2.3圆与圆的位置关系
一、单选题
1.设,圆与圆的位置关系不可能是( )
A.相切 B.相交 C.内切或内含 D.外切或相离
2.过圆上一点作圆的两条切线,切点分别为,若,则( )
A.1 B. C. D.
3.已知圆(,为常数)与.若圆心与关于直线对称,则圆与的位置关系为( )
A.内含 B.相交 C.相切 D.相离
4.已知圆,圆,则两圆的公切线的条数是( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
5.已知圆,圆,若圆平分圆的圆周,则正数的值为( )
A.3 B.2 C.4 D.1
6.已知圆和两点,,若圆上有且只有一点,使得,则的值为( )
A.4 B.7 C.4或6 D.3或7
7.过圆外一点作圆的两条切线,切点为,则的外接圆方程是( )
A. B.
C. D.
8.古希腊数学家阿波罗尼奥斯(约公元首262~公元前190年)的著作《圆锥曲线论》是古代世界光辉的科学成果,著作中有这样一个命题:平面内与两定点距离的比为常数k(且)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼期圆.已知 ,,圆上有且仅有一个点 P满足,则r的取值可以为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
二、多选题
9.已知圆和圆的交点为,,则( )
A.圆和圆有两条公切线
B.直线的方程为
C.圆上存在两点和使得
D.圆上的点到直线的最大距离为
10.已知两圆:,:,交于不同的两点,,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
11.设圆,定点,若圆上存在两点到的距离为,则 的取值范围是_______.
12.与两圆,都相切,且半径为3的圆一共有________个
四、解答题
13.在平面直角坐标系中,已知圆的方程为,点的坐标为(3,-3).
(1)求过点且与圆相切的直线方程.
(2)已知圆,若圆与圆的公共弦长为,求圆的方程.
14.如图,在平面直角坐标系中,已知圆:,过点及点的圆与圆外切.
(1)求圆的标准方程;
(2)若过点的直线被两圆截得的弦长相等,求直线的方程;
(3)直线上是否存在点,使得过点分别作圆与圆的切线,切点分别为, (不重合),满足?若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
2.3圆与圆的位置关系答案
一、单选题
1.设,圆与圆的位置关系不可能是( )
A.相切 B.相交 C.内切或内含 D.外切或相离
【答案】D
【分析】
计算出两圆圆心距,并与两圆半径和作大小比较,由此可得出结论.
【详解】
两圆的圆心距,两圆的半径之和为,
因为,所以两圆不可能外切或相离.
故选:D.
2.过圆上一点作圆的两条切线,切点分别为,若,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】
根据切线长相等和PA⊥PB,容易判断四边形OAPB是正方形,根据勾股定理即可解得.
【详解】
由题意可知:0故选:C.
3.已知圆(,为常数)与.若圆心与关于直线对称,则圆与的位置关系为( )
A.内含 B.相交 C.相切 D.相离
【答案】B
【分析】
根据对称性求得,由此判断出两圆的位置关系.
【详解】
依题意,所以,,
,
所以,
所以两个圆相交.
故选:B
4.已知圆,圆,则两圆的公切线的条数是( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
【答案】B
【分析】
分别求得两圆的圆心坐标和半径,结合两圆的位置关系的判定方法,求得两圆的位置关系,即可求解.
【详解】
由圆可化为,
可得圆心坐标为,半径为,
由圆可化为,
可得圆心坐标为,半径为,
则圆心距为,
又由,所以,
可得圆与圆相交,所以两圆公共切线的条数为2条.
故选:B.
5.已知圆,圆,若圆平分圆的圆周,则正数的值为( )
A.3 B.2 C.4 D.1
【答案】A
【分析】
圆平分圆的圆周,则相交弦过的圆心,做差求出相交弦,代入圆心即可求出.
【详解】
圆的标准方程为,圆心为点,
作差可得两圆的相交弦所在的直线为,
代入点,有,
解得.
故选:A.
【点睛】
结论点睛:两圆相交,交点平分圆,则相交弦过该圆的圆心.
6.已知圆和两点,,若圆上有且只有一点,使得,则的值为( )
A.4 B.7 C.4或6 D.3或7
【答案】C
【分析】
根据题意,得到点落在以为直径的圆上,把圆上有且只有一点,使得,转化为两圆相切,结合圆与圆的位置关系,即可求解.
【详解】
由题意,两点,,且,
可得点落在以为直径的圆上,即圆,
要使得圆上有且只有一点,使得,
等价于圆与圆只有一个公共点,即两圆相切,
可得两圆的圆心距为,
当两圆相外切时,可得,即,解得;
当两圆相内切时,可得,即,解得,
综上可得,实数的值为或.
故选;C.
7.过圆外一点作圆的两条切线,切点为,则的外接圆方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】
圆的圆心,半径,由此可得以为直径的圆就是的外接圆,利用两点间距离公式与中点坐标公式即可求出外接圆的方程.
【详解】
解:圆的圆心,半径,
由圆的几何性质可知,且均为直角三角形,
∴以为直径的圆就是的外接圆,
∵,
∴,且线段的中点坐标为,
∴的外接圆方程是,
故选:D.
8.古希腊数学家阿波罗尼奥斯(约公元首262~公元前190年)的著作《圆锥曲线论》是古代世界光辉的科学成果,著作中有这样一个命题:平面内与两定点距离的比为常数k(且)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼期圆.已知 ,,圆上有且仅有一个点 P满足,则r的取值可以为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【分析】
设动点P的坐标,利用已知条件列出方程,化简可得点P的轨迹方程,由点P是圆C:上有且仅有的一点,可得两圆相切,进而可求得r的值.
【详解】
设动点,由,得,整理得,
又点是圆:上有且仅有的一点,所以两圆相切.
圆的圆心坐标为,半径为2,
圆C:的圆心坐标为,半径为r,两圆的圆心距为3,
当两圆外切时,,得,
当两圆内切时,,,得.
故选:A.
【点睛】
结论点睛:本题考查阿波罗尼斯圆,考查两圆相切的应用,判断圆与圆的位置关系几何法:圆心距d与r1,r2的关系:(1)外离;(2)外切;(3)相交;(4)内切;(5)内含,考查学生的数形结合思想和逻辑推理能力,属于中档题.
二、多选题
9.已知圆和圆的交点为,,则( )
A.圆和圆有两条公切线
B.直线的方程为
C.圆上存在两点和使得
D.圆上的点到直线的最大距离为
【答案】ABD
【分析】
A:判断两圆相交可得切线条数;B:两圆相交,做差可得公共弦方程;C:判断弦AB经过圆心,则弦为最长弦,不再存在比AB更长的弦;D:求圆心到直线的距离加半径即为到直线AB的最大距离.
【详解】
解:对于A,因为两个圆相交,所以有两条公切线,故正确;
对于B,将两圆方程作差可得,即得公共弦的方程为,故B正确;
对于C,直线经过圆的圆心,所以线段是圆的直径,故圆中不存在比长的弦,故C错误;
对于D,圆的圆心坐标为,半径为2,圆心到直线的距离为,所以圆上的点到直线的最大距离为,D正确.
故选:ABD.
10.已知两圆:,:,交于不同的两点,,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【分析】
根据圆的公共弦方程可判断B,根据,两在公共弦上可判断A,根据公共弦与圆心连线互相平分及中点坐标公式可判断C,D
【详解】
解:两圆方程相减可得直线的方程为:,
即,
因为点在此直线上,
所以,所以B正确;
分别把,两点代入得,
,,
两式相减得, ,所以A正确;
由圆的对称性可知,线段和线段相互平分,
所以,,
所以C错误,D正确,
故选:ABD
三、填空题
11.设圆,定点,若圆上存在两点到的距离为,则 的取值范围是_______.
【答案】
【分析】
由以为圆心2为半径的圆与圆相交可得.
【详解】
由题意以为圆心2为半径的圆与圆相交,.∴,解得.
故答案为:.
【点睛】
本题考查圆与圆的位置关系,解题关键是把问题转化为两圆相交.圆与圆的位置关系:
两圆圆心距离为,半径分别为,则相离,外切,相交,内切,内含.
12.与两圆,都相切,且半径为3的圆一共有________个
【答案】7
【分析】
根据两圆相离,可以判定出与两圆都相切且半径为3的圆有7个.
【详解】
解:因为两圆,是相离的,
所以与两圆都相切且半径为3的圆的情况如下:
与两圆都内切的有1个,是以原点为圆心,即;
与两圆都外切的有2个,设切点为,则,
,
同理,利用圆与圆的圆心距和半径的关系可得:
与圆外切于圆内切的圆有2个;与圆内切于圆外切的圆有2个;
分别为和,
共7个,
故答案为:7.
【点睛】
由圆心距判断两圆的位置关系相离,再利用直观想象可得与两圆都相切的情况,包括内切和外切两类.
四、解答题
13.在平面直角坐标系中,已知圆的方程为,点的坐标为(3,-3).
(1)求过点且与圆相切的直线方程.
(2)已知圆,若圆与圆的公共弦长为,求圆的方程.
【答案】(1)过点且与圆相切的直线方程为:或;(2)圆的方程为或.
【分析】
(1)当直线的斜率不存在时,显然成立,当直线的斜率存在时,设切线方程为:,利用圆心到直线的距离等于半径列出方程,解出得到直线;
(2)两圆方程相减得出公共弦所在直线方程,由点线距公式求出到直线的距离为,利用勾股定理列方程求出,可得圆的方程.
【详解】
(1)当直线的斜率不存在时,显然直线与圆相切,
当直线的斜率存在时,设切线方程为:,
圆心到直线的距离等于半径,解得,
切线方程为:,
综上,过点且与圆相切的直线方程为:或.
(2)圆与圆,
相减得圆与圆的公共弦所在直线方程,
圆的圆心为(1,0),,
设到直线的距离为,
∴,
又∵圆与圆公共弦长为,
∴,
即,
解得,
∴圆的方程为或.
【点睛】
关键点点睛:本题考查直线与圆的位置关系,考查圆与圆的位置关系,解决本题的关键点是利用圆的弦长的一般,圆心到直线的距离和圆的半径组成直角三角形,列出勾股定理解出参数,得到圆的方程,考查学生逻辑思维能力和计算能力,属于中档题.
14.如图,在平面直角坐标系中,已知圆:,过点及点的圆与圆外切.
(1)求圆的标准方程;
(2)若过点的直线被两圆截得的弦长相等,求直线的方程;
(3)直线上是否存在点,使得过点分别作圆与圆的切线,切点分别为, (不重合),满足?若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)或;(3)存在,点.
【分析】
(1)先由题意,得到圆的圆心在直线上,设,半径为,根据两圆外切,列出方程求解,求出,,即可得出圆的方程;
(2)先判断当的斜率不存在时,不符合题意;当的斜率存在时,设的方程为,根据又被两圆截得的弦长相等,列出方程求解,即可求出结果;
(3)设,由得到,再由直线的方程为,两式联立,求解,即可得出结果.
【详解】
(1)由题意知,圆的圆心在直线上,设,半径为,
因为圆与圆外切,且圆的圆心,半径为,
所以,
即①
又,即②
由①得,,代入②得,,
解得或(舍),所以,
故所求圆的标准方程为.
(2)当的斜率不存在时,的方程为:,与圆相离,不符合题意.
当的斜率存在时,设为,故的方程为,
则圆心到直线的距离为:;圆心到直线的距离为:,
因为圆的弦长一半与圆心到弦的距离的平方和等于圆的半径的平方,
又被两圆截得的弦长相等,
所以,
即,解得或,
故直线的方程为或.
(3)设,由可知,,
即,所以,
即,
整理得①,
又直线的方程为②,
由①②联立解得,,或,,
由,两点不重合,故,不合题意,舍去,
故存在点符合题意.
【点睛】
本题考查根据两圆位置关系求圆的方程,根据直线被圆所截弦长求直线方程,以及求直线上满足某条件的点的坐标,熟记直线与圆位置关系,圆与圆位置关系等即可,属于常考题型.
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