2=4與圓C2:(x-3)2+(y-2)2=4的公切線的條數是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】 C
【解析】 圓C1:(x+1)2+(y-2)2=4的圓心為C1(-1,2),半徑為2,圓C2:(x-3)2+(y-2)2=4的圓心為C2(3,2),半徑為2,兩圓的圓心距|C1C2|=eq \r(?-1-3?2+?2-2?2)=4=2+2,即兩圓的圓心距等于兩圓的半徑之和,故兩圓外切,故公切線的條數為3.
3、圓(x+2)2+y2=4與圓(x-1)2+(y-4)2=9的位置關系為( )
A. 內切 B. 相交
C. 外切 D. 相離
【答案】 C
【解析】 由題意,得兩圓心距離d=5,r1+r2=2+3=5,所以兩圓外切.
4、 已知圓C1:x2+y2-2x-6y-1=0和圓C2:x2+y2-10x-12y+45=0,則圓C1和圓C2的公共弦所在直線的方程為_______________________________.
【答案】 4x+3y-23=0
【解析】 圓C1和圓C2的方程相減,得4x+3y-23=0,所以兩圓的公共弦所在直線的方程為4x+3y-23=0.
考向一 圓與圓的位置關系
例1、已知兩圓x2+y2-2x-6y-1=0和x2+y2-10x-12y+m=0.
(1)m取何值時兩圓外切?
(2)m取何值時兩圓內切?
(3)求m=45時兩圓的公共弦所在直線的方程和公共弦的長.
【解析】 兩圓的標準方程為(x-1)2+(y-3)2=11,(x-5)2+(y-6)2=61-m,圓心分別為M(1,3),N(5,6),半徑分別為eq \r(11)和eq \r(61-m).
(1)當兩圓外切時,eq \r(?5-1?2+?6-3?2)=eq \r(11)+eq \r(61-m),解得m=25+10eq \r(11).
(2)當兩圓內切時,因定圓的半徑eq \r(11)小于兩圓圓心距5,故只有eq \r(61-m)-eq \r(11)=5,解得m=25-10eq \r(11).
(3)當m=45時,4-eq \r(11)<|MN|=5<eq \r(11)+4,兩圓相交,其兩圓的公共弦所在直線方程為(x2+y2-2x-6y-1)-(x2+y2-10x-12y+45)=0,即4x+3y-23=0.
所以公共弦長為2eq \r(?\r(11)?2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(|4×1+3×3-23|,\r(42+32))))2)=2eq \r(7).
變式1、(1)已知圓C1:(x-a)2+(y+2)2=4與圓C2:(x+b)2+(y+2)2=1相外切,則ab的最大值為________.
【答案】 eq \f(9,4)
【解析】 由圓C1與圓C2相外切,可得 eq \r((a+b)2+(-2+2)2)=2+1=3,即(a+b)2=9,根據基本不等式,得ab≤ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2))) eq \s\up12(2)= eq \f(9,4),當且僅當a=b時等號成立.故ab的最大值為 eq \f(9,4).
(2)已知圓C1:(x-a)2+(y+2)2=4與圓C2:(x+b)2+(y+2)2=1, 則 a2+b2的最小值為__________.
【答案】 eq \f(1,2)
【解析】 由圓C1與圓C2內切,得 eq \r((a+b)2+(-2+2)2)=1,即(a+b)2=1.又由基本不等式 eq \f(a2+b2,2)≥ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(a+b,2))) eq \s\up12(2),可知a2+b2≥ eq \f((a+b)2,2)= eq \f(1,2),當且僅當a=b時等號成立,故a2+b2的最小值為 eq \f(1,2).
變式2、(1)已知兩圓C1:x2+y2-2x+10y-24=0,C2:x2+y2+2x+2y-8=0,則兩圓公共弦所在的直線方程是____________.
(2)兩圓x2+y2-6x+6y-48=0與x2+y2+4x-8y-44=0公切線的條數是________.
(3)已知⊙O的方程是x2+y2-2=0,⊙O′的方程是x2+y2-8x+10=0,若由動點P向⊙O和⊙O′所引的切線長相等,則動點P的軌跡方程是________.
【答案】:(1)x-2y+4=0 (2)2 (3)x=eq \f(3,2)
【解析】:(1)兩圓的方程相減得:x-2y+4=0.
(2)兩圓圓心距d=eq \r(74)<eq \r(66)+eq \r(64),∴兩圓相交,故有2條公切線,
(3)⊙O的圓心為(0,0),半徑為eq \r(2),⊙O′的圓心為(4,0),半徑為eq \r(6),設點P為(x,y),由已知條件和圓切線性質得x2+y2-2=(x-4)2+y2-6,化簡得x=eq \f(3,2)
方法總結:(1)判斷兩圓的位置關系多用幾何法,即用兩圓圓心距與半徑和或差的關系判斷,一般不采用代數法.
(2)求兩圓公共弦長的方法是在其中一圓中,由弦心距d,半弦長eq \f(l,2),半徑r所在線段構成直角三角形,利用勾股定理求解.若兩圓相交,則兩圓公共弦所在直線的方程可由兩圓的方程作差得到.
考向二 圓與圓的綜合問題
例2、(2022·山東臨沂·高三期末)已知圓:,圓:,在圓上,在圓上,則( )
A.的取值范圍是B.直線是圓在點處的切線
C.直線與圓相交D.直線與圓相切
【答案】ABD
【解析】圓:的圓心為,半徑為1,圓:的圓心為,半徑為2,
觀察圖象可得,所以的取值范圍是,A對,
∵,∴ 點在直線上,
又到直線的距離,又圓的半徑為1,
∴直線是圓在點處的切線,B對,
∵ 點在圓上, ∴,
∴ 到直線的距離,又圓的半徑為2,
∴直線與圓相離,C錯,
圓的圓心為,半徑為,
點到直線的距離,
∴直線與圓相切,D對,
故選:ABD.
變式、(2022·湖北武昌·高三期末)已知圓O的方程為,P是圓C:上一點,過P作圓O的兩條切線,切點分別為A、B,則的取值范圍為______.
【答案】
【解析】如圖,
設PA與PB的夾角為2α,
則|PA|=|PB|=,
∴.
P是圓C:上一點,
,
,
令,
則在上遞減,
所以當時,,此時P的坐標為,
當時,,此時P的坐標為,
∴的范圍為.
故答案為:.
方法總結:圓與圓的綜合題目涉及到參數的問題,解題思路就是通過圓與圓的位置關系,尋求參數之間的關系,然后轉化為函數的思想進行解決
1、 (2022年重慶市巴蜀中學高三模擬試卷)圓關于直線對稱的圓為,若圓和圓有公共點,則實數的取值范圍為______.
【答案】
【解析】
.
得.又設關于的對稱點為,
則,故:.
又兩圓有公共點,則.
故答案為:.
2、(2022·山東棗莊·高三期末)設與相交于兩點,則________.
【答案】
【解析】
將和兩式相減:
得過兩點的直線方程: ,
則圓心到的距離為,
所以 ,
故答案為:
3、(深圳市羅湖區(qū)期末試題)圓與圓公共弦長為( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
聯(lián)立兩個圓的方程,
兩式相減可得公共弦方程,
圓的圓心坐標為,半徑為,
圓心到公共弦的距離為,
公共弦長為.
故選:.
4、(2022年重慶市第八中學高三模擬試卷)(多選題)若過點的圓與兩坐標軸都相切,且與過點和點的直線相離,設為圓上的動點,則下列說法正確的是( )
A. 圓心的坐標為或
B. 面積的最大值為22
C. 當最小時,
D. 不存在點使
【答案】BCD
【解析】
【詳解】由題意知圓心必在第一象限,設圓心的坐標為,則圓的半徑為,
圓的標準方程為,由題意可得,解得或,
當時,圓心到直線:的距離為,
當時,圓心到直線:的距離為,
又圓與:相離, 所以圓心的坐標為,A錯誤;
因為點到直線的距離的最大值為,
所以,B正確;
當最小時,與圓相切,由對稱性或勾股定理可得,C正確;
假設存在點使,則的外接圓圓的半徑為,
設圓方程為,則
,解得或
又因為為圓上的動點,當圓心時,,
當圓心時,,所以圓與圓相離,點不存在,D正確,
故選:BCD
5、(2022·河北唐山·高三期末)(多選題)圓M:關于直線對稱,記點,下列結論正確的是( )
A.點P的軌跡方程為B.以PM為直徑的圓過定點
C.的最小值為6D.若直線PA與圓M切于點A,則
【答案】ABD
【解析】
圓M:配方得: ,
圓M關于直線對稱,
直線過圓心.
,即
點P的軌跡方程為,A正確.
由,則,則以PM為直徑的圓過定點,B正確.
的最小值即為到直線的距離,由于,則,C錯誤.
由于,要使取最小,即取最小值,,,則D正確.
故選:ABD
方法
位置關系
幾何法:圓心距d與r1,r2的關系
代數法:兩圓方程聯(lián)立組成方程組的解的情況
外離
d>r1+r2
無解
外切
d=r1+r2
一組實數解
相交
|r1-r2|

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