人教版数学选必修1 第二章 直线与圆的方程章末小结复习课(课件48页ppt)

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名称 人教版数学选必修1 第二章 直线与圆的方程章末小结复习课(课件48页ppt)
格式 pptx
文件大小 2.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2024-10-10 08:42:03

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文档简介

(共48张PPT)
第二章 直线与圆的方程章末复习小结
人教A版(2019)
知识复习
知识体系构建
知识梳理
1.直线的倾斜角与斜率
⑴直线的倾斜角α的范围是 .
0°≤α<180°
⑵.
⑶斜率的求法
①依据倾斜角;
②依据直线方程;
③依据两点的坐标.
⑷两条直线平行
两条直线平行的判定:如果两直线斜率存在,对于斜率分别为k1,k2的两条直线l1,l 2,有l1∥l 2 k1=k2.
⑸两条直线垂直
两条直线垂直的判定:如果两条直线都有斜率,且它们互相垂直,那么它们的斜率之积等于-1;反之,如果两条直线的斜率之积等于-1,那么它们互相垂直,即l1⊥l 2 k1k2=-1.
知识梳理
方程名称 几何条件 方程 适用范围
点斜式 点P(x0,y0)和斜率k
斜截式 斜率k,y轴上的纵截距b
两点式 P1(x1,y1),P2(x2,y2)
截距式 在x轴上的截距a, 在y轴上的截距b.
一般式 已知A,B,C.
2.直线方程
y-y0=k(x-x0)
直线不垂直x轴(斜率k存在)
y=kx+b
直线不垂直x轴(斜率k存在)
.
直线不垂直两个坐标轴
.
直线不垂直两个坐标轴且不经过原点
Ax+By+C=0
A、B 不同时为 0 的直线方程
知识梳理
3.两条直线的位置关系
已知两条直线
l1:A1x+B1y+C1=0,
l2:A2x+B2y+C2=0,
A1B2≠A2B1 有唯一解 l1与l2有一个交点
A1B2=A2B1,C1B2≠B1C2 无解 l1∥l2.
A1B2=A2B1=C1B2 有无数个解 l1与l2重合.
知识梳理
4.距离公式
⑴两点间的距离公式.
平面内两点 P1 (x1,y1),P2 (x2,y2),
.
⑵点到直线的距离公式
点P(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离:
.
⑶两条平行直线间距离
已知两条平行线Ax + By + C1 = 0与Ax + By + C2 = 0 ,则它们间的距离为
.
知识梳理
5.圆的方程
圆的标准方程 圆的一般方程
方程 (x-a)2 + (y-b)2 = r2 x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0
(D2 + E2 – 4F > 0)
圆心
半径长
特点
(a,b)
r
① 易于看出圆心与半径;
② 方程几何特征明显.
(,)
① 特殊的二元二次方程;
② 方程代数特征明显.
知识梳理
6.点和圆的位置关系
设点P(x0,y0)及圆的方程(x-a)2+(y-b)2=r2.
⑴(x0-a)2+(y0-b)2>r2 点P_______.
⑵(x0-a)2+(y0-b)2⑶(x0-a)2+(y0-b)2=r2 点P_______.
在圆外
在圆内
在圆上
7.直线与圆的位置关系
直线与圆的位置关系及判断:
位置关系 相交 相切 相离
公共点个数 2个 1个 0个
判定方法 几何法:设圆心到直线的距离. dr
代数法:由消元得到一元二次方程的判别式
知识梳理
8. 圆与圆的位置关系
位置关系 外离 外切 相交 内切 内含
图示
与r1,r2的关系
联立方程组的判别式
C1
C2
C1
C2
C1
C2
C1
C2
C1
C2
|C1C2|> |r1+r2|
|C1C2|= |r1+r2|
|r1-r2|<|C1C2|< |r1+r2|
|C1C2|= |r1-r2|
|C1C2|< | r1-r2 |
<0
=0
>0
=0
<0
题型探究
题型1:两条直线的平行与垂直 
1.解决此类问题关键是掌握两条直线平行与垂直的判定:若两条不重合的直线l1,l2的斜率k1,k2存在,则l1∥l2 k1=k2,l1⊥l2 k1k2=-1.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在.对于两条直线平行的问题,要注意排除两条直线重合的可能性.
2.一般式方程下两直线的平行与垂直
已知两直线的方程为l1:A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),l2:A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0),则l1∥l2 A1B2-A2B1=0且C1B2-C2B1≠0,l1⊥l2 A1A2+B1B2=0.
题型探究
【例1】已知两条直线l1:ax-by+4=0,l2:(a-1)x+y+b=0,求分别满足下列条件的a,b的值.
⑴直线l1过点(-3,-1),并且直线l1与直线l2垂直;
解:
⑴∵l1⊥l2,
即a2-a-b=0.①
题型1:两条直线的平行与垂直 
∴a(a-1)+(-b)·1=0.
又点(-3,-1)在l1上,
∴-3a+b+4=0.②
由①②解得a=2,b=2.
题型探究
【例1】已知两条直线l1:ax-by+4=0,l2:(a-1)x+y+b=0,求分别满足下列条件的a,b的值.
⑵直线l1与直线l2平行,并且坐标原点到l1,l2的距离相等.
解:
⑵∵l1∥l2且l2的斜率为1-a,
则l1和l2的方程可分别表示为
l1:(a-1)x+y+=0,
题型1:两条直线的平行与垂直 
∴l1的斜率也存在,=1-a,即b=.
l2:(a-1)x+y+=0.
∵原点到l1与l2的距离相等,
∴4,
解得a=2或a=.
因此
初试身手
1.已知直线l1:ax+2y+6=0和直线l2:x+(a-1)y+a2-1=0.
⑴试判断l1与l2是否平行;
解:
⑴方法1:当a=1时,l1:x+2y+6=0,l2:x=0,l1不平行于l2;
当a≠1且a≠0时,两直线方程可化为l1:y=-x-3,l2:y=x-(a+1),
∵l1∥l2,
当a=0时,l1:y=-3,l2:x-y-1=0,l1不平行于l2;
综上可知,当a=-1时,l1∥l2.
∴,
解得a=-1.
初试身手
1.已知直线l1:ax+2y+6=0和直线l2:x+(a-1)y+a2-1=0.
⑴试判断l1与l2是否平行;
解:
⑴方法2:由A1B2-A2B1=0,得a(a-1)-1×2=0,
由A1C2-A2C1≠0,得a(a2-1)-1×6≠0,
∴l1∥l2 ,
则当a=-1时,l1∥l2.
即,
解得a=-1.
初试身手
1.已知直线l1:ax+2y+6=0和直线l2:x+(a-1)y+a2-1=0.
⑵当l1⊥l2时,求a的值.
解:
⑵方法1:当a=1时,l1:x+2y+6=0,l2:x=0,l1与l2不垂直,故a=1不成立;
当a=0时,l1:y=-3,l2:x-y-1=0,l1不垂直于l2,故a=0不成立;
当a≠1且a≠0时,l1:y=-x-3,l2:y=x-(a+1),
由,得a=.
方法2:由A1A2+B1B2=0,得a+2(a-1)=0,可得a=.
题型探究
题型2:两条直线的交点与距离问题 
1.两条直线的位置关系的研究以两直线的交点为基础,通过交点与距离涵盖直线的所有问题.
2.
3.解决解析几何中的交点与距离问题,往往是代数运算与几何图形直观分析相结合,培养数学运算的核心素养.
题型探究
【例2】⑴求过点P(0,1)作直线l使它被直线l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的线段被点P平分,求直线l的方程.
解:
⑴设l1与l的交点为A(a,8-2a),
则由题意知,点A关于点P的对称点B(-a,2a-6)在l2上,
代入l2的方程,得-a-3(2a-6)+10=0,
题型2:两条直线的交点与距离问题 
所以直线l的方程为x+4y-4=0.
解得a=4,
即点A(4,0)在直线l上,
题型探究
【例2】⑵两平行直线l1:3x+2y+1=0与l2:6mx+4y+m=0之间的距离为(  )
A.0   B.   C.   D.
解:
⑵∵直线l1与l2平行,
∴,
解得m=1,
题型2:两条直线的交点与距离问题 
故选C.
∴直线l2的方程为6x+4y+1=0,
∴直线l1:3x+2y+1=0,即6x+4y+2=0,与直线l2:6x+4y+1=0的距离为
d=.
初试身手
2.⑴设A(-2,3),B(1,2),若直线ax+y-1=0与线段AB相交,则a的取值范围是(  )
A.[-1,1] B.(-1,1) C.(-∞,-1]∪[1,+∞) D.(-∞,-1)∪(1,+∞)
解:
⑴由题意,直线ax+y-1=0,即y=-ax+1,所以直线经过定点P(0,1),
又由斜率公式,可得kPA==-1,kPB==1.
∵直线ax+y-1=0与线段AB相交,
∴-a≥1或-a≤-1,即a≤-1或a≥1,
则a的取值范围是(-∞,-1]∪[1,+∞).故选C.
C
初试身手
2.⑵已知点A(0,1),点B在直线x+y+1=0上运动.当|AB|最小时,点B的坐标是(  )
A.(-1,1) B.(-1,0) C.(0,-1) D.(-2,1)
解:
⑵方法1:因为点B在直线x+y+1=0上运动,所以设点B的坐标为(x,-x-1),
由两点间距离公式可知|AB|=
=,
显然x=-1时,|AB|有最小值,最小值为,此时点B的坐标是(-1,0),故选B.
方法2:由题意,得直线x+y+1=0的斜率为-1,
∵当|AB|最小时,直线AB垂直于直线x+y+1=0,
∴直线AB的斜率k=1,直线AB的方程为y-1=x,即y=x+1,
联立,解得,
∴点B的坐标是(-1,0),故选B.
题型探究
题型3:求圆的方程
求圆的方程是考查圆的方程问题中的一个基本点,一般涉及圆的性质、直线与圆的位置关系等,主要依据圆的标准方程、一般方程、直线与圆的几何性质,运用几何方法或代数方法解决问题,多以选择题、填空题为主,属于基础题.
⑴圆的方程中有三个参数,即标准方程中的a,b,r,或一般式中的D,E,F,因此需要三个独立条件建立方程组求解.
⑵求圆的方程时,首选几何法,即先分析给出的条件的几何意义,或直接利用待定系数法求解.
题型探究
【例3】⑴已知△ABC的顶点C(2,-8),直线AB的方程为y=-2x+11,AC边上的高BH所在直线的方程为x+3y+2=0.求△ABC外接圆的一般方程.
题型3:求圆的方程
解:
⑴联立解得
∴顶点B(7,-3),
∵AC⊥BH,
已知kBH=-,则kAC=3,
设直线AC的方程为y=3x+b,
将C(2,-8)代入得b=-14,
由可得顶点A(5,1).
∴直线AC的方程为y=3x-14.
∴kAC·kBH=-1,
题型探究
【例3】⑴已知△ABC的顶点C(2,-8),直线AB的方程为y=-2x+11,AC边上的高BH所在直线的方程为x+3y+2=0.求△ABC外接圆的一般方程.
题型3:求圆的方程
解:
设△ABC的外接圆方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
将A(5,1),B(7,-3)和C(2,-8)三点的坐标分别代入,得
∴△ABC外接圆的一般方程为x2+y2-4x+6y-12=0.
解得
题型探究
【例3】⑵已知圆的半径为,圆心在直线y=2x上,圆被直线x-y=0截得的弦长为4,求圆的方程.
题型3:求圆的方程
解:
⑵方法1:设圆的方程是(x-a)2+(y-b)2=10.
∵圆心C(a,b)在直线y=2x上,
∴b=2a.
将y=x代入(x-a)2+(y-b)2=10,得
2x2-2(a+b)x+a2+b2-10=0,
∴x1+x2=a+b,x1·x2=.
设直线y=x交圆C于A(x1,y1),B(x2,y2),
则|AB|=.
题型探究
【例3】⑵已知圆的半径为,圆心在直线y=2x上,圆被直线x-y=0截得的弦长为4,求圆的方程.
题型3:求圆的方程
解:
∴(x1+x2)2-4x1x2=16.
∵b=2a,

化简得(a-b)2=4,即,
∴a=2,b=4或a=-2,b=-4.
则所求圆的方程为(x-2)2+(y-4)2=10或(x+2)2+(y+4)2=10..
题型探究
【例3】⑵已知圆的半径为,圆心在直线y=2x上,圆被直线x-y=0截得的弦长为4,求圆的方程.
题型3:求圆的方程
解:
⑵方法2:设圆的方程是(x-a)2+(y-b)2=10.
则圆心为(a,b),半径r=,
∴a=2,b=4或a=-2,b=-4,
圆心(a,b)到直线x-y=0的距离d=.
由半弦长、弦心距、半径组成的直角三角形,得
即+8=10,所以(a-b)2=4.
d 2+=r2,
则所求圆的方程为(x-2)2+(y-4)2=10或(x+2)2+(y+4)2=10..
∵b=2a,
初试身手
解:
3.⑴求经过A(6,5),B(0,1)两点,并且圆心在直线3x+10y+9=0上的圆的方程;
⑴由题意知线段AB的垂直平分线方程为
联立,解得,
3x+2y-15=0,
半径r=|AC|=,
∴圆心C(7,-3),
∴所求圆的方程为(x-7)2+(y+3)2=65.
初试身手
解:
3.⑵求圆心在直线y=-4x上,且与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2)的圆的方程.
⑵方法1:设所求圆的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),则有
,
解得a=1,b=-4,r=,
∴所求圆的方程为(x-1)2+(y+4)2=8.
初试身手
解:
3.⑵求圆心在直线y=-4x上,且与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2)的圆的方程.
⑵方法2:过切点P(3,-2)且与x+y-1=0垂直的直线为
联立,解得,
半径r=|PC|=,
∴所求圆的方程为(x-1)2+(y+4)2=8.
y+2=x-3,即y=x-5,
∴圆心C(1,-4),
题型探究
1.圆具有许多重要的几何性质,如圆的切线垂直于经过切点的半径;圆心与弦的中点的连线垂直于弦;切线长定理;直径所对的圆周角是直角等.充分利用圆的几何性质可获得解题途径,减少运算量.另外,对于未给出图形的题目,要边读题边画图,这样能更好地体会圆的几何形状,有助于找到解题思路.
题型4:直线与圆、圆与圆的位置关系
2.直线与圆相交时,常涉及到弦长问题,弦长的计算有以下两种思路:
⑴代数方法:将直线和圆的方程联立得方程组,消元后得到一个一元二次方程,在判别式Δ>0的前提下,可利用根与系数的关系求弦长.
⑵几何方法:若弦心距为d,圆半径为r,则弦长l=.
解决直线与圆相交问题时,常利用几何方法,即构造直角三角形,利用勾股定理,直线与圆相切时,圆心到直线的距离等于半径,圆心和切点的连线垂直于切线.
题型探究
【例4】⑴已知点P(0,5)及圆C:x2+y2+4x-12y+24=0.若直线l过点P,且被圆C截得的线段长为,求l的方程.
题型4:直线与圆、圆与圆的位置关系
解:
⑴如图所示,|AB|=,设D是线段AB的中点,则CD⊥AB,
∴|AD|=,|AC|=4,C(-2,6),
在Rt△ACD中,可得|CD|=2.
设所求直线l的斜率为k,则直线l的方程为y-5=kx,
即kx-y+5=0.
由点C到直线AB的距离公式,得
,解得k=,
又∵直线l的斜率不存在时,也满足题意,此时方程为x=0.
∴所求直线l的方程为x=0或3x-4y+20=0.
题型探究
【例4】⑵已知圆C与圆x2+y2-2x=0相外切,并且与直线x+ y=0相切于点Q(3,),求圆C的方程.
由题意得,
则圆心C(a,b)与Q(3,)的连线垂直于直线x+ y=0,且斜率为,
⑵设所求圆C的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,
题型4:直线与圆、圆与圆的位置关系 
∴所求圆C的方程为(x-4)2+y2=4或x2+(y+4)2=36.
解:
解得,
初试身手
解:
4.⑴若圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay-6=0(a>0)的公共弦长为2,求a的值.
⑴由题意知,圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay-6=0的公共弦所在的直线的方程为2ay-2=0,
d=,
又a>0,∴解得a=1.
而x2+y2=4的圆心(0,0)到2ay-2=0的距离为
∴22=()2+,
初试身手
解:
4.⑵已知O的方程x2+y2=r2(r>0),点P(a,b)(ab≠0)是圆O内一点,以P为中点的弦所在的直线为m,直线n的方程为ax+by=r2,则(  )
A.m∥n,且n与圆O相离 B.m∥n,且n与圆O相交
C.m与n重合,且n与圆O相离 D.m⊥n,且n与圆O相交
⑵∵直线m是以P为中点的弦所在的直线,
∴直线m的斜率为-,
∵直线n的斜率为-,
∴直线m⊥PO,
∴n∥m,圆心到直线n的距离为,
∵P在圆内,
A
∴a2+b2
∴直线n与圆O相离.故选A.
题型探究
题型5:与圆有关的轨迹问题 
求与圆有关的轨迹问题时,根据题设条件的不同常采用以下方法:
⑴直接法:直接根据题目提供的条件列出方程.
⑵定义法:根据圆、直线等定义列方程.
⑶几何法:利用圆的几何性质列方程.
⑷代入法:找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式等.
题型探究
【例5】设定点M(-3,4),动点N在圆x2+y2=4上运动,以OM、ON为两边作平行四边形MONP,求点P的轨迹.
题型5:与圆有关的轨迹问题 
如图所示,设P(x,y),N(x0,y0),
则线段OP的中点为(),
∵由于平行四边形的对角线互相平分,
∴,即,
又N(x+3,y-4)在圆上,则
(x+3)2+(y-4)2=4.
∴所求轨迹为圆(x+3)2+(y-4)2=4,但应除去两点(),()(点P在OM上的情况).
解:
初试身手
解:
⑴设AP的中点为M(x,y),由中点坐标公式可知,P点坐标为(2x-2,2y).
∴(2x-2)2+(2y)2=4,
⑵设PQ的中点为N(x,y),连接BN,
∵P点在圆x2+y2=4上,
∴线段AP中点的轨迹方程为(x-1)2+y2=1.
在Rt△PBQ中,|PN|=|BN|.
设O为坐标原点,连接ON,则ON⊥PQ,
∴|OP|2=|ON|2+|PN|2=|ON|2+|BN|2,
∴x2+y2+(x-1)2+(y-1)2=4.
5.已知圆x2+y2=4上一定点A(2,0),B(1,1)为圆内一点,P,Q为圆上的动点.
⑴求线段AP中点的轨迹方程;
⑵若∠PBQ=90°,求线段PQ中点的轨迹方程.
故线段PQ中点的轨迹方程为x2+y2-x-y-1=0.
题型探究
题型6:与圆有关的最值问题 
1.借助几何性质求最值.
⑴形如μ=的最值问题,可转化为定点(a,b)与圆上的动点(x,y)的斜率的最值问题;
⑵形如t=ax+by的最值问题,可转化为动直线的截距的最值问题;
⑶形如u=(x-a)2+(y-b)2的最值问题,可转化为动点到定点的距离的平方的最值问题.
2.建立函数关系式求最值.
根据题目条件列出关于所求目标式子的函数关系式,然后根据关系式的特征选用参数法、配方法、判别式法等求解,其中利用基本不等式求最值是比较常用的方法.
题型探究
【例6】已知点P(x,y)在圆C:x2+y2-6x-6y+14=0上.
⑴求的最大值和最小值;
⑵求x2+y2+2x+3的最大值与最小值;
⑶求x+y的最大值与最小值.
题型6:与圆有关的最值问题 
⑴表示圆上的点P与原点连线的斜率,如图1,显然PO(O为坐标原点)与圆相切时,斜率最大或最小.
设切线方程为y=kx(由题意知,斜率一定存在),即kx-y=0,由圆心C(3,3)到切线的距离等于半径长,
可得=2,解得k=,
∴的最大值为,最小值为.
解:
方程x2+y2-6x-6y+14=0可化为(x-3)2+(y-3)2=4.
题型探究
【例6】已知点P(x,y)在圆C:x2+y2-6x-6y+14=0上.
⑴求的最大值和最小值;
⑵求x2+y2+2x+3的最大值与最小值;
⑶求x+y的最大值与最小值.
题型6:与圆有关的最值问题 
⑵∵x2+y2+2x+3=(x+1)2+y2+2,它表示圆上的点P到E(-1,0)的距离的平方再加2,
∴当点P与点E的距离最大或最小时,x2+y2+2x+3式子取得最大值或最小值.
如图2,显然点E在圆C的外部,所以点P与点E距离的最大值为|CE|+2,点P与点E距离的最小值为|CE|-2.
∴x2+y2+2x+3的最大值为(5+2)2+2=51,最小值为(5-2)2+2=11.
解:
方程x2+y2-6x-6y+14=0可化为(x-3)2+(y-3)2=4.
又|CE|==5,
题型探究
【例6】已知点P(x,y)在圆C:x2+y2-6x-6y+14=0上.
⑴求的最大值和最小值;
⑵求x2+y2+2x+3的最大值与最小值;
⑶求x+y的最大值与最小值.
题型6:与圆有关的最值问题 
⑶方法1:设x+y=b,则b表示动直线y=-x+b在y轴上的截距,如图3,显然当动直线y=-x+b与圆(x-3)2+(y-3)2=4相切时,b取得最大值或最小值.
此时圆心C(3,3)到切线x+y=b的距离等于圆的半径长2,则
=2,即|6-b|=2,
∴x+y的最大值为6+2,最小值为6-2.
解:
方程x2+y2-6x-6y+14=0可化为(x-3)2+(y-3)2=4.
解得b=6±2,
题型探究
【例6】已知点P(x,y)在圆C:x2+y2-6x-6y+14=0上.
⑴求的最大值和最小值;
⑵求x2+y2+2x+3的最大值与最小值;
⑶求x+y的最大值与最小值.
题型6:与圆有关的最值问题 
⑶方法2:设x+y=b,则y=-x+b,把y=-x+b与代入x2+y2-6x-6y+14=0,得
x2+(-x+b)2-6x-6(-x+b)+14=0,
整理,得 2x2-2bx+b2-6b+14=0
∴x+y的最大值为6+2,最小值为6-2.
解:
方程x2+y2-6x-6y+14=0可化为(x-3)2+(y-3)2=4.
由 =,解得,
初试身手
6.已知点P(x,y)在圆C:x2+y2+2x-4y+4=0.
⑴求点P到直线l:x-y-1=0的距离的最大值和最小值;
⑵求的最大值和最小值.
又d=,
∴点P到直线l的距离的最大值为,最小值为.
⑴如图,设圆心C(-1,2)到直线l:x-y-1=0的距离为d,则点P到直线l:x-y-1=0的距离的最大值和最小值分别是d+1和d-1.
解:
方程x2+y2+2x-4y+4=0可化为(x+1)2+(y-2)2=1,
x
O
y
C
初试身手
6.已知点P(x,y)在圆C:x2+y2+2x-4y+4=0.
⑴求点P到直线x-y+1=0的距离的最大值和最小值;
⑵求的最大值和最小值.
由题意知,PA斜率一定存在,设切线PA的方程为y+1=k(x-1),即kx-y-k-1=0,由圆心C(-1,2)到切线的距离等于半径长,
⑵如图,表示圆上的点P与点A(1,-1)连线的斜率,显然PA与圆C相切时,斜率最大或最小.
∴,解得k=,
∴的最大值为,最小值为.
解:
方程x2+y2+2x-4y+4=0可化为(x+1)2+(y-2)2=1,
x
O
y
C
A
作业布置
作业: p102-103 复习参考题2 第7,10,12,13,16题.
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