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- 2021-05-13 发布
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1.判断直线与圆的位置关系常用的两种方法
(1)几何法：利用圆心到直线的距离d和圆半径r的大小关系.
dr⇔相离.
(2)代数法：
2.圆与圆的位置关系
设圆O1：(x－a1)2＋(y－b1)2＝r(r1>0)，
圆O2：(x－a2)2＋(y－b2)2＝r(r2>0).
方法
位置关系
几何法：圆心距d与r1，r2的关系
代数法：联立两圆方程组成方程组的解的情况
外离
d>r1＋r2
无解
外切
d＝r1＋r2
一组实数解
相交
|r1－r2|1，而圆心O到直线ax＋by＝1的距离d＝＝<1.
所以直线与圆相交.
(2)直线2tx－y－2－2t＝0恒过点(1，－2)，
∵12＋(－2)2－2×1＋4×(－2)＝－5<0，
∴点(1，－2)在圆x2＋y2－2x＋4y＝0内.
∴直线2tx－y－2－2t＝0与圆x2＋y2－2x＋4y＝0相交.
思维升华 判断直线与圆的位置关系的常见方法
(1)几何法：利用d与r的关系.
(2)代数法：联立方程之后利用Δ判断.
(3)点与圆的位置关系法：若直线恒过定点且定点在圆内，可判断直线与圆相交.
上述方法中最常用的是几何法，点与圆的位置关系法适用于动直线问题.
(2016·江苏省扬州中学月考)已知方程x2＋－＝0有两个不等实根a和b
，那么过点A(a，a2)，B(b，b2)的直线与圆x2＋y2＝1的位置关系是________.
答案 相切
解析 由题意可知过A，B两点的直线方程为(a＋b)x－y－ab＝0，圆心到直线AB的距离d＝，而a＋b＝－，ab＝－，因此d＝，
化简后得d＝1，故直线与圆相切.
题型二 圆与圆的位置关系
例2 (1)(2016·山东改编)已知圆M：x2＋y2－2ay＝0(a＞0)截直线x＋y＝0所得线段的长度是2，则圆M与圆N：(x－1)2＋(y－1)2＝1的位置关系是________.
(2)如果圆C：x2＋y2－2ax－2ay＋2a2－4＝0与圆O：x2＋y2＝4总相交，那么实数a的取值范围是______________________.
答案 (1)相交 (2)(－2，0)∪(0,2)
解析 (1)∵圆M：x2＋(y－a)2＝a2(a>0)，
∴圆心坐标为M(0，a)，半径r1为a，
圆心M到直线x＋y＝0的距离d＝，
由勾股定理得2＋()2＝a2，解得a＝2.
∴M(0,2)，r1＝2.
又圆N的圆心坐标N(1,1)，半径r2＝1，
∴MN＝＝，r1＋r2＝3，r1－r2＝1.
∴r1－r2＜MN＜r1＋r2，∴两圆相交.
(2)圆C的标准方程为(x－a)2＋(y－a)2＝4，圆心坐标为(a，a)，半径为2.
依题意得0<<2＋2，∴0<|a|<2.
∴a∈(－2，0)∪(0,2).
思维升华 判断圆与圆的位置关系时，一般用几何法，其步骤为
(1)确定两圆的圆心坐标和半径长.
(2)利用平面内两点间的距离公式求出圆心距d，求r1＋r2，|r1－r2|.
(3)比较d，r1＋r2，|r1－r2|的大小，写出结论.
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.
解 (1)两圆的标准方程分别为(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.
当两圆外切时，
＝＋，
解得m＝25＋10.
(2)当两圆内切时，因为定圆的半径小于两圆圆心间距离5，
故只有－＝5，解得m＝25－10.
(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，所以公共弦长为
2 ＝2.
题型三 直线与圆的综合问题
命题点1 求弦长问题
例3 (2016·全国丙卷)已知直线l：mx＋y＋3m－＝0与圆x2＋y2＝12交于A，B两点，过A，B分别做l的垂线与x轴交于C，D两点，若AB＝2，则CD＝________.
答案 4
解析 设AB的中点为M，由题意知，圆的半径R＝2，AB＝2，所以OM＝3，解得m＝－，由解得A(－3，)，B(0，2)，则AC的直线方程为y－＝－(x＋3)，
BD的直线方程为y－2＝－x，令y＝0，解得C(－2,0)，D(2,0)，所以CD＝4.
命题点2 直线与圆相交求参数范围
例4 (2015·课标全国Ⅰ)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交于M，N两点.
(1)求k的取值范围；
(2)若·＝12，其中O为坐标原点，求MN.
解 (1)由题设，可知直线l的方程为y＝kx＋1，
因为l与C交于两点，所以<1.
解得0}，N＝{(x，y)|(x－1)2＋(y－)2＝a2，a>0}，且M∩N≠∅，求a的最大值和最小值.
解 M＝{(x，y)|y＝，a>0}，即{(x，y)|x2＋y2＝2a2，y≥0}，
表示以原点O为圆心，半径等于a的半圆(位于横轴或横轴以上的部分).
N＝{(x，y)|(x－1)2＋(y－)2＝a2，a>0}，
表示以O′(1，)为圆心，半径等于a的一个圆.
再由M∩N≠∅，可得半圆和圆有交点，
故半圆和圆相交或相切.
当半圆和圆相外切时，由OO′＝2＝a＋a，
得a＝2－2；
当半圆和圆相内切时，由OO′＝2＝a－a，
得a＝2＋2，
故a的取值范围是[2－2,2＋2]，
即a的最大值为2＋2，最小值为2－2.
*13.(2016·湖南六校联考)已知直线l：4x＋3y＋10＝0，半径为2的圆C与l相切，圆心C在x轴上且在直线l的右上方.
(1)求圆C的方程；
(2)过点M(1,0)的直线与圆C交于A，B两点(A在x轴上方)，问在x轴正半轴上是否存在定点N，使得x轴平分∠ANB？若存在，请求出点N的坐标；若不存在，请说明理由.
解 (1)设圆心C(a,0)(a>－)，
则＝2⇒a＝0或a＝－5(舍).
所以圆C的方程为x2＋y2＝4.
(2)当直线AB⊥x轴时，x轴平分∠ANB.
当直线AB的斜率存在时，设直线AB的方程为y＝k(x－1)，N(t,0)，A(x1，y1)，B(x2，y2)，
由得(k2＋1)x2－2k2x＋k2－4＝0，
所以x1＋x2＝，x1x2＝.
若x轴平分∠ANB，
则kAN＝－kBN⇒＋＝0
⇒＋＝0
⇒2x1x2－(t＋1)(x1＋x2)＋2t＝0
⇒－＋2t＝0⇒t＝4，
所以当点N为(4,0)时，能使得∠ANM＝∠BNM总成立.
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