高三专题复习：直线与圆知识点及经典例题(含答案)

【高考专题资料】整理人：智名堂文韬第第页专题：圆的方程、直线和圆的位置关系【知识要点】圆的定义：平面内与一定点距离等于定长的点的轨迹称为圆（一）圆的标准方程形如：这个方程叫做圆的标准方程。说明：1、若圆心在坐标原点上，这时，则圆的方程就是。2、圆的标准方程的两个基本要素：圆心坐标和半径；圆心和半径分别确定了圆的位置和大小，从而确定了圆，所以，只要a,b,r三个量确定了且r＞0，圆的方程就给定了。就是说要确定圆的方程，必须具备三个独立的条件确定a,b,r，可以根据3个条件，利用待定系数法来解决。（二）圆的一般方程将圆的标准方程,展开可得。可见，任何一个圆的方程都可以写成:。问题：形如的方程的曲线是不是圆？将方程左边配方得：当时，方程（1）与标准方程比较，方程表示以为圆心，以为半径的圆。当时，方程只有实数解，解为,所以表示一个点.当时，方程没有实数解，因而它不表示任何图形。圆的一般方程的定义：当时，方程称为圆的一般方程.圆的一般方程的特点：（i）的系数相同，不等于零；（ii）没有xy这样的二次项。（三）直线与圆的位置关系1、直线与圆位置关系的种类（1）相离求距离；(2)相切求切线；（3）相交求焦点弦长。2、直线与圆的位置关系判断方法：几何方法主要步骤：（1）把直线方程化为一般式，利用圆的方程求出圆心和半径（2）利用点到直线的距离公式求圆心到直线的距离（3）作判断:当d>r时，直线与圆相离；当d＝r时，直线与圆相切;当d<r时，直线与圆相交。代数方法主要步骤：（1）把直线方程与圆的方程联立成方程组（2）利用消元法，得到关于另一个元的一元二次方程（3）求出其Δ的值，比较Δ与0的大小：（4）当Δ<0时，直线与圆相离；当Δ＝0时，直线与圆相切；当Δ>0时，直线与圆相交。圆的切线方程总结：当点在圆上时，切线方程为：；当点在圆上时，切线方程为：。【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．变式1：求过两点、且被直线平分的圆的标准方程.变式2：求过两点、且圆上所有的点均关于直线对称的圆的标准方程.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．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是等边三角形，故截得的劣弧所对的圆心角为.例10、圆C：，直线，（Ⅰ）证明：不论m取何值时，与C恒有两个交点；（Ⅱ）求最短弦长所在直线方程。分析：本题最关键的是直线交点系方程的转化，挖掘出直线恒过定点。再探究定点在圆内，下一步只需要去探究点到直线的距离最大时，直线方程是什么。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．类型五：圆中的最值问题例14、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15、(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．本题类比于2017年高考理科全国二卷12题，这类型题目的处理方法就是通过几何意义用线性规划的思路来处理，或者用圆的参数方程，分别把x,y表示出来，通过研究三角函数的最值研究。解：(1)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)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16、已知，，点在圆上运动，则的最小值是