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1、 高一数学圆的方程典型例题类型一：圆的方程例1 求过两点、且圆心在直线上的圆的标准方程并判断点与圆的关系分析：欲求圆的标准方程，需求出圆心坐标的圆的半径的大小，而要判断点与圆的位置关系，只须看点与圆心的距离和圆的半径的大小关系，若距离大于半径，则点在圆外；若距离等于半径，则点在圆上；若距离小于半径，则点在圆内解法一：（待定系数法）设圆的标准方程为圆心在上，故圆的方程为又该圆过、两点解之得：，所以所求圆的方程为解法二：（直接求出圆心坐标和半径）因为圆过、两点，所以圆心必在线段的垂直平分线上，又因为，故的斜率为1，又的中点为，故的垂直平分线的方程为：即又知圆心在直线上，故圆心坐标为半径故所求圆的方
2、程为又点到圆心的距离为点在圆外例2 求半径为4，与圆相切，且和直线相切的圆的方程解：则题意，设所求圆的方程为圆圆与直线相切，且半径为4，则圆心的坐标为或又已知圆的圆心的坐标为，半径为3若两圆相切，则或(1) 当时，或(无解)，故可得所求圆方程为，或(2) 当时，或(无解)，所求圆的方程为，或例3 求经过点，且与直线和都相切的圆的方程分析：欲确定圆的方程需确定圆心坐标与半径，由于所求圆过定点，故只需确定圆心坐标又圆与两已知直线相切，故圆心必在它们的交角的平分线上解：圆和直线与相切，圆心在这两条直线的交角平分线上，又圆心到两直线和的距离相等两直线交角的平分线方程是或又圆过点，圆心只能在直线上设圆心
3、到直线的距离等于，化简整理得解得：或圆心是，半径为或圆心是，半径为所求圆的方程为或例4、 设圆满足：(1)截轴所得弦长为2；(2)被轴分成两段弧，其弧长的比为，在满足条件(1)(2)的所有圆中，求圆心到直线的距离最小的圆的方程解法一：设圆心为，半径为则到轴、轴的距离分别为和由题设知：圆截轴所得劣弧所对的圆心角为，故圆截轴所得弦长为又圆截轴所得弦长为2又到直线的距离为当且仅当时取“=”号，此时这时有或又故所求圆的方程为或解法二：同解法一，得将代入上式得：上述方程有实根，故，将代入方程得又由知、同号故所求圆的方程为或类型二：切线方程、切点弦方程、公共弦方程例5已知圆，求过点与圆相切的切线解：点不在
4、圆上，切线的直线方程可设为根据 解得 所以 即 因为过圆外一点作圆得切线应该有两条，可见另一条直线的斜率不存在易求另一条切线为说明：上述解题过程容易漏解斜率不存在的情况，要注意补回漏掉的解本题还有其他解法，例如把所设的切线方程代入圆方程，用判别式等于0解决（也要注意漏解）还可以运用，求出切点坐标、的值来解决，此时没有漏解例6 两圆与相交于、两点，求它们的公共弦所在直线的方程分析：首先求、两点的坐标，再用两点式求直线的方程，但是求两圆交点坐标的过程太繁为了避免求交点，可以采用“设而不求”的技巧解：设两圆、的任一交点坐标为，则有：得：、的坐标满足方程方程是过、两点的直线方程又过、两点的直线是唯一的
5、两圆、的公共弦所在直线的方程为练习：1求过点，且与圆相切的直线的方程解：设切线方程为，即，圆心到切线的距离等于半径，解得， 切线方程为，即，当过点的直线的斜率不存在时，其方程为，圆心到此直线的距离等于半径，故直线也适合题意。所以，所求的直线的方程是或2、过坐标原点且与圆相切的直线的方程为 解：设直线方程为，即.圆方程可化为，圆心为（2，-1），半径为.依题意有，解得或，直线方程为或.3、已知直线与圆相切，则的值为 .解：圆的圆心为（1，0），半径为1，解得或.类型三：弦长、弧问题例8、求直线被圆截得的弦的长.例9、直线截圆得的劣弧所对的圆心角为 解：依题意得，弦心距，故弦长，从而OAB是等边三
6、角形，故截得的劣弧所对的圆心角为.例10、求两圆和的公共弦长类型四：直线与圆的位置关系例11、已知直线和圆，判断此直线与已知圆的位置关系.例12、若直线与曲线有且只有一个公共点，求实数的取值范围.解：曲线表示半圆，利用数形结合法，可得实数的取值范围是或.例13 圆上到直线的距离为1的点有几个？分析：借助图形直观求解或先求出直线、的方程，从代数计算中寻找解答解法一：圆的圆心为，半径设圆心到直线的距离为，则如图，在圆心同侧，与直线平行且距离为1的直线与圆有两个交点，这两个交点符合题意又与直线平行的圆的切线的两个切点中有一个切点也符合题意符合题意的点共有3个解法二：符合题意的点是平行于直线，且与之距
7、离为1的直线和圆的交点设所求直线为，则，即，或，也即，或设圆的圆心到直线、的距离为、，则，与相切，与圆有一个公共点；与圆相交，与圆有两个公共点即符合题意的点共3个说明：对于本题，若不留心，则易发生以下误解：设圆心到直线的距离为，则圆到距离为1的点有两个显然，上述误解中的是圆心到直线的距离，只能说明此直线与圆有两个交点，而不能说明圆上有两点到此直线的距离为1到一条直线的距离等于定值的点，在与此直线距离为这个定值的两条平行直线上，因此题中所求的点就是这两条平行直线与圆的公共点求直线与圆的公共点个数，一般根据圆与直线的位置关系来判断，即根据圆心与直线的距离和半径的大小比较来判断练习1：直线与圆没有公
8、共点，则的取值范围是 解：依题意有，解得.，.练习2：若直线与圆有两个不同的交点，则的取值范围是 .解：依题意有，解得，的取值范围是.3、圆上到直线的距离为的点共有（ ）（A）1个 （B）2个 （C）3个 （D）4个分析：把化为，圆心为，半径为，圆心到直线的距离为，所以在圆上共有三个点到直线的距离等于，所以选C4、过点作直线，当斜率为何值时，直线与圆有公共点，如图所示分析：观察动画演示，分析思路PEOyx解：设直线的方程为即根据有整理得解得类型五：圆与圆的位置关系例14、判断圆与圆的位置关系，例15：圆和圆的公切线共有 条。解：圆的圆心为，半径，圆的圆心为，半径，.，两圆相交.共有2条公切线。
9、练习1：若圆与圆相切，则实数的取值集合是 .解：圆的圆心为，半径，圆的圆心为，半径，且两圆相切，或，或，解得或，或或，实数的取值集合是.2：求与圆外切于点，且半径为的圆的方程.解：设所求圆的圆心为，则所求圆的方程为.两圆外切于点，所求圆的方程为.类型六：圆中的对称问题例16、圆关于直线对称的圆的方程是 GOBNMyAx图3CA例17自点发出的光线射到轴上，被轴反射，反射光线所在的直线与圆相切（1）求光线和反射光线所在的直线方程（2）光线自到切点所经过的路程分析、略解：观察动画演示，分析思路根据对称关系，首先求出点的对称点的坐标为，其次设过的圆的切线方程为根据，即求出圆的切线的斜率为或进一步求出
10、反射光线所在的直线的方程为或最后根据入射光与反射光关于轴对称，求出入射光所在直线方程为或光路的距离为，可由勾股定理求得说明：本题亦可把圆对称到轴下方，再求解类型七：圆中的最值问题例18：圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差是 解：圆的圆心为（2，2），半径，圆心到直线的距离，直线与圆相离，圆上的点到直线的最大距离与最小距离的差是.例19(1)已知圆，为圆上的动点，求的最大、最小值(2)已知圆，为圆上任一点求的最大、最小值，求的最大、最小值分析：(1)、(2)两小题都涉及到圆上点的坐标，可考虑用圆的参数方程或数形结合解决解：(1)(法1)由圆的标准方程可设圆的参数方程为（是参数）则（其中）所以
11、，(法2)圆上点到原点距离的最大值等于圆心到原点的距离加上半径1，圆上点到原点距离的最小值等于圆心到原点的距离减去半径1所以所以(2) (法1)由得圆的参数方程：是参数则令，得，所以，即的最大值为，最小值为此时所以的最大值为，最小值为(法2)设，则由于是圆上点，当直线与圆有交点时，如图所示，两条切线的斜率分别是最大、最小值由，得所以的最大值为，最小值为令，同理两条切线在轴上的截距分别是最大、最小值由，得所以的最大值为，最小值为例20：已知，点在圆上运动，则的最小值是 .解：设，则.设圆心为，则，的最小值为.练习：1：已知点在圆上运动.（1）求的最大值与最小值；（2）求的最大值与最小值.解：（1
12、）设，则表示点与点（2，1）连线的斜率.当该直线与圆相切时，取得最大值与最小值.由，解得，的最大值为，最小值为.（2）设，则表示直线在轴上的截距. 当该直线与圆相切时，取得最大值与最小值.由，解得，的最大值为，最小值为.2 设点是圆是任一点，求的取值范围分析一：利用圆上任一点的参数坐标代替、，转化为三角问题来解决解法一：设圆上任一点则有，即（）又解之得：分析二：的几何意义是过圆上一动点和定点的连线的斜率，利用此直线与圆有公共点，可确定出的取值范围解法二：由得：，此直线与圆有公共点，故点到直线的距离解得：另外，直线与圆的公共点还可以这样来处理：由消去后得：，此方程有实根，故，解之得：说明：这里将
13、圆上的点用它的参数式表示出来，从而将求变量的范围问题转化成三角函数的有关知识来求解或者是利用其几何意义转化成斜率来求解，使问题变得简捷方便3、已知点，点在圆上运动，求的最大值和最小值.类型八：轨迹问题例21、基础训练：已知点与两个定点，的距离的比为，求点的轨迹方程.例22、已知线段的端点的坐标是（4，3），端点在圆上运动，求线段的中点的轨迹方程.例23 如图所示，已知圆与轴的正方向交于点，点在直线上运动，过做圆的切线，切点为，求垂心的轨迹分析：按常规求轨迹的方法，设，找的关系非常难由于点随，点运动而运动，可考虑，三点坐标之间的关系解：设，连结，则，是切线，所以，所以四边形是菱形所以，得又满足，所以即是所求轨迹方程说明：题目巧妙运用了三角形垂心的性质及菱形的相关知识采取代入法求轨迹方程做题时应注意分析图形的几何性质，求轨迹时应注意分析与动点相关联的点，如相关联点轨迹方程已知，可考虑代入法例24 已知圆的方程为，圆内有定点，圆周上有两个动点、，使，求矩形的顶点的轨迹方程分析：利用几何法求解，或利用转移法求解，或利用参数法求解解法一：如图，在矩形中，连结，交于，显然，在直角三角形中，若设，则由，即，也即，这便是的轨迹方程解法二：设、，则，又
