高中数学竞赛教材讲义 第十章 直线与圆的方程
圆的方程专题2：直线系与圆系方程-高二数学上学期同步知识点剖析精品讲义 (解析版)
直线系与圆系方程1 直线系方程(1)过点(x0 ,y0)的直线系方程为A(x−x0)+B(y−y0)=0(其中A ,B不全为零)(2)平行于直线Ax+By+C=0的直线系方程Ax+By+C0=0(C≠C0)；(3)垂直于直线Ax+By+C=0的直线系方程Bx−Ay+C0=0；(4)过两条已知直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0交点的直线系方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R , 这个直线系下不包括直线l2:A2x+B2y+C2=0，解题时注意检验l2是否满足题意)【例】写出与直线x−2y+1=0平行、垂直的直线系方程.解与直线x−2y+1=0平行的直线系方程分别为x−2y+m=0，与直线x−2y+1=0垂直的直线系方程分别为2x+y+m=0.2 圆系方程(1)以(a ,b)为圆心的同心圆圆系方程：(x−a)2+(y−b)2=λ(λ>0)；(2)与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0同心圆的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+λ=0；(3)过直线Ax+By+C=0与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0交点的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0(λ∈R)；(4)过两圆C1：x2+y2+D1x+E1y+F1=0，C2：x2+y2+D2x+E2y+F2=0交点的圆系方程为x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠−1 , 此圆系不含C2：x2+y2+D2x+E2y+F2=0)特别地，当λ=−1时，上述方程为一次方程.两圆相交时，表示公共弦方程；两圆相切时，表示公切线方程.【例】直线l:x−2y+1=0，圆C1:x2+y2+2x−2y+1=0，圆C2:x2+y2+x+y= 0，写出过直线l与圆C1交点的圆系方程，过圆C1与圆C2交点的曲线方程，过圆C1与圆C2交点的公共弦方程.解过直线l与圆C1交点的圆系方程为x2+y2+2x−2y+1+λ(x−2y+1)=0，化简为x2+y2+(2+λ)x−(2+2λ)y+1+λ=0；过圆C1与圆C2交点的曲线方程x2+y2+2x−2y+1+λ(x2+y2+x+y)=0，化简为(1+λ)x2+(1+λ)y2+(2+λ)x+(λ−2)y+1=0，令λ=−1，得过圆C1与圆C2交点的公共弦方程x−3y+1=0.3 过圆上一点的切线方程过圆上一点P(x0 ,y0)作圆⨀M:(x−a)2+(y−b)2=r2的切线l方程为(x0−a)(x−a)+(y0−b)(y−b)=r2证明 向量法 向量PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(a −x 0 ,b −y 0)，设切线上任意一点B(x ,y)，∵l ⊥PM ，∴PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⊥PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ，即PM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∙PB ⃗⃗⃗⃗⃗ =0，∴(a −x 0 ,b −y 0)(x −x 0 ,y −y 0)=0⇒(a −x 0)(x −x 0)+(b −y 0)(y −y 0)=0即切线l 方程为(a −x 0)(x −x 0)+(b −y 0)(y −y 0)=0.∵(a −x 0)(x −x 0)+(b −y 0)(y −y 0)=0⇒(a −x 0)(x −a +a −x 0)+(b −y 0)(y −b +b −y 0)=0⇒(a −x 0)(x −a )+(a −x 0)2+(b −y 0)(y −y 0)+(b −y 0)2=0⇒(a −x 0)(x −a )+(b −y 0)(y −y 0)+r 2=0⇒(x 0−a)(x −a)+(y 0−b)(y −b)=r 2∴切线l 方程也可以写成(x 0−a)(x −a)+(y 0−b)(y −b)=r 2.【例】 求过点(1,−2)作圆(x +2)2+(y +1)2=1的切线方程.解 切线方程为(1+2)(x +2)+(−2+1)(y +1)=1，化简为3x −y +4=0.【题型一】直线系方程【典题1】求过两条直线y =2x +3与3x −y +2=0的交点，且分别满足下列条件的直线方程：(1)斜率为−12； (2)过点P(2,3)； (3)平行于直线3x +y =1．解析 直线y =2x +3与3x −y +2=0的交点为(1,5)，方法一(1)当斜率为−12时，由直线的点斜式方程得：直线方程为y −5=−12(x −1)．直线方程为x +2y －11=0．(2)过点P(2,3)时，由两点式得：y －5=3−52−1(x －1)即为y =−2x +7．直线方程为2x +y −7=0．(3)平行于直线3x +y =1时，得直线斜率为k =－3，直线方程为y −5=−3(x －1)， 即直线方程为3x +y −8=0．方法二 由直线系方程可设所求直线为2x +3−y +λ(3x −y +2)=0(1) 2x +3−y +λ(3x −y +2)=0⇒(2+3λ)x −(λ+1)y +2λ+3=0直线的斜率为−12时，2+3λλ+1=−12，解得λ=−57， 故所求直线方程为x +2y －11=0．(2) 过点P(2,3)时，代入方程得4+5λ=0⇒ λ=−45，故所求直线方程为2x +y －7=0．(3) 平行于直线3x +y =1时，2+3λλ+1=−3，解得λ=−56,故所求直线方程为3x +y －8=0．点拨 此题是直线系问题.从本题来看，用直线系方程的方法求解对于一般的解法也没有优势，这里只是拓展大家的思路.【巩固练习】1.求过两直线x −2y +4=0和x +y −2=0的交点P ，且分别满足下列条件的直线l 的方程．(1)过点(2 ,1)； (2)和直线3x −4y +5=0垂直．答案 (1) x +2y −4=0 (2) 4x +3y −6=0解析 由{x −2y +4=0x +y −2=0 解得{x =0y =2，∴P(0 ,2)．(1)设过点P 的直线方程为x −2y +4+λ(x +y −2)=0，∵过点(2 ,1)，∴2−2+4+λ=0⇒λ=−4，故所求直线方程为x −2y +4−4(x +y −2)=0⇒x +2y −4=0.(2) 设所求直线为4x +3y +λ=0,∵过点P(0 ,2)，∴0+6+λ=0⇒λ=−6，故所求直线方程为4x +3y −6=0.【题型2】过圆上一点的切线方程【典题1】求过点P(−1 ,4)，圆(x −2)2+(y −3)2=1的切线l 的方程．解析 方法一 当直线l 斜率不存在时，方程为x =−1，显然不是切线，故可设切线方程为y =k (x +1)+4，∵直线l 与圆相切，∴圆心(2 ,3)到直线l 的距离等于半径1，故√1+k 2=1，解得k =0或−34，故所求直线l 的方程为y =4或3x +4y −13=0．方法二 如方法一，设切线方程为y =k (x +1)+4，由{y =k (x +1)+4(x −2)2+(y −3)2=1得(1+k 2)x 2+(2k 2+2k −4)x +k 2+2k −4=0其判别式∆=(2k 2+2k −4)2−4(1+k 2)(k 2+2k −4)=0 , 解得k =0或−34 ,故所求直线l的方程为y=4或3x+4y−13=0．方法三因为切线过点P(−1 ,4)，故可设所求直线的方程为A(x+1)+B(y−4)=0(其中A ,B不全为零)，∵直线l与圆相切，=1∴圆心(2 ,3)到直线l的距离等于半径1，故√A2+B2,B≠0．整理，得A(4A−3B)=0，即A=0(这时B≠0)或A=34故所求直线l的方程为y=4或3x+4y−13=0．点拨本题的方法很多，这里利用了直线系方程，过点(x0 ,y0)的直线系方程为A(x−x0)+ B(y−y0)=0(其中A ,B不全为零) , 它比起斜截式y=kx+b的设法好在不用对k的存在进行讨论.【巩固练习】1.求过点P(1 ,3)且与圆(x+1)2+y2=4的相切的直线l的方程．答案x=1或5x+12y+31=0解析因为切线过点P(1 ,3)，故设所求直线的方程为A(x−1)+B(y−3)=0(其中A ,B不全为零)，=2，∵直线l与圆相切，∴圆心(−1 ,0)到直线l的距离等于半径2，故√A2+B2,≠0，整理得B(5B+12A)=0，即B=0(这时A≠0)或A=−512故所求直线l的方程为x=1或5x+12y+31=0．2. 求过点P(0,√3)且与圆(x+1)2+y2=4的相切的直线l的方程．答案x+√3y−3=0.解析易发现点P(0,√3)在圆(x+1)2+y2=4上，故直线l的方程为(0+1)(x+1)+√3y=4，化简得x+√3y−3=0，即所求直线l的方程为x+√3y−3=0.【题型3】圆系方程【典题1】经过直线2x−y+3=0与圆x2+y2+2x−4y+1=0的两个交点，且面积最小的圆的方程是．解析方法一(面积最小的圆是以两个交点为直径的圆)∵圆x2+y2+2x−4y+1=0的方程可化为(x+1)2+(y−2)2=4．∴圆心坐标为(−1 ,2)，半径为r=2；∴圆心到直线2x−y+3=0的距离为d=，√5设直线2x−y+3=0和圆x2+y2+2x−4y+1=0的交点为A ,B，则|AB|=2√r 2−d 2=2√4−15=√19√5，∴过点A ,B 的最小圆半径为√19√5，联立{2x −y +3=0x 2+y 2+2x −4y +1=0得5x 2+6x −2=0，故x 1+x 2=−65，则圆心的横坐标为：12(x 1+x 2)=−35，纵坐标为2×(−35)+3=95，∴最小圆的圆心为(−35 ,95)，∴最小圆的方程为(x +35)2+(y −95)2=195．方法二 依题意，可设过点A 、B 两点圆的方程为x 2+y 2+2x －4y +1+λ(2x −y +3)=0，(利用圆系方程把满足题意的所有圆表示出来，再用代数的方法求面积最小的圆) 整理得(x +λ+1)2+(y −4+λ2)2=54λ2+λ+4 若要使得圆的面积最小，则只需半径最小，即54λ2+λ+4取到最小值，而54λ2+λ+4=54(λ+25)2+195≥195，当λ=−25时取到最小值，此时圆的方程为(x +35)2+(y −95)2=195.点拨 本题是过直线与圆交点的圆系问题.方法一可以说是从几何的角度得出思路求解，而方法二算是“代数法”，略显简洁些.【典题2】 已知圆C 1：x 2+y 2=10与圆C 2：x 2+y 2+2x +2y −14=0．(1)求证：圆C 1与圆C 2相交；(2)求两圆公共弦所在直线的方程；(3)求经过两圆交点，且圆心在直线x +y −6=0上的圆的方程．解析 (1)证明：(圆心距C 1C 2∈(R −r ,R +r)⇔两圆相交)圆C 2：x 2+y 2+2x +2y −14=0化为标准方程为(x +1)2+(y +1)2=16∴C 2(−1 ,−1)，r =4∵圆C 1：x 2+y 2=10的圆心坐标为(0 ,0)，半径为R =√10∴|C 1C 2|=√2 ,∵4−√10<√2<4+√10，∴两圆相交；(2)(两圆方程相减所得方程即是公共弦所在直线方程)将两圆方程相减，可得2x +2y −4=0，即两圆公共弦所在直线的方程为x +y −2=0；(3)方法一 (先求出两个交点，再求圆心与半径得圆的方程，思路很直接)由{x 2+y 2+2x +2y −14=0x 2+y 2=10解得{x =3y =−1或{x =−1y =3，(这里还是有些计算量的)则交点为A (3 ,−1) ,B(−1 ,3)，∵圆心在直线x +y −6=0上，设圆心为P(6−n ,n)，则AP =BP ，解得n =3，故圆心P(3 ,3)，半径r =AP =4，∴所求圆的方程为(x −3)2+(y −3)2=16．方法二 设所求圆的方程为x 2+y 2+2x +2y −14+λ(x 2+y 2−10)=0(λ≠−1) 即(1+λ)x 2+(1+λ)y 2+2x +2y −14−10λ=0 ∴圆心坐标为(−11+λ ,−11+λ)代入直线x +y −6=0可得：−11+λ−11+λ−6=0，∴λ=−43∴所求圆的方程为x 2+y 2−6x −6y +2=0．点拨 此题是过圆与圆交点的圆系问题.① 两圆之间的位置关系看圆心距O 1O 2与两圆半径R 与r 之间的关系；② 过两圆C 1：x 2+y 2+D 1x +E 1y +F 1=0，C 2：x 2+y 2+D 2x +E 2y +F 2=0交点的圆系方程为x 2+y 2+D 1x +E 1y +F 1+λ(x 2+y 2+D 2x +E 2y +F 2)=0(λ≠−1 , 此圆系不含C 2：x 2+y 2+D 2x +E 2y +F 2=0)特别地，当λ=−1(即两圆方程相减)时，上述方程为一次方程.两圆相交时，表示公共弦方程；两圆相切时，表示公切线方程.③ 方法的选取在于思考难度、计算量、严谨性性等.【巩固练习】1.求经过原点，且过圆x 2+y 2+8x －6y +21=0和直线x －y +7=0的两个交点的圆的方程．答案 x 2+y 2+5x －3y =0解析 (1)设圆的方程为x 2+y 2+8x －6y +21+λ(x －y +7)=0，代入(0,0)，可得21+7λ=0，∴λ=－3，∴圆的方程为x 2+y 2+8x －6y +21－3(x －y +5)=0，即x 2+y 2+5x －3y =0.2.求经过圆x 2+y 2+8x －6y +21=0与直线x －y +5=0的交点且在y 轴上的弦长为2√33的圆的方程．答案 x 2+y 2−2x +4y −29=0或x 2+y 2+26x −24y +111=0解析 设所求的圆的方程为(x 2+y 2+8x −6y +21)+k(x −y +5)=0，且与y 轴的交点坐标为y 1、y 2，令x =0得(y 2−6y +21)+k(−y +5)=0，化简得y 2−(k +6)y +21+5k =0， ∴y 1+y 2=k +6，y 1⋅y 2=5k +21，由|y 1−y 2|=2√33两边平方得(y 1+y 2)2－4y 1⋅y 2=132，∴(k +6)2－4(5k +21)=132，化简得k 2－8k －180=0，解得k =－10或k =18，∴所求圆的方程为(x 2+y 2+8x −6y +21)－10(x −y +5)=0，或(x 2+y 2+8x −6y +21)+18(x −y +5)=0，∴所求圆的方程为x 2+y 2−2x +4y −29=0或x 2+y 2+26x −24y +111=0.3.求经过两圆x 2+y 2+6x −4=0和x 2+y 2+6y −28=0的交点，并且圆心在直线x −y −4=0上的圆的方程．答案 x 2+y 2−x +7y －32=0解析 设经过两圆x 2+y 2+6x −4=0和x 2+y 2+6y −28=0的交点的圆的方程，为(x 2+y 2+6x －4)+λ(x 2+y 2+6y －28)=0，即x 2+y 2+61+λx +6λ1+λy −4+28λ1+λ=0， 则它的圆心坐标为(−31+λ,−3λ1+λ)．再根据圆心在直线x −y −4=0上，可得−31+λ+3λ1+λ−4=0，解得λ=−7，故所求的圆的方程为x 2+y 2−x +7y －32=0．4.已知圆C 1：x 2+y 2−3x −3y +3=0，圆C 2：x 2+y 2−2x −2y =0．(1)求两圆的公共弦所在的直线方程及公共弦长．(2)求过两圆交点且面积最小的圆的方程． 答案 (1) x +y −3=0,√6 (2) (x −32)2+(y −32)2=32解析 (1)设两圆的交点为A(x 1,y 1),B(x 2,y 2)，则A 、B 两点的坐标是圆C 1：x 2+y 2−3x −3y +3=0，圆C 2：x 2+y 2−2x −2y =0，联立方程组的解，两方程相减得：x +y −3=0，∵A 、B 两点的坐标都满足该方程，∴x +y −3=0为所求．将圆C 2的方程化为标准形式，(x −1)2+(y −1)2=2，∴圆心C 2(1,1)，半径r =√2． 圆心C 2到直线AB 的距离d =√2=√2，|AB|=√6．即两圆的公共弦长为√6．(2)C 1(32,32),C 2(1,1)，直线C 1C 2方程：x −y =0．{x −y =0x +y −3=0，交点为(32,32)， 即为圆的圆心，半径r =√32， 所以圆的方程是：(x −32)2+(y −32)2=32．【A 组---基础题】1.求经过原点且经过以下两条直线的交点的直线的方程：l 1：x −2y +2=0，l 2：2x −y −2=0；答案 y =x解析 方法一 方程组{x −2y +2=02x −y −2=0得{x =2y =2所以，l 1与l 2的交点是(2,2)．设经过原点的直线方程为y =kx ，把点(2,2)的坐标代入以上方程，得k =1，所以所求直线方程为y =x ．方法二 过直线l 1与l 2的交点的直线可设为x −2y +2+λ(2x −y −2)=0因为过原点，故2−2λ=0⇒λ=1，则所求直线方程为y =x .2.已知直线x +2y =0与圆x 2+y 2−2x =0的交点为A 、B ，(1)求弦长AB ；(2)求过A 、B 两点且面积最小的圆的方程．答案 (1) 45√5 (2) (x −45)2+(y +25)2=45解析 (1)设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2)，则直线x +2y =0与圆x 2+y 2−2x =0联立，消去x ，可得5y 2+4y =0，∴y 1=0,y 2=−45,∴{x1=0y 1=0,{x 2=85y 2=−45，∴|AB|=√(x 2−x 1)2+(y 2−y 1)2=45√5.(2)所求圆的圆心为AB 中点C(45,−25)，所求面积最小的圆的方程是(x −45)2+(y +25)2=45.3.求圆心在直线3x +4y −1=0上，且过两圆x 2+y 2−x +y －2=0与x 2+y 2=5交点的圆的方程．答案 x 2+y 2+2x −2y −11=0解析设所求圆的方程为(x2+y2−x+y−2)+m(x2+y2−5)=0．整理得(1+m)x2+(1+m)y2−x+y−2−5m=0．圆心坐标为(12(1+m),−12(1+m))代入3x+4y−1=0得m=−32，∴所求圆的方程为x2+y2+2x−2y−11=0．4.过圆x2+y2=4内一点A(1 ,1)作一弦交圆于B、C两点，过点B、C作圆的切线PB、PC，求点P的轨迹方程.答案x+y=4解析设B(x1,y1),C(x2,y2)，P(x0,y0)，则过圆x2+y2=4上的B,C点的切线方程分别为：xx1+yy1=4,xx2+yy2=4，P点在切线上；∴x0x1+y0y1=4，x0x2+y0y2=4；∴直线BC的方程为：xx0+yy0=4；直线BC过点A(1,1)；∴x0+y0=4；∴点P的轨迹方程为x+y=4．故答案为：x+y=4．5.已知点M(2,－2)，圆O：x2+y2=3(O为坐标原点)．(1)求经过M，以及圆O与圆x2+y2+3x=0交点的圆的方程；(2)过点M向圆O引两条切线，切点分别为A,B，求直线AB的方程．答案(1)3x2+3y2−5x−14=0(2) 2x−2y=3.解析(1)设圆的方程为x2+y2+3x+λ(x2+y2−3)=0，因为点M(2,－2)在圆上，所以λ=−145，所求圆的方程是3x2+3y2−5x−14=0；(2)以MO为直径的圆C的方程为x2+y2−2x+2y=0，则由圆系方程可知圆C与圆O方程相减即得直线AB方程为是2x−2y=3．若切点弦的公式可直接得到2x−2y=3.6.已知圆C的圆心在x轴的正半轴上，半径为2，且被直线l：4x−3y−3=0截得的弦长为2√3．(1)圆C的方程；(2)设P是直线x+y+4=0上动点，过点P作圆C的切线PA，切点为A，证明：经过A，P ,C 三点的圆必过定点，并求所有定点坐标．答案(1)(x−2)2+y2=4 (2)(−1 ,−3)和(2 ,0)解析(1)设圆C的圆心为(a,0)，则圆心到直线l的距离d=|4a−3|5．由题意可得，d2+(√3)2=r2，即(4a−3)225+3=4，解得a =2或a =−12(舍)．∴圆C 的方程为(x −2)2+y 2=4；(2)证明：∵P 是直线x +y +4=0上的点，∴P(m,−m −4)．∵PA 为圆的切线，∴PA ⊥AC,即过A,B,C 三点的圆是以PC 为直径的圆．设圆上任意一点Q(x,y)，则PQ ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅CQ ⃗⃗⃗⃗⃗ =0．∵PQ ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x −m,y +m +4)，CQ ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x −2,y)，∴PQ ⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅CQ ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x −m)(x −2)+y(y +m +4)=0，即x 2+y 2－2x +4y +m(－x +y +2)=0．故{x 2+y 2−2x +4y =0−x +y +2=0，解得{x =−1y =−3或{x =2y =0．因此经过A,P,C 三点的圆必过定点(－1,－3)和(2,0)．【B 组---提高题】1.已知圆C ：x 2+y 2=1，直线l ：x +y +2=0，P 为直线l 上的动点，过点P 作圆C 的两条切线，切点分别为A,B ，则直线AB 过定点( )A ．(−12,−12)B ．(−1,−1)C ．(−12,12)D ．(12,−12)答案 A解析 根据题意，P 为直线l ：x +y +2=0上的动点，设P 的坐标为(t,−2−t)，过点P 作圆C 的两条切线，切点分别为A,B ，则PA ⊥AC ，PB ⊥BC ，则点A 、B 在以PC 为直径的圆上，又由C(0,0),P(t,−2−t)，则以PC 为直径的圆的方程为x(x −t)+y(y +2+t)=0， 变形可得：x 2+y 2−tx +(t +2)y =0，则有{x 2+y 2=1x 2+y 2−tx +(t +2)y =0，联立可得：1−tx +(t +2)y =0，变形可得：1+2y −t(x −y)=0，即直线AB 的方程为1+2y −t(x −y)=0，变形可得：1+2y −t(x −y)=0，则有{1+2y =0x −y =0，解可得{x =−12y =−12，故直线AB 过定点(−12,−12)，故选：A ．2.已知圆C 的方程为(x +2)2+y 2=4，点M 在圆C 上运动，点N 的坐标是(2,0)．(1)若线段MN 的中点形成的轨迹为G ，求轨迹G 的方程；(2)点P在直线x=8上，过P点引轨迹G的两条切线PA、PB，切点为A、B，求证：直线AB恒过定点．答案(1)x2+y2=1(2) (18,0)解析(1)设线段MN的中点(x,y)，则M(2x−2,2y)∵NM在圆(x+2)2+y2=4上运动∴(2x−2+2)2+(2y)2=4,即x2+y2=1①；(2)连接OA,OB，∵PA,PB是圆C的两条切线，∴OA⊥AP,OB⊥BP，∴A,B在以OP为直径的圆上，设点P的坐标为(8,b),b∈R，则线段OP的中点坐标为(4,b2)∴以OP为直径的圆方程化简得：x2+y2－8x－by=0,b∈R，②∵AB为两圆的公共弦，∴①－②得：直线AB的方程为8x+by=1,b∈R，即8(x−18)+by=0，则直线AB恒过定点(18,0)．【C组---拓展题】1.已知直线l：y=kx−2，M(−2 ,0) ,N(−1 ,0)，O为坐标原点，动点Q满足|QM||QN|=√2，动点Q的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程；(2)若直线l与圆O：x2+y2=2交于不同的两点A ,B，当∠AOB=π2时，求k的值；(3)若k=12，P是直线l上的动点，过点P作曲线C的两条切线PC、PD，切点为C、D，探究：直线CD是否过定点．答案(1)x2+y2=2(2) ±√3(3)(12,−1)解析(1)设点Q(x ,y)，依题意知|QM||QN|=√(x+2)2+y2√(x+1)2+y2=√2 ，整理得x 2+y 2=2，∴曲线C 的方程为x 2+y 2=2；(2)∵点O 为圆心，∠AOB =π2，∴点O 到l 的距离d =√22r ，∴√k 2+1=√22⋅√2⇒k =±√3 ；(3)由题意可知：O 、P 、C 、D 四点共圆且在以OP 为直径的圆上， (对角互补的四边形的四顶点共圆)设P(t ,12t −2)，则圆心(t 2 ,t 4−1)，半径√t 24+(t4−1)2得(x −t 2)2+(y −t 4+1)2=t 24+(t 4−1)2即x 2−tx +y 2−(12t −2)y =0 又C 、D 在圆O ：x 2+y 2=2上∴l CD ：tx +(12t −2)y −2=0即 (x +y2)t −2y −2=0(直线CD 是两圆的公共弦所在直线，故两圆方程相减便得其方程) 由{x +y 2=02y +2=0得 {x =12y =−1，∴直线CD 过定点(12 ,−1).。
《直线和圆的方程》课件
圆的参数方程
圆的参数方程
01
$x=a+rcostheta, y=b+rsintheta$，其中$(a,b)$是圆心，$r$
是半径，$theta$是参数。
参数方程的应用
02
参数方程常用于圆的极坐标表示，方便计算圆的轨迹和运动。
参数方程与直角坐标系的关系
圆的一般方程
圆的一般方程
$x^2+y^2+Dx+Ey+F=0$， 其中$D,E,F$是常数。
圆心坐标
圆心的坐标为$(-frac{D}{2}, frac{E}{2})$，通过圆心可以确 定圆的位置。
半径
半径的平方为 $frac{D^2+E^2-4F}{4}$，通 过半径可以确定圆的大小。
参数$D,E,F$
02
圆的方程的介绍
圆的标准方程
圆的标准方程
圆心坐标
$(x-a)^2+(y-b)^2=r^2$，其中$(a,b)$是 圆心，$r$是半径。
圆心的坐标为$(a,b)$，通过圆心可以确定 圆的位置。
半径
圆上任一点坐标
半径是圆上任一点到圆心的距离，用$r$表 示。
根据圆的标准方程，圆上任一点的坐标可 以表示为$(a+rcostheta, b+rsintheta)$， 其中$theta$是参数。
《直线和圆的方程》 ppt课件
目 录
• 直线方程的介绍 • 圆的方程的介绍 • 直线与圆的位置关系 • 直线与圆的实际应用
01
直线方程的介绍
直线的斜率与截距式
总结词
斜率截距式是直线方程的基本形式，它描述了直线在直角坐标系中的位置关系 。
直线与圆方程知识总结
直线与圆方程知识总结一、坐标法1．点和坐标建立了平面直角坐标系后，坐标平面上的点和一对有序实数(x ，y)建立了一一对应的关系．2．两点间的距离公式设两点的坐标为P 1(x 1，y 1)，P 2(x 2，y 2)，则两点间的距离特殊位置的两点间的距离，可用坐标差的绝对值表示：(1)当x 1=x 2时(两点在y 轴上或两点连线平行于y 轴)，则|P 1P 2|=|y 2－y 1|(2)当y 1=y 2时(两点在x 轴上或两点连线平行于x 轴)，则|P 1P 2|=|x 2－x 1|3．线段的定比分点(2)公式：分P 1(x 1，y 2)和P 2(x 2，y 2)连线所成的比为λ的分点坐标是公式|P P |=12()()x x y y 212212-+-(1)P P P P P PP P P PP P P P =P P P P 12121212112定义：设点把有向线段分成和两部分，那么有向线段和的数量的比，就是点分所成的比，通常用λ表示，即λ，点叫做分线段为定比λ的定比分点．P PP 2当点内分时，λ＞；当点外分时，λ＜．P P P 0P P P 01212x x x y y y =++=++⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪-1212111λλλλλ≠()特殊情况，当是的中点时，λ，得线段的中点坐标P P P =1P P 1212二、直线1．直线的倾斜角和斜率(1)当直线和x 轴相交时，把x 轴绕着交点按逆时针方向旋转到和直线重合时所转的最小正角，叫做这条直线的倾斜角．当直线和x 轴平行线重合时，规定直线的倾斜角为0．所以直线的倾斜角α∈[0，π)．(2)倾斜角不是90°的直线，它的倾斜角的正切叫做这条直线的斜∴当k ≥0时，α=arctank ．(锐角)当k ＜0时，α=π－arctank ．(钝角) (3)斜率公式：经过两点P 1(x 1，y 1)、P 2(x 2，y 2)的直线的斜率为2．直线的方程(1)点斜式 已知直线过点(x 0，y 0)，斜率为k ，则其方程为：y －y 0=k(x －x 0)(2)斜截式 已知直线在y 轴上的截距为b ，斜率为k ，则其方程为：y=kx ＋b(3)两点式 已知直线过两点(x 1，y 1)和(x 2，y 2)，则其方程为：(4)截距式 已知直线在x ，y 轴上截距分别为a 、b ，则其方程为：(5)参数式 已知直线过点P(x 0，y 0)，它的一个方向向量是(a ，b)，v(cos α，sin α)(α为倾斜角)时，则其参数式方程为x x x y y y =+=+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪121222率，直线的斜率常用表示，即αα≠π．k k =tan ()2k =y (x x )212--y x x 121≠y y y y x x x ----121121=x (x x )12≠x a y b +=1则其参数式方程为为参数，特别地，当方向向量为x x at y y bt =+=+⎧⎨⎩00(t )(6)一般式 Ax ＋By ＋C=0 (A 、B 不同时为0)．(7)特殊的直线方程①垂直于x 轴且截距为a 的直线方程是x=a ，y 轴的方程是x=0．②垂直于y 轴且截距为b 的直线方程是y=b ，x 轴的方程是y=0．3．两条直线的位置关系(1)平行：当直线l 1和l 2有斜截式方程时，k 1=k 2且b 1≠b 2．(2)重合：当l 1和l 2有斜截式方程时，k 1=k 2且b 1=b 2，当l 1和l 2是(3)相交：当l 1，l 2是斜截式方程时，k 1≠k 24．点P(x 0，y 0)与直线l ：Ax ＋By ＋C=0的位置关系：x x t y y t =+=+⎧⎨⎩00cos sin αα为参数(t )这时，的几何意义是，→→t tv =p p |t|=|p p|=|p p|000当和是一般式方程时，≠l l 12A A B B C C 121212=一般方程时，A A B B C C 121212==当，是一般式方程时，≠l l 12A A B B 2212①斜交交点：的解到角：到的角θ≠夹角公式：和夹角θ≠A x B y C A x B y C k k k k k k k k k k k k 11122222112121221121200110110++=++=⎧⎨⎩=-++=-++⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪l l l l 1tan ()tan ||()②垂直当和有叙截式方程时，－当和是一般式方程时，＋l l l l 1212121212k k =1A A B B =0⎧⎨⎩Ax By C =0P ()Ax By C 0P 0000＋＋在直线上点的坐标满足直线方程＋＋≠在直线外．⇔⇔l l 点，到直线的距离为：P(x y )d =|Ax +By +C|0000l A B 22+5．两条平行直线l 1∶Ax ＋By ＋C 1=0，l 2∶Ax ＋By ＋C 2=0间6．直线系方程 具有某一共同属性的一类直线的集合称为直线系，它的方程的特点是除含坐标变量x ，y 以外，还含有特定的系数(也称参变量)．确定一条直线需要两个独立的条件，在求直线方程的过程中往往先根据一个条件写出所求直线所在的直线系方程，然后再根据另一个条件来确定其中的参变量．(1)共点直线系方程：经过两直线l 1∶A 1x ＋B 1y ＋C 1=0，l 2∶A 2x ＋B 2y ＋C 2=0的交点的直线系方程为：A 1x ＋B 1y ＋C 1＋λ(A 2x ＋B 2y ＋C 2)=0，其中λ是待定的系数．在这个方程中，无论λ取什么实数，都得不到A 2x ＋B 2y ＋C 2=0，因此它不表示l 2．当λ=0时，即得A 1x ＋B 1y ＋C 1=0，此时表示l 1．(2)平行直线系方程：直线y=kx ＋b 中当斜率k 一定而b 变动时，表示平行直线系方程．与直线Ax ＋By ＋C=0平行的直线系方程是Ax ＋By ＋λ=0(λ≠C)，λ是参变量．(3)垂直直线系方程：与直线Ax ＋By ＋C=0(A ≠0，B ≠0)垂直的直线系方程是：Bx －Ay ＋λ=0．如果在求直线方程的问题中，有一个已知条件，另一个条件待定时，可选用直线系方程来求解．7．简单的线性规划(1)二元一次不等式Ax ＋By ＋C ＞0(或＜0)表示直线Ax ＋By ＋C=0某一侧所有点组成的平面区域．二元一次不等式组所表示的平面区域是各个不等式所表示的平面点集的交集，即各个不等式所表示的平面区域的公共部分．(2)线性规划：求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题，称为线性规划问题，例如，z=ax ＋by ，其中x ，y 满足下列条件：的距离为：．d =|C C |12-+A B 22求z 的最大值和最小值，这就是线性规划问题，不等式组(*)是一组对变量x 、y 的线性约束条件，z=ax ＋by 叫做线性目标函数．满足线性约束条件的解(x ，y)叫做可行解，由所有可行解组成的集合叫做可行域，使线性目标函数取得最大值和最小值的可行解叫做最优解．三、曲线和方程1．定义在选定的直角坐标系下，如果某曲线C 上的点与一个二元方程f(x ，y)=0的实数解建立了如下关系：(1)曲线C 上的点的坐标都是方程f(x ，y)=0的解(一点不杂)；(2)以方程f(x ，y)=0的解为坐标的点都是曲线C 上的点(一点不漏)．这时称方程f(x ，y)=0为曲线C 的方程；曲线C 为方程f(x ，y)=0的曲线(图形)． 设P={具有某种性质(或适合某种条件)的点}，Q={(x ，y)|f(x ，y)=0}，若设点M 的坐标为(x 0，y 0)，则用集合的观点，上述定义中的两条可以表述为：以上两条还可以转化为它们的等价命题(逆否命题)：为曲线C 的方程；曲线C 为方程f(x ，y)=0的曲线(图形)．2．曲线方程的两个基本问题(1)由曲线(图形)求方程的步骤：①建系，设点：建立适当的坐标系，用变数对(x ，y)表示曲线上任意一点M 的坐标；②立式：写出适合条件p 的点M 的集合p={M|p(M)}；A xB yC 0(0)A x B y C 0(0)A x B x C 0(0)111222n n n ＋＋≥或≤＋＋≥或≤……＋＋≥或≤⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪(*)(1)M P (x y )Q P Q (2)(x y )Q M P Q P 0000∈，∈，即；，∈∈，即．⇒⊆⇒⊆(1)(x y )Q M P (2)M P (x y )Q 0000，；，．∉⇒∉∉⇒∉显然，当且仅当且，即时，才能称方程，P Q Q P P =Q f(x y)=0⊆⊆③代换：用坐标表示条件p(M)，列出方程f(x ，y)=0；④化简：化方程f(x ，y)=0为最简形式；⑤证明：以方程的解为坐标的点都是曲线上的点．上述方法简称“五步法”，在步骤④中若化简过程是同解变形过程；或最简方程的解集与原始方程的解集相同，则步骤⑤可省略不写，因为此时所求得的最简方程就是所求曲线的方程．(2)由方程画曲线(图形)的步骤：①讨论曲线的对称性(关于x 轴、y 轴和原点)；②求截距：③讨论曲线的范围；④列表、描点、画线．3．交点求两曲线的交点，就是解这两条曲线方程组成的方程组．4．曲线系方程过两曲线f 1(x ，y)=0和f 2(x ，y)=0的交点的曲线系方程是f 1(x ，y)＋λf 2(x ，y)=0(λ∈R)．四、圆1．圆的定义平面内与定点距离等于定长的点的集合(轨迹)叫圆．2．圆的方程(1)标准方程(x －a)2＋(y －b)2=r 2．(a ，b)为圆心，r 为半径．特别地：当圆心为(0，0)时，方程为x 2＋y 2=r 2(2)一般方程x 2＋y 2＋Dx ＋Ey ＋F=0方程组，的解是曲线与轴交点的坐标；f x y y ()==⎧⎨⎩00x 方程组，的解是曲线与轴交点的坐标；f x y x ()==⎧⎨⎩00y 配方()()x D y E D E F +++=+-22442222当D 2＋E 2－4F ＜0时，方程无实数解，无轨迹．(3)参数方程 以(a ，b)为圆心，以r 为半径的圆的参数方程为特别地，以(0，0)为圆心，以r 为半径的圆的参数方程为3．点与圆的位置关系设点到圆心的距离为d ，圆的半径为r ．4．直线与圆的位置关系设直线l ：Ax ＋By ＋C=0和圆C ：(x －a)2＋(y －b)2=r 2，则5．求圆的切线方法(1)已知圆x 2＋y 2＋Dx ＋Ey ＋F=0．①若已知切点(x 0，y 0)在圆上，则切线只有一条，其方程是 过两个切点的切点弦方程．当＋－＞时，方程表示以－，－为圆心，以为半径的圆；D E 4F 0()22D E D E F 2212422+-当＋－时，方程表示点－，－D E 4F =0()22D E 22x a r y b r =+=+⎧⎨⎩cos sin θθθ为参数()x r y r ==⎧⎨⎩cos sin θθθ为参数()(1)d r (2)d =r (3)d r 点在圆外＞；点在圆上；点在圆内＜．⇔⇔⇔d Aa Bb C A B =+++||22．(1)0d r (2)=0d =r (3)0d r 相交直线与圆的方程组成的方程组有两解，△＞或＜；相切直线与圆的方程组成的方程组有一组解，△或；相离直线与圆的方程组成的方程组无解，△＜或＞．⇔⇔⇔x x y y D x x E y y F 0000220=+++++=()()．当，在圆外时，＋＋＋＋表示(x y )x x y y D(x )E(y )F =0000000++x y 22②若已知切线过圆外一点(x 0，y 0)，则设切线方程为y －y 0=k(x －x 0)，再利用相切条件求k ，这时必有两条切线，注意不要漏掉平行于y 轴的切线．③若已知切线斜率为k ，则设切线方程为y=kx ＋b ，再利用相切条件求b ，这时必有两条切线．(2)已知圆x 2＋y 2=r 2．①若已知切点P 0(x 0，y 0)在圆上，则该圆过P 0点的切线方程为x 0x ＋y 0y=r 2．6．圆与圆的位置关系已知两圆圆心分别为O 1、O 2，半径分别为r 1、r 2，则②已知圆的切线的斜率为，圆的切线方程为±．k y =kx r k 2+1(1)|O O |=r r (2)|O O |=|r r |(3)|r r ||O O |r r 12121212121212两圆外切＋；两圆内切－；两圆相交－＜＜＋．⇔⇔⇔。
高中数学——5、直线与圆的方程
直线与圆的方程直线方程1、倾斜角：直线与x 轴正半轴所夹的角，【0°，180°）例：y=x 的倾斜角为45°，y=-x 的倾斜角为135°2、截距：直线与x 轴交点的横坐标为横截距、与y 轴交点的纵坐标为纵截距 例：y=x+1的横截距为-1、纵截距为1（注：截距相等→直线斜率=-1或过原点）3、斜率：斜率是否存在必须分类讨论（垂直于x 轴）、斜率为0（平行于x 轴） （斜率公式：k=tanα=1212x -x y -y ，即两点纵坐标之差与横坐标之差的比值） （直线ax+by+c=0的斜率存在时，其斜率k=-b a ）（三点共线：斜率相等） 4、直线方程（1）点斜式：y-y 1=k （x-x 1）（斜率k 不存在时，直线方程为x=x 1）（2）斜截式：y=kx+b （前提是斜率k 存在）（3）一般式：ax+by+c=0（a 、b 不能同时为0：a=0时，k=0/平行于x 轴；b=0时，k 不存在/平行于y 轴；c=0时，直线过原点）（注：两点式、截距式，考的少；主要考一般式，解题主要用点斜式）例：直线过2点（-1，-1）、（1，3），求直线方程，先用斜率公式可求得k=2，再用点斜式，y+1=2（x+1）或y-3=2（x-1），化简为斜截式y=2x+1或一般式2x-y+1=05、点、直线（1）点与点：（x 1，y 1）、（x 2，y 2）两点间距离=221221y -y x -x ）（）（例：求（1，3）、（-1，5）两点间距离，（1-（-1））2+（3-5）2=8，∴22（2）点与直线：点（x 0，y 0）到直线ax+by+c=0的距离为2200b a |c by ax |+++例：求点（-1，-1）到直线y=2x+3的距离 先化为一般式2x-y+3=0，根据公式，221-2|31--1-2|）（）（）（++⨯=552 （点在直线上即坐标满足直线方程，如点（2，1）在y=kx-3上，代入得k=2）（3）直线与直线A 、重合：两直线方程完全相同（如x+y+1=0与2x+2y+2=0，化简后完全相同）B 、相交：求交点坐标（联立两直线方程，解二元一次方程组）C 、平行——k 1=k 2（单独思考斜率不存在、斜率为0）两平行直线间距离：转化为求其中一条直线上的一点到另一条直线的距离例：两平行直线2y=4x-1、y=2x+3间距离，可在直线2y=4x-1上取点（0，-21），将直线y=2x+3化为一般式2x-y+3=0，根据点到距离公式即可D 、垂直——k 1k 2=-1（斜率不存在、斜率为0必须分类讨论）E 、两直线的夹角公式两直线L 1、L 2的斜率分别为k 1、k 2，夹角为θ，则有tan θ=|2112k k 1k -k +|，θ≠90° 6、对称（1）点关于点中点坐标×2=两点坐标和（类于等差中项）例：求点（1，2）关于点（0，-2）的对称点，可以设为（x ，y ），则有1+x=0、2+y=2×（-2），解得x=-1、y=-6（2）点关于直线两点连线与已知直线垂直，斜率积=-1→写出点斜式直线方程→求出与已知直线的交点坐标，再用点关于点对称的方法求对称点坐标例：求点（1，1）关于直线2x+4y+1=0的对称点，已知直线斜率=21-→两点所连直线斜率=2，点斜式方程y-1=2（x-1）→与直线2x+4y+1=0的交点坐标为（103，-52）→设对称点坐标为（x ，y ），则有1+x=2×103、1+y=2×（-52），解得对称点坐标为（-52，-59） （3）直线关于点对称直线与已知直线平行，斜率相等，利用点到两直线距离相等，求出对称直线方程例：求2x+y-1=0关于点（1，1）的对称直线方程，斜率相等，设为2x+y+c=0，求出点（1，1）到直线2x+y-1=0的距离=52，点（1，1）到直线2x+y+c=0的距离=52，求得c=-5，所以对称直线为2x+y-5=0（4）直线关于直线两对称直线与对称轴直线共点，求出交点坐标，设出对称直线的点斜式方程→ 对称轴直线上取一点，该点到两对称直线的距离相等→求出对称直线的斜率 （注：可能直线与对称轴直线平行）例：求直线y=x+1关于直线x-y-1=0的对称直线两直线平行，没有交点，方法与直线关于点对称相同，求得y=x-3（5）反射光线经过x 、y 轴后反射，斜率存在时，入射线与反射线斜率相反（斜率相反即倾斜角互补）（注：关于特殊直线的对称，如x 、y 轴，可以画图、直接写出，如点（1，1）关于x 轴的对称点为（1，-1），直线y=x+1关于y 轴的对称直线为y=-x+1） （注：斜率不存在时的对称，必须分类讨论）圆的方程1、标准方程：圆心（a，b），半径r，（x-a）2+（y-b）2=r2（r>0）2、一般方程：x2+y2+Dx+Ey+F=0（注：题目给定一般方程，配方化为标准方程，求出圆心坐标、半径）（注：设圆的方程时，都用标准方程）例：一般方程x2+y2+2x-4y-3=0化为标准方程，写成x2+2x+y2-4y-3=0，配方得到（x+1）2-1+（y-2）2-4-3=0，化简得（x+1）2+（y-2）2=83、特殊圆的方程（1）圆心在x轴上，设为（x-a）2+y2=r2（2）圆心在y轴上，设为x2+（y-b）2=r2（3）与x轴相切，设为（x-a）2+（y-b）2=b2（4）与y轴相切，设为（x-a）2+（y-b）2=a24、直线与圆的位置关系（1）相离：没有交点，圆心到直线的距离>半径相切：1个交点，圆心到直线的距离=半径（切线与切点、圆心所在直线互相垂直）相交：2个交点，圆心到直线的距离<半径（2）相交：考的多，解题技巧主要有2个：A、直线与垂径互相垂直（斜率存在时，积为-1）B、相交所得弦长——弦心距线段、半弦、半径构成直角三角形，用勾股定理解5、圆与圆（注：考的少，解题技巧参考直线与圆）（1）公共弦所在直线方程：即两圆相交时，两圆方程的差（2）公切线方程：利用圆心到公切线的距离=半径（3）位置关系相离：圆心距>半径之和（2条外公切线、2条内公切线）外切：圆心距=半径之和（2条外公切线、1条内公切线）相交：半径之差<圆心距<半径之和（2条外公切线）内切：圆心距=半径之差（1条外公切线）内含：圆心距<半径之差（无公切线）6、过三点的圆两线段中垂线的交点即圆心→圆心到三点中任一点的距离即半径7、直径所对圆周角为直角（矩形外接圆）（1）斜率存在时，积为-1（2）向量乘积为0（3）勾股定理。
高中数学第十节讲解教案
高中数学第十节讲解教案
主题：直线与圆的位置关系
一、教学目标：
1. 理解直线和圆的位置关系的基本概念。
2. 掌握直线与圆的位置关系的判定方法。
3. 能够应用直线与圆的位置关系解决相关问题。
二、教学重点：
1. 直线与圆的位置关系的基本概念。
2. 直线与圆的位置关系的判定方法。
三、教学难点：
1. 圆的切线与切点的概念。
2. 如何判断一条直线与圆的位置关系。
四、教学过程：
1. 复习：回顾上节课所学的直线和圆的相关知识。
2. 引入：通过一个实际问题引入直线与圆的位置关系的概念，激发学生的学习兴趣。
3. 学习：讲解直线与圆的位置关系的基本概念，并介绍判定直线与圆位置关系的方法。
4. 实践：让学生通过练习题巩固所学知识，提出问题并引导学生解决。
5. 总结：对本节课所学知识进行总结，强调重点和难点，帮助学生理清思路。
六、作业布置：
1. 完成课堂练习题。
2. 自主学习相关知识，做好预习。
七、教学反思：
通过本节课的教学，学生对直线与圆的位置关系有了更深入的理解，掌握了相关判定方法，并能够运用所学知识解决相关问题。
在教学过程中，要充分引导学生思考，灵活运用知识，培养学生的解决问题能力和创新意识。
高二数学最新教案-直线和圆的方程讲义 精品
直线和圆的方程一、关于直线：1．有向线段：以A 为起点，B 为终点的有向线段为AB ，数量有AB ＝－BA ；且AB ＝x B －x A ，其中x A ，x B 分别表示点A ，B 在数轴上相对应的数．在直角坐标平面上的有两点间的距离公式|AB |＝221221)()(y y x x -+-；2．定比分点．P （x ，y ）分线段AB （其中A （x 1 ，y 1），B （x 2 ，y 2））的比为λ ，λ ＝PB AP ，那么有λ ＝x x x x --21，写出x ＝λλ++121x x 同理有y ＝λλ++121y y 其中λ ≠－1．其特例为P 为线段AB 的中点时，λ ＝1，点P 的坐标为（221x x +，221y y +），推广之就有 △ABC 三顶点A （x 1 ，y 1），B （x 2 ，y 2），C （x 3 ，y 3）的重心坐标为G （3321x x x ++，3321y y y ++）．3．直线的倾斜角α ，其中0≤α ＜π 与斜率的概念及截距．当α ＝2π时，斜率k ＝tan α ，k ＝1212x x y y --；当α ＝2π时斜率不存在；所谓截距就是直线与两坐标轴交点的纵横坐标．4．直线方程的五种形式： 点斜式：y －y 0 ＝k （x －x 0）； 斜截式：y ＝kx ＋b ； 两点式：121y y y y --＝121x x x x --；截距式：a x ＋by＝1； 一般式：Ax ＋By ＋C ＝0．直线的点斜式与斜截式不能表示斜率不存在（垂直于x 轴）的直线；两点式不能表示平行或重合两坐标轴的直线；截距式不能表示平行或重合两坐标轴的直线及过原点的直线．5．两条直线的位置关系：（1）若存在斜率的两直线方程为l 1 ：y ＝k 1x ＋b 1 ，l 2 ：y ＝k 2x ＋b 2 ，那么 ①l 1 ∥l 2 ⇔k 1 ＝k 2 且b 1 ≠b 2 ； ②l 1 与l 2 重合⇔k 1 ＝k 2 且b 1 ＝b 2 ；③l 1 与l 2 相交⇔k 1 ≠k 2 ，其特例为l 1 ⊥l 2 ⇔k 1·k 2 ＝－1．（2）若两直线方程分别为l 1 ：A 1x ＋B 1y ＋C 1 ＝0与l 2 ；A 2x ＋B 2y ＋C 2 ＝0（A 22 ＋B 22 ≠0），那么①l 1 ∥l 2 ⇔⎩⎨⎧≠=12211221C A C A B A B A 或B 1C 2 ≠C 1B 2 ；②l 1 与l 2 重合⇔⎩⎨⎧==12211221C A C A B A B A 且B 1C 2 ＝B 2C 1 ；③l 1 与l 2 相交⇔A 1B 2 ≠A 2B 1 ，其特例为l 1 ⊥l 2 ⇔A 1A 2 ＋B 1B 2 ＝0； （3）当k 1·k 2 ≠－1时，①l 1 与l 2 的夹角θ（规定为锐角），则tan θ ＝|21121k k k k +-|；②l 1 到l 2 的角（规定为以l 1 为始边绕l 1 与l 2 的交点逆时针旋转与l 2 重合的最小正角，此时0°≤θ ＜180°，则tan θ ＝21121k k k k +-．其特例为k 1·k 2 ＝－1此时θ ＝90°．）6．点到直线的距离：（1）点P （x 0 ，y 0）到直线l ；Ax ＋By ＋C ＝0的距离d ＝2200||BA C By Ax +++，特例是当l ：x ＝a 时d ＝|x 0 －a |；当l ：y ＝b 时，d ＝|y 0 －b |；（2）设l 1 ：Ax ＋By ＋C 1 ＝0，l 2 ：Ax ＋By ＋C 2 ＝0，则这两平行线间的距离是 d ＝2221||BA C C +-．7．利用平行、垂直、相交确定直线方程时常用到三个直线系：①与Ax ＋By ＋C ＝0平行的直线：Ax ＋By ＋λ ＝0（λ 为待定系数）； ②与Ax ＋By ＋C ＝0垂直的直线：Bx －Ay ＋λ ＝0；③过A 1x ＋B 1y ＋C 1 ＝0与A 2x ＋B 2y ＋C 2 ＝0的交点的直线方程为：A 1x ＋B 1y ＋C 1 ＋λ（A 2x ＋B 2y ＋C 2）＝0（λ ∈R 且只包含A 1x ＋B 1y ＋C 1 ＝0）．8．关于直线对称问题：（1）关于l ：Ax ＋By ＋C ＝0对称问题：不论点，直线与曲线关于l 对称问题总可以转化为点关于l 对称问题，因为对称是由平分与垂直两部分组成，如求P （x 0 ，y 0）关于l ：Ax ＋By ＋C ＝0对称点Q （x 1 ，y 1）．有1010x x y y --＝－B A （1）与A ·210x x +＋B ·210y y +＋C ＝0．（2）解出x 1 与y 1 ；若求C 1 ：曲线f （x ，y ）＝0（包括直线）关于l ：Ax ＋By ＋C 1 ＝0对称的曲线C 2 ，由上面的（1）、（2）中求出x 0 ＝g 1（x 1 ，y 1）与y 0 ＝g 2（x 1 ，y 1），然后代入C 1 ：f [g 1（x 1 ，y 1），g 2（x 2 ，y 2）]＝0，就得到关于l 对称的曲线C 2 方程：f [g 1（x ，y ），g 2（x ，y ）]＝0．（3）若l ：Ax ＋By ＋C ＝0中的x ，y 项系数|A |＝1，|B |＝1．就可以用直接代入解之．尤其是选择填空题．如曲线C 1 ：y 2 ＝4 x －2关于l ：x －y －4＝0对称的曲线l 2 的方程为：(x －4) 2 ＝4（y ＋4）－2．即y 用x －4代，x 用y ＋4代，这样就比较简单了．（4）解有关入射光线与反射光线问题就可以用对称问题来解决．．二、关于曲线轨迹方程：直角坐标平面上的动点满足某条件的轨迹方程求法主要有三种常用方法：1．直接法：动点P （x ，y ）满足定义，某等量关系可直接得出f （x ，y ）＝0即为所求轨迹方程．如，到定点A （2，3）的距离比到直线x －7＝0的距离多1．很明显的等量关系已给出了即设动点P （x ，y ），有22)3()2(-+-y x －1＝|x －7|．2．代入法：点Q 在曲线C 1 ：f （x ，y ）＝0上移动，动点P 与Q 满足某种关系，设Q （x 1 ，y 1），P （x ，y ）由所满足的关系式得x 1 ＝g 1（x ，y ）与y 1 ＝g 2（x ，y ），代入C 1 ：f （x 1 ，y 1）＝0中即可．如，已知定点A （3，0），P 为单位圆x 2 ＋y 2 ＝1的动点． ∠AOP 的平分线交P A 于M ，求点M 的轨迹方程．就是M （x ，y ）与P （x 0 ，y 0）满足三角形内角平分线比例性质得出x 0 ＝34x －1，y 0 ＝34y 代入单位圆方程2)134(-x ＋2)34(y ＝1即2)43(-x ＋y 2 ＝169． （3）参数法：动点P （x ，y ）的纵、横坐标分别是某变量的函数如⎩⎨⎧==)()(t g y t f x 消参数t 即可得出F （x ，y ）＝0为所求的动点轨迹方程．如求两动直线kx －y ＋2（k ＋1）＝0与x ＋ky ＋2（k －1）＝0的交点P 的轨迹方程．联立方程组求出x ＝f 1（k ）、y ＝f 2（k ）消k 得F （x ，y ）＝0，但实际上主要目的是消参数k ，因此不求出x 、y 能消k 更简捷．即得（x ＋2）k ＝y －2与（y ＋2）k ＝2－x ．两式相除消k 即可．三、关于圆：1．圆的方程：（1）圆心半径式：(x －a ) 2 ＋(y －b ) 2 ＝r 2（r ＞0）．特例：x 2 ＋y 2 ＝r 2 ． （2）圆的一般式：x 2 ＋y 2 ＋Dx ＋Ey ＋F ＝0．圆心（－2D ，－2E ），半径r ＝F E D 422-+（D 2 ＋E 2 －4 F ＞0）． 两种形式的圆方程中都有三个待定参数，因此求圆方程必须三个条件才可． 2．点与圆位置关系：P （x 0 ，y 0）和圆C ：(x －a ) 2 ＋(y －b ) 2 ＝r 2 ． ①点P 在圆C 外有(x 0 －a ) 2 ＋(y 0 －b ) 2 ＞r 2 ， ②点P 在圆上：(x 0 －a ) 2 ＋(y 0 －b ) 2 ＝r 2 ， ③点P 在圆内：(x 0 －a ) 2 ＋(y 0 －b ) 2 ＜r 2 ．3．直线与圆的位置关系：l ：f 1（x ，y ）＝0．圆C ：f 2（x ，y ）＝0消y 得F （x 2）＝0．（1）直线与圆相交：F （x ，y ）＝0中∆ ＞0；或圆心到直线距离d ＜r ．直线与圆相交的相关问题：①弦长|AB |＝21k +·|x 1 －x 2|＝21k +·212214)(x x x x -+，或|AB |＝222d r -；②弦中点坐标（221x x +，221y y +）；③弦中点轨迹方程． （2）直线与圆相切：F （x ）＝0中∆ ＝0，或d ＝r ．其相关问题是切线方程．如P （x 0 ，y 0）是圆x 2 ＋y 2 ＝r 2 上的点，过P 的切线方程为x 0x ＋y 0y ＝r 2 ，其二是圆外点P （x 0 ，y 0）向圆到两条切线的切线长为22020)()(r b y a x --+-或22020r y x -+；其三是P （x 0 ，y 0）为圆x 2 ＋y 2 ＝r 2 外一点引两条切线，有两个切点A ，B ，过A ，B 的直线方程为x 0x ＋y 0y ＝r 2 ．（3）直线与圆相离：F （x ）＝0中∆ ＜0；或d ＜r ；主要是圆上的点到直线距离d 的最大值与最小值，设Q 为圆C ：(x －a ) 2 ＋(y －b ) 2 ＝r 2 上任一点，|PQ |max ＝|PC |＋r ；|PQ |min ＝|PQ |－r ，是利用图形的几何意义而不是列出距离的解析式求最值．4．圆与圆的位置关系：依平面几何的圆心距|O 1O 2|与两半径r 1 ，r 2 的和差关系判定． （1）设⊙O 1 圆心O 1 ，半径r 1 ，⊙O 2 圆心O 2 ，半径r 2 则：①当r 1 ＋r 2 ＝|O 1O 2|时⊙O 1 与⊙O 2 外切；②当|r 1 －r 2|＝|O 1O 2|时，两圆相切；③当|r 1 －r 2|＜|O 1O 2|＜r 1 ＋r 2 时两圆相交；④当|r 1 －r 2|＞|O 1O 2|时两圆内含；⑤当r 1 ＋r 2 ＜|O 1O 2|时两圆外离．（2）设⊙O 1 ：x 2 ＋y 2 ＋D 1x ＋E 1y ＋F 1 ＝0，⊙O 2 ：x 2 ＋y 2 ＋D 2x ＋E 2y ＋F 2 ＝0．①两圆相交A 、B 两点，其公共弦所在直线方程为（D 1 －D 2）x ＋（E 1 －E 2）y ＋F 1 －F 2 ＝0．②经过两圆的交点的圆系方程为x 2 ＋y 2 ＋D 1x ＋E 1y ＋F 1 ＋λ（x 2 ＋y 2 ＋D 2x ＋E 2y ＋F 2）＝0（不包括⊙O 2 方程）．直线和圆的综合练习一、选择题（1）已知A （3，4），B （6，10），点C 在直线上，且AC ∶AB ＝1∶3，则C 点坐标为（ ）A ．⎪⎭⎫⎝⎛211,415 B ．（4，6） C ．⎪⎭⎫⎝⎛211,415和⎪⎭⎫⎝⎛1,23 D ．（4，6）或（2，2） （2）过点P (1，2)引一条直线，使它与A (2，3)和B (4，－5)的距离相等，那么这条直线方程为 （ ） A ．4x ＋y －6＝0 B ．x ＋4y －6＝0 C ． x ＋2y －7＝0或4x ＋y －6＝0 D ．2x ＋3y －7＝0或x ＋4y －6＝0（3）两条直线l 1，l 2的斜率是方程6x 2＋x －1＝0的两个根，则l 1，l 2的夹角为（ ）A ．15°B ．30°C ．45°D ．60°（4）直线l 与两直线y ＝1和x －y －7＝0分别交于A ，B 两点，若线段AB 的中点为M（1，－1），则直线l 的斜率为 （ ）A ．－32 B ．32 C ．－23 D ．23（5）若三条直线l 1：x －y ＝0；l 2：x ＋y －2＝0; l 3：5x －ky －15＝0围成一个三角形，则k 的取值范围是 （ ） A ．k ∈R 且k ±≠5且k ≠1B ．k ∈R 且k ±≠5且k ≠－10C ．k ∈R 且k ±≠1且k ≠0D ． k ∈R 且k ±≠ 5（6）已知两定点A (－3，5)，B (2，15)，动点P 在直线3x －4y ＋4＝0上，当PA ＋PB取最小值时，这个最小值为 （ ）A ．513B ．362C ．155D ．5＋102（7）方程x 2＋(m －1)y 2－3my ＋2m ＝0表示两条相交直线，则m 的值为 （ ） A ．0 B ．－8 C ．0或－8 D ．m 值有无穷多个 （8）在直角坐标系中，△ABC 的三个顶点是：A (0，3)，B (3，3)，C (2，0)，若直线x ＝a 将△ABC 分割成面积相等的两部分，则实数a 的值是 （ ） A ．3 B ．1＋22 C ．1＋23 D ．2－22 （9）如果实数x ，y 满足等式(x －2)2＋y 2＝3,则xy的最大值是 （ ） A ．21 B ．33 C ．23 D ．3 （10）点P 在⊙C 1：x 2＋y 2－8x －4y ＋11＝0上运动，点Q 在⊙C 2：x 2＋y 2＋4x ＋2y ＋1＝0上运动，则PQ 的最小值是 （ ）A ．35－5B ．35－3C ．35－2D ．35二、填空题（11）已知A (－2，5)，B (6，1)，则线段AB 的垂直平分线方程为 ． （12）过直线l 1:3x －y －5＝0,l 2:x ＋2y －4＝0的交点，且与直线x ＋5y ＝1平行的直线方程是 ．（13）直线l 过点A （－4，2），倾斜角是直线4x ＋3y －7＝0倾斜角的一半，则直线l的方程是 ．（14）已知△ABC ，A (0，5)，B (2，1)，△ABC 的面积为5，则点C 的轨迹方程是 ．（15）点M 在圆x 2＋y 2＝1上运动，N （3，0），若P 分MN 为3∶1，则P 点的轨迹方程是 ．（16）过A （4，－1）且与⊙C ：x 2＋y 2＋2x －6y ＋5＝0切于B （1，2）的圆的方程是．三、解答题（17）一条直线过P (1，1)，与直线l 1:x ＋2y ＝0,l 2:x －3y －3＝0分别交于A ，B 两点，若P 分线段AB 为2∶1，求直线l 的方程．(18) △ABC 中，A (0，1)，AB 边上的高线方程为x ＋2y －4＝0，AC 边上的中线方程为2x ＋y －3＝0,求AB ，BC ，AC 边所在的直线方程．（19）过P (2，1)作直线l 交x ，y 轴正向于A ，B 两点，当l 在x ，y 轴上截距之和最小时，求直线l 的方程．（20）一束光线l 自A （－3，3）发出，射到x 轴上，被x 轴反射到⊙C ：x 2＋y 2－4x －4y ＋7＝0上．(Ⅰ) 求反射线通过圆心C 时，光线l 的方程； (Ⅱ) 求在x 轴上，反射点M 的范围．（21）已知⊙C ：x 2＋y 2－2x －2y ＋1＝0，直线l 与⊙C 相切且分别交x 轴、y 轴正向于A 、B 两点，O 为坐标原点，且OA ＝a ，OB ＝b （a ＞2，b ＞2）． (Ⅰ) 求线段AB 中点的轨迹方程； (Ⅱ) 求△ABC 面积的极小值．直线和圆综合练习一、（1）D （2）C （3）C （4）A （5）B （6）A （7）C （8）A （9）C （10）A二、（11）012=--y x （12）075=-+y x （13）0102=+-y x（14）0102=-+y x 或02=+y x（15）1614922=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-y x （16）(x －3)2＋(y －1)2＝5三、（17）设),33(),,2(b b B a a A +-则3)33(221++-=b a ①，321ba +=②，由①②得512=a ，∴⎪⎭⎫⎝⎛-512,524A ，过A ，P 的直线036297=-+y x 为所求． （18）直线AB 的斜率为2，∴AB 边所在的直线方程为012=+-y x ，直线AB 与AC边中线的方程交点为⎪⎭⎫ ⎝⎛2,21B设AC 边中点D (x 1，3－2x 1)，C(4－2y 1，y 1)，∵D 为AC 的中点，由中点坐标公式得BC C y y x y x ∴∴=⇒⎩⎨⎧+=--=),1,2(,11)23(224211111边所在的直线方程为0732=-+y x ；AC 边所在的直线方程为y ＝1．（19）设直线l 的方程为112)0,0(1=+⇒=+b a b a b y a x ，则22 a a ab ∴-= 322322)2(2212+≥+-+-=-++=-+=+a a a a a a a b a当22222+=⇒-=-a a a 时等号成立，此时12+=b ∴直线l 的方程为0)22(2=+-+y x（20）⊙C ：(x －2)2＋(y －2)2＝1（Ⅰ）C 关于x 轴的对称点C ′(2，－2)，过A ，C ′的方程：x ＋y ＝0为光线l 的方程．（Ⅱ）A 关于x 轴的对称点A ′(－3，－3)，设过A ′的直线为y ＋3＝k (x ＋3)，当该直线与⊙C 相切时，有341133222=⇒=+-+-k k k k 或43=k∴过A ′，⊙C 的两条切线为)3(433),3(343+=++=+x y x y 令y ＝0，得1,4321=-=x x∴反射点M 在x 轴上的活动范围是⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1,43 （21）⊙C ：(x －1)2＋(y －1)2＝1，A (a ，O)，B (O ，b ) ．设直线AB 的方程为bx ＋ay －ab ＝0，∵直线AB 与⊙C 相切，∴02)(2122=++-⇒=+-+b a ab ba ab a b ①（Ⅰ）设AB 中点P (x ，y )，则y b x a by a x 2,22,2==⇒==代入①得P 点的轨迹方程：2xy －2x －2y ＋1＝0，∵a ＞2，∴x ＞1 ∴P 点的轨迹方程为(x -1)(y -1)＝21(x ＞1) （Ⅱ）由①得22024242)(2+≥⇒≥+-⇒-≥-+=ab ab ab ab b a ab ，当且仅当22+==b a 时等号成立． S △AOB ＝21ab ≥3＋22。
人教版高中数学《直线与圆的方程》单元教材教学分析
教学方法和手段的设计
传统教学与多媒体教学有机结合
学生思想教育和行为习惯的培养及学习方法
数形结合思想，函数思想
课时安排
第一课时：
直线的倾斜角与斜率
第二课时：
直线的方程
第三课时：
两条直线的位置关系
第四课时：
简单的线性规划
第五课时：
曲线和方程
第六课时：
圆的方程说明人教版高 Nhomakorabea数学《直线与圆的方程》单元教材教学分析
学段及学科
高中数学
教材版本
人教版
单元名称
《直线与圆的方程》
单元教材主题内容与价值作用
本章的最主要内容是直线方程、圆的方程，线性规划的初步知识
单元目标
了解解析几何的基本知识，理解直线与方程、曲线与方程，掌握直线的方程和圆的方程的代数性质与几何性质
重点、难点与关键
高中数学圆与方程直线、圆的位置关系直线与圆的位置关系教材梳理素材
4。
2.1 直线与圆的位置关系疱丁巧解牛知识·巧学一、直线与圆的位置关系的判断方法一：代数法(或Δ法）将直线的方程与圆C 的方程联立，消元后得到关于x(或y)的一元二次方程。
（1）当Δ＞0时,方程有两解，此时方程组也有两组实数解，说明直线l 与圆C 相交;(2)当Δ=0时,方程有唯一解,此时方程组也有唯一一组解,说明直线l 与圆C 相切；（3)当Δ＜0时，方程无实数解，从而方程组也无解，说明直线l 与圆C 相离.方法二：几何法判断圆C 的圆心到直线l 的距离d 与圆的半径r 的关系。
（1）如果d 〈r,直线l 与圆C 相交;(2）如果d=r ，直线l 与圆C 相切；（3）如果d>r ，直线l 与圆C 相离.方法点拨 以上两种方法都是针对直线与整个圆的位置而言的,研究直线与部分圆的关系时，除利用以上两种方法外,一般都用数形结合求出字母的取值范围。
二、直线与圆的位置关系中的三个基本问题1.判定直线与圆的位置关系问题,常规方法是比较d 与r 的大小.2。
求圆的切线方程问题,求切线有三种情况:（1)从圆上的已知点为切点求切线；（2)已知切线的斜率求切线；（3）已知圆外一点求切线.求切线的方法：（1)利用圆心到直线的距离等于圆的半径；(2）判别式法，一般地，过圆上一点的切线只有一条，过圆外一点的切线有两条；(3）切点坐标代换法，即如果圆的方程为x 2+y 2=r 2，则过圆上一点（x 0，y 0）的切线方程为x 0x+y 0y=r 2.3。
关于弦长问题,一般利用勾股定理与垂径定理，很少利用弦长公式，因其计算较繁.误区警示 在求与圆相切的直线方程时，首先要判断点与圆的位置关系。
当点在圆上时，切线只有一条，若点在圆外,则切线有两条,可以设出直线方程,用待定系数法求解，在设方程时一定要注意到直线斜率不存在的情况,避免漏解。
问题·探究问题1 旋转滴有雨水的伞，雨水将会沿着伞的各自什么位置飞出？探究：沿着一条直线的方向飞出，此直线是以伞的边缘点为切点的切线.问题2 给出一个已知圆C ：(x —2)2+(y —3)2=4，直线l:（m+2）x+(2m+1）y=7m+8,当m∈R 时，你能确定这条直线与圆的位置关系吗？与参数m 有关吗？探究：由已知直线l 的方程(m+2）x+（2m+1)y=7m+8变形可得（2x+y —8)+m （x+2y-7)=0，由直线系方程知识可知，此直线必过两直线2x+y —8=0和x+2y —7=0的交点，解之可得交点为(3,2），即无论m 为何值，直线l 恒过定点(3,2).而容易判断点（3,2）在已知圆内,所以直线与圆总相交,与参数m 无关.典题·热题例1 求经过点(1，-7）且与圆x 2+y 2=25相切的切线方程.思路解析：将点(1，—7）代入圆方程，有12+(-7)2=50〉25，可知点（1，-7）是圆外一点，故所求切线有两条,要求切线方程,只需求切线的斜率或再求切线上另一点.解：法一：设切线的斜率为k ，由点斜式有y+7=k(x —1)，即y=k （x —1）-7。
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第十章 直线与圆的方程一、基础知识1．解析几何的研究对象是曲线与方程。
解析法的实质是用代数的方法研究几何.首先是通过映射建立曲线与方程的关系，即如果一条曲线上的点构成的集合与一个方程的解集之间存在一一映射，则方程叫做这条曲线的方程，这条曲线叫做方程的曲线。
如x 2+y 2=1是以原点为圆心的单位圆的方程。
2．求曲线方程的一般步骤：(1)建立适当的直角坐标系；(2)写出满足条件的点的集合；(3)用坐标表示条件，列出方程；(4)化简方程并确定未知数的取值范围；（5）证明适合方程的解的对应点都在曲线上，且曲线上对应点都满足方程（实际应用常省略这一步）。
3．直线的倾斜角和斜率：直线向上的方向与x 轴正方向所成的小于1800的正角，叫做它的倾斜角。
规定平行于x 轴的直线的倾斜角为00，倾斜角的正切值（如果存在的话）叫做该直线的斜率。
根据直线上一点及斜率可求直线方程。
4．直线方程的几种形式：（1）一般式：Ax+By+C=0；（2）点斜式：y-y 0=k(x-x 0)；（3）斜截式：y=kx+b ；（4）截距式：1=+b y a x ；（5）两点式：121121y y y y x x x x --=--；（6）法线式方程：xcos θ+ysin θ=p （其中θ为法线倾斜角，|p|为原点到直线的距离）；（7）参数式：⎪⎩⎪⎨⎧+=+=θθsin cos 00t y y t x x （其中θ为该直线倾斜角），t 的几何意义是定点P 0（x 0, y 0）到动点P （x, y ）的有向线段的数量（线段的长度前添加正负号，若P 0P 方向向上则取正，否则取负）。
5．到角与夹角：若直线l 1, l 2的斜率分别为k 1, k 2，将l 1绕它们的交点逆时针旋转到与l 2重合所转过的最小正角叫l 1到l 2的角；l 1与l 2所成的角中不超过900的正角叫两者的夹角。
若记到角为θ，夹角为α，则tan θ=21121k k k k +-,tan α=21121k k k k +-. 6．平行与垂直：若直线l 1与l 2的斜率分别为k 1, k 2。
且两者不重合，则l 1//l 2的充要条件是k 1=k 2；l 1⊥l 2的充要条件是k 1k 2=-1。
7．两点P 1(x 1, y 1)与P 2(x 2, y 2)间的距离公式：|P 1P 2|=221221)()(y y x x -+-。
8．点P(x 0, y 0)到直线l: Ax+By+C=0的距离公式：2200||B A C By Ax d +++=。
9．直线系的方程：若已知两直线的方程是l 1：A 1x+B 1y+C 1=0与l 2：A 2x+B 2y+C 2=0，则过l 1, l 2交点的直线方程为A 1x+B 1y+C 1+λ(A 2x+B 2y+C 2=0；由l 1与l 2组成的二次曲线方程为（A 1x+B 1y+C 1）（A 2x+B 2y+C 2）=0；与l 2平行的直线方程为A 1x+B 1y+C=0(1C C ≠).10．二元一次不等式表示的平面区域，若直线l 方程为Ax+By+C=0. 若B>0，则Ax+By+C>0表示的区域为l 上方的部分，Ax+By+C<0表示的区域为l 下方的部分。
11．解决简单的线性规划问题的一般步骤：（1）确定各变量，并以x 和y 表示；（2）写出线性约束条件和线性目标函数；（3）画出满足约束条件的可行域；（4）求出最优解。
12．圆的标准方程：圆心是点(a, b)，半径为r 的圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r 2，其参数方程为⎩⎨⎧+=+=θθsin cos r b y r a x （θ为参数）。
13．圆的一般方程：x 2+y 2+Dx+Ey+F=0(D 2+E 2-4F>0)。
其圆心为⎪⎭⎫ ⎝⎛--2,2E D ，半径为F E D 42122-+。
若点P(x 0, y 0)为圆上一点，则过点P 的切线方程为 .0220000=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++F y y E x x D y y x x ①14．根轴：到两圆的切线长相等的点的轨迹为一条直线（或它的一部分），这条直线叫两圆的根轴。
给定如下三个不同的圆：x 2+y 2+D i x+E i y+F i =0, i=1, 2, 3. 则它们两两的根轴方程分别为(D 1-D 2)x+(E 1-E 2)y+(F 1-F 2)=0; (D 2-D 3)x+(E 2-E 3)y+(F 2-F 3)=0; (D 3-D 1)x+(E 3-E 1)y+(F 3-F 1)=0。
不难证明这三条直线交于一点或者互相平行，这就是著名的蒙日定理。
二、方法与例题1．坐标系的选取：建立坐标系应讲究简单、对称，以便使方程容易化简。
例1 在ΔABC 中，AB=AC ，∠A=900，过A 引中线BD 的垂线与BC 交于点E ，求证：∠ADB=∠CDE 。
[证明] 见图10-1，以A 为原点，AC 所在直线为x 轴，建立直角坐标系。
设点B ，C 坐标分别为（0,2a ）,(2a,0)，则点D 坐标为（a, 0）。
直线BD 方程为12=+ay a x ， ①直线BC 方程为x+y=2a ， ②设直线BD 和AE 的斜率分别为k 1, k 2，则k 1=-2。
因为BD ⊥AE ，所以k 1k 2=-1.所以212=k ，所以直线AE 方程为x y 21=，由⎪⎩⎪⎨⎧=+=a y x x y 2,21解得点E 坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛a a 32,34。
所以直线DE 斜率为.234323=-=a a a k 因为k 1+k 3=0. 所以∠BDC+∠EDC=1800，即∠BDA=∠EDC 。
例2 半径等于某个正三角形高的圆在这个三角形的一条边上滚动。
证明：三角形另两条边截圆所得的弧所对的圆心角为600。
[证明] 以A 为原点，平行于正三角形ABC 的边BC 的直线为x 轴，建立直角坐标系见图10-2，设⊙D 的半径等于BC 边上的高，并且在B 能上能下滚动到某位置时与AB ，AC 的交点分别为E ，F ，设半径为r ，则直线AB ，AC 的方程分别为x y 3=,x y 3-=.设⊙D 的方程为(x-m)2+y 2=r 2.①设点E ，F 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2)，则,311x y =223x y -=，分别代入①并消去y 得.03).(03)(2222222121=-+-=-+-r x m x r x m x 所以x 1, x 2是方程4x 2-2mx+m 2-r 2=0的两根。
由韦达定理⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==+4,2222121 rm x x m x x ，所以 |EF|2=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=(x 1-x 2)2+3(x 1-x 2)2=4(x 1+x 2)2-4x 1x 2=m 2-(m 2-r 2)=r 2.所以|EF|=r 。
所以∠EDF=600。
2．到角公式的使用。
例3 设双曲线xy=1的两支为C 1，C 2，正ΔPQR 三顶点在此双曲线上，求证：P ，Q ，R 不可能在双曲线的同一支上。
[证明] 假设P ，Q ，R 在同一支上，不妨设在右侧一支C 1上，并设P ，Q ，R 三点的坐标分别为,1,,1,,1,332211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛x x x x x x 且0<x 1<x 2<x 3. 记∠RQP=θ，它是直线QR 到PQ 的角，由假设知直线QR ，PQ 的斜率分别为3223231111x x x x x x k -=--=，.1112121212x x x x x x k -=--= 由到角公式.01)(11111tan 3221312322132212112<+-=++-=+-=x x x x x x x x x x x x x k k k k θ 所以θ为钝角，与ΔPQR 为等边三角形矛盾。
所以命题成立。
3．代数形式的几何意义。
例4 求函数11363)(2424+--+--=x x x x x x f 的最大值。
[解] 因为222222)0()1()3()2()(-------=x x x x x f 表示动点P(x, x 2)到两定点A(3, 2), B(0, 1)的距离之差，见图10-3，当AB 延长线与抛物线y=x 2的交点C 与点P 重合时，f(x)取最大值|AB|=.104．最值问题。
例5 已知三条直线l 1: mx-y+m=0, l 2: x+my-m(m+1)=0, l 3: (m+1)x-y+m+1=0围成ΔABC ，求m 为何值时，ΔABC 的面积有最大值、最小值。
[解]记l 1, l 2, l 3的方程分别为①，②，③。
在①，③中取x=-1, y=0，知等式成立，所以A(-1, 0)为l 1与l 3的交点；在②，③中取x=0, y=m+1，等式也成立，所以B(0, m+1)为l 2与l 3的交点。
设l 1, l 2斜率分别为k 1, k 2, 若m ≠0，则k 1•k 2=11-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-m m , S ΔABC =||||21BC AC ⨯，由点到直线距离公式|AC|=1|1|1|1|2222+++=+---m m m m m m ，|BC|=22111|1|m m m m +=++--。
所以S ΔABC =⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+++⨯11211121222m m m m m 。
因为2m ≤m 2+1，所以S ΔABC ≤43。
又因为-m 2-1≤2m ，所以1212+≤-m m ，所以S ΔABC ≥.41 当m=1时，（S ΔABC ）max =43；当m=-1时，（S ΔABC ）min =41. 5．线性规划。
例6 设x, y 满足不等式组⎩⎨⎧-≥+≤+≤.|32|2,41x y y x（1）求点(x, y)所在的平面区域；（2）设a>-1，在（1）区域里，求函数f(x,y)=y-ax 的最大值、最小值。
[解] （1）由已知得⎪⎩⎪⎨⎧≥--≥+≤+≤,032,322,41x x y y x 或⎪⎩⎪⎨⎧<--≥+≤+≤.032,232,41x x y y x解得点(x, y)所在的平面区域如图10-4所示，其中各直线方程如图所示。
AB ：y=2x-5；CD ：y=-2x+1；AD ：x+y=1；BC ：x+y=4.(2) f(x, y)是直线l: y-ax=k 在y 轴上的截距，直线l 与阴影相交，因为a>-1，所以它过顶点C 时，f(x, y)最大，C 点坐标为（-3，7），于是f(x, y)的最大值为3a+7. 如果-1<a ≤2，则l 通过点A （2，-1）时，f(x, y)最小，此时值为-2a-1；如果a>2，则l 通过B （3，1）时，f(x, y)取最小值为-3a+1.6．参数方程的应用。