高考数学高中数学知识点南京市2018届高三数学二轮专题复习资料专题11:直线与圆、圆与圆 下载本文

x2y2

解:(1)+=1

84

(2) 记△MAB的面积为S,

当直线l1的斜率不存在时,可求得S=4.

1

当直线l1的斜率存在时,设为k(k≠0),则l1:y=kx+2,l2:y=-x+2 设A(x1,y1), B(x2,y2) 由

kxy??8+4=142k4? 得(1+2k2)x2+42kx-4=0 ,则x1+x2=-2,x1x2=-2 , 1+2k1+2k??y=kx+2

4(1+k2)(4k2+1)AB=1+k|x1-x2|=

2k2+122

又圆心Q(2,2)到l2的距离d1=<2 ,得k>1 21+k

22

2

又MP⊥AB,QM⊥CD,所以M点到AB的距离等于Q点到AB的距离,设为d2,即 |2k-2+2|2|k|d2== 221+k1+k

4|k|4k2+11

所以△MAB面积S=|AB|d2==422k2+111

令t=2k+1∈(3,+∞),,则∈(0,),S=4

t3

2

k2(4k2+1)

(2k2+1)22t2-3t+1

=42t21132145(-)-∈(,4), 2t283

45综上,?MAB面积的取值范围为(,4].

3

〖教学建议〗

(1)问题归类与方法: 1.相交弦问题

直线与圆的位置关系判断方法: 代数法和几何法.

1圆心角θ、弦长L、半径R和弦心距d中三个量可以建立关系式. ○

θLθL

如:()2+d2=R 2,d=Rcos,=Rsin.

2222

2相交弦的垂直平分线过圆心. ○

2.直线与椭圆的位置关系 3.换元法求函数的最值

(2)方法选择与优化:本题计算面积时求高的方法不同,导致解题的繁简程度不同,答案中巧妙的运用圆的几何性质避开求M点坐标,也可以利用勾股定理求高PM?距离,此题也可以设直线PD的斜率为k,简化PM的形式.

PQ2?MQ2,MQ即是点Q到PD的

x2y2

例2.在平面直角坐标系xOy中,如图,已知A1、A2、B1、B2是椭圆C:2+2=1(a>b>0)的四个顶点,

ab

△A1B1B2是一个边长为2的等边三角形,其外接圆为圆M.

* (1) 求椭圆C及圆M的方程;

(2) 若点D是圆M劣弧A1B2上一动点(点D异于端点A1、B2),直线B1D分别交线段A1B2、椭圆C于

点E、G,直线B2G与A1B1交于点F.

GB1* * * (ⅰ) 求的最大值;

EB1

* * (ⅱ) 试问:E、F两点的横坐标之和是否为定值?若是,求出该定值;若不是,说明理由.

解:(1) 由题意知,B2(0,1),A1(-3,0), 所以b=1,a=3,

x22

所以椭圆C的方程为+y=1.

3

233

易得圆心M?-,0?,A1M=,

3?3?

2

43??所以圆M的方程为x++y2=. 33??

(2) 设直线B1D的方程为

3

y=kx-1?k<-?,

3??

3k+1323

与直线A1B2的方程y=x+1联立,解得点E(,),

33k-13k-1

y=kx-1,??2

联立?x消去y并整理,得 2

+y=1,??3

(1+3k2)x2-6kx=0,

3k2-1?6k?解得点G?2,2?,

?3k+13k+1?

6k|2|2

3k+1GB1|xG|3k+13k-3k

(ⅰ) ====1-2 2EB1|xE|3k+13k+123

||3k-11

=1+

2

-(3k+1)++2

-(3k+1)

2+11

≤1+=,

222+2

6+3

当且仅当k=-时,取“=”,

3

2+1GB1

所以的最大值为. EB12

3k2-1

-13k2+11

(ⅱ) 直线B2G的方程为y=x+1=-x+1,

6k3k23k+1

-6k3k+13

x-1联立,解得点F(,), 33k-13k-1

-6k23

所以E、F两点的横坐标之和为+=-23.

3k-13k-1

故E、F两点的横坐标之和为定值,该定值为-23. 与直线A1B1的方程y=-

〖教学建议〗 (1) 问题归类与方法: 1.求圆的方程

方法1:三点代入圆的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,求解D、E、F. 方法2:三角形两边的垂直平分线交点为圆心. 方法3:直角三角形外接圆的直径为斜边. 2.联立两直线方程求交点坐标 3.共线或平行的弦长比转化为坐标之比 4.利用基本不等式求函数最值

(2)方法选择与优化:(1)问中求圆的方程方法1与2都可以,考虑到正三角形直接求重心即圆心,得圆标准方程比较快些,本问椭圆易错成“a=2”;

(2)问中斜率k的范围易错,以斜率k为自变量时,利用基本不等式求函数最值,或者导数法.也可以

GB1πsinα+1

借助椭圆参数方程设G(3cosα,sinα)(<α<π) , 上面的方法中的k=kGB= ,最后=

EB123cosα

1

π

2sin(α-)+1

4sinα-cosα+1

= 形式比较简洁,此法也可以参考.

22

3x22

例3.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆E:+y=1 ,如图,动直线l:y?k1x?交椭圆E于A,B两

22点,C是椭圆E上一点,直线OC的斜率为k2,且k1k2?2,M是线段OC延长线上一点,且4MC:AB?2:3,M的半径为MC,OS,OT是M的两条切线,切点分别为S,T.求?SOT的最大值,

并求取得最大值时直线l的斜率. 解:设A(x1,y1), B(x2,y2)

x22

+y=12

1

?,联立方程?

3?y=kx-2

23k2

得(4k1+2)x2-43k1x-1=0,由题意知△>0,且x1+x2=21,

2k1+11

x1x2=-, 22(2k1+1)所以|AB|=21+k1|x1-x2|=

1+k11+8k12 . 22k1+1

2222221+k11+8k1

由题意可知圆M的半径r为r= 32k12+1

由题设知k1k2=222

,所以k2=因此直线OC的方程为y=x. 44k14k1

?联立方程?

?

x22

+y=122y=x4k1

8k11222得x=2,y=2,因此|OC|=x+y=1+4k11+4k1

2

2

1+8k1

2 . 1+4k1

2r1

由题sin∠SOM==

OCr+OC

1+

r

22

OCOC==r2

AB3

1+8k13

2·1+4k12

2k1+13

= 22221+k11+8k124k1+12k1+2222k1+1

1

2k1+1332

≥=×=1 222(4k1+1)+(2k1+2)23

2

2

2

2

当且仅当4k1+1=2k1+2 即k1=±

2

取等 2

ππOC1

=1 时,(sin∠SOM)max= ,y=sinx 在(0,) 上单调增,(∠SOT)max= r226

π

3

BC(∠SOT)max=π2

综上∠SOT最大值为 ,取得最大值时直线l的斜率为±.

32〖教学建议〗

(1)问题归类与方法: 1.相切问题

如图,当圆外一点引两条切线时,在Rt△PAC 中. PC为∠APB的平分线,且垂直平分线段AB. 2. 直线与二次曲线的弦长公式.

3.利用换元法或基本不等式法等求函数最值.

PA(2)方法选择与优化:求函数最值时可以通过换元法令t=1+2k1(t>1) 最终化为1

此方法比较基本.当然也可以分子分母展开后利用分离常数法求最值。

1129-(-)+t24

x22

222

例4.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆方程为4+y=1,圆C:(x-1)+y=r.

*(1)求椭圆上动点P与圆心C距离的最小值;

2

OC3

=r2

***(2)如图,直线l与椭圆相交于A、B两点,且与圆C相切于点M,若满足M为线段AB中点的直线l有4条,求半径r的取值范围.