人教A版(2019)高中数学 选择性必修第一册 第二章 直线和圆的方程章末复习课(共48张PPT)

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名称 人教A版(2019)高中数学 选择性必修第一册 第二章 直线和圆的方程章末复习课(共48张PPT)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2020-10-20 21:14:57

文档简介

章末复习课
[网络构建]
[核心归纳]
1.直线的倾斜角与斜率
(1)直线的倾斜角α的范围是0°≤α<180°.
(2)斜率k
(3)斜率的求法:
①依据倾斜角;②依据两点的坐标;③依据直线方程.
2.直线方程的几种形式的转化
3.两条直线的位置关系
设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
(1)平行?A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0;
(2)相交?A1B2-A2B1≠0;
(3)重合?A1=λA2,B1=λB2,C1=λC2(λ≠0)或==(A2B2C2≠0).
4.距离公式
(1)两点间的距离公式.
已知点P1(x1,y1),P2(x2,y2),则|P1P2|=.
(2)点到直线的距离公式.
①点P(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0(A,B不同时为0)的距离d=;
②两平行直线l1:Ax+By+C1=0与l2:Ax+By+C2=0(A,B不同时为0,C1≠C2)的距离d=.
5.圆的方程
(1)圆的标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中圆心是C(a,b),半径长是r.特别地,圆心在原点的圆的标准方程为x2+y2=r2.
圆的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).
(2)由于圆的方程均含有三个参变量(a,b,r或D,E,F),
而确定这三个参数必须有三个独立的条件,因此,三个独立的条件可以确定一个圆.
(3)求圆的方程常用待定系数法,此时要善于根据已知条件的特征来选择圆的方程.如果已知圆心或半径长,或圆心到直线的距离,通常可用圆的标准方程;如果已知圆经过某些点,通常可用圆的一般方程.
6.直线与圆的位置关系
直线与圆的位置关系有三种:相交、相离、相切,其判断方法有两种:代数法(通过解直线方程与圆的方程组成的方程组,根据解的个数来判断)、几何法(由圆心到直线的距离d与半径长r的大小关系来判断).
(1)当直线与圆相离时,圆上的点到直线的最大距离为d+r,最小距离为d-r,其中d为圆心到直线的距离.
(2)当直线与圆相交时,圆的半径长、弦心距、弦长的一半构成直角三角形的三边长.
(3)当直线与圆相切时,经常涉及圆的切线.
①若切线所过点(x0,y0)在圆x2+y2=r2上,则切线方程为x0x+y0y=r2;若点(x0,y0)在圆(x-a)2+(y-b)2=r2上,则切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2.
②若切线所过点(x0,y0)在圆外,则切线有两条.此时解题时若用到直线的斜率,则要注意斜率不存在的情况也可能符合题意.
(4)过直线l:Ax+By+C=0(A,B不同时为0)与圆C:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)的交点的圆系方程是x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0,λ是待定的系数.
7.圆与圆的位置关系
两个不相等的圆的位置关系有五种:外离、外切、相交、内切、内含,其判断方法有两种:代数法(通过解两圆的方程组成的方程组,根据解的个数来判断)、几何法(由两圆的圆心距d与半径长r,R的大小关系来判断).
(1)求相交两圆的弦长时,可先求出两圆公共弦所在直线的方程,再利用直线与圆相交的几何性质和勾股定理来求弦长.
(2)过圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0与圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0的交点的直线方程为(D1-D2)x+(E1-E2)y+F1-F2=0.
要点一 直线方程的求法及应用
求直线方程的一种重要方法就是待定系数法.运用此方法,要注意各种形式的方程的适用条件,选择适当的直线方程的形式至关重要.
【例1】 在平面直角坐标系中,已知△ABC的顶点A(0,1),B(3,2).
(1)若C点坐标为(1,0),求AB边上的高所在的直线方程;
(2)若点M(1,1)为边AC的中点,求边BC所在的直线方程.
解 (1)∵A(0,1),B(3,2),
∴kAB==,
由垂直关系可得AB边上的高所在的直线的斜率为k=-3,
∴AB边上的高所在直线方程为y-0=-3(x-1),
化为一般式可得3x+y-3=0.
(2)∵M(1,1)为AC的中点,A(0,1),
∴C(2,1),
∴kBC==1,
∴边BC所在直线方程为y-1=x-2,
化为一般式可得x-y-1=0.
【训练1】 已知△ABC的顶点A(6,1),AB边上的中线CM所在直线方程2x-y-5=0,AC边上的高BH所在直线方程为x-2y-5=0.求:
(1)顶点C的坐标;
(2)直线BC的方程.
解 (1)由题意知AC边上的高所在直线斜率为,
故AC边所在的直线的斜率为-2,则它的方程为y-1=-2(x-6),即2x+y-13=0.
由求得故点C的坐标为.
(2)设B(m,n),则M.
把M的坐标代入直线方程2x-y-5=0,把点B的坐标代入直线方程x-2y-5=0,
可得
求得故点B.
再用两点式求得直线BC的方程为=,化简为46x-41y-43=0.
要点二 两条直线的位置关系
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.
【例2】 (1)当a=________时,直线l1:y=-x+2a与直线l2:y=(a2-2)x+2平行;
(2)当a=________时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直.
解析 (1)直线l1的斜率k1=-1,直线l2的斜率k2=a2-2.
因为l1∥l2,所以a2-2=-1且2a≠2,解得a=-1.
所以当a=-1时,直线l1:y=-x+2a与直线l2:y=(a2-2)x+2平行.
(2)直线l1的斜率k1=2a-1,l2的斜率k2=4.
因为l1⊥l2,所以k1·k2=-1,即4(2a-1)=-1,
解得a=.
所以当a=时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直.
答案 (1)-1 (2)
【训练2】 (1)已知直线l1:ax-3y+1=0,l2:2x+(a+1)y+1=0.若l1⊥l2,则实数a的值等于________;
(2)已知直角三角形ABC的直角顶点C(1,1),点A(-2,3),B(0,y),则y=________.
解析 (1)∵直线l1:ax-3y+1=0,l2:2x+(a+1)y+1=0,且l1⊥l2,
∴2a-3(a+1)=0,
∴a=-3.
(2)kAC==-,kBC==1-y.
∵∠C=90°,∴AC⊥BC,
∴-(1-y)=-1,∴y=-.
答案 (1)-3 (2)-
要点三 距离问题
解决解析几何中的距离问题时,往往是代数运算与几何图形直观分析相结合.三种距离是高考考查的热点,公式如下表:
类型
已知条件
公式
两点间的距离
A(x1,y1),B(x2,y2)
|AB|=
点到直线的距离
P(x0,y0)l:Ax+By+C=0(A2+B2≠0)
d=(A2+B2≠0)
两平行直线的距离
l1:Ax+By+C1=0l2:Ax+By+C2=0(A2+B2≠0,C1≠C2)
d=
【例3】 直线l在两坐标轴上的截距相等,且P(4,3)到直线l的距离为3,求直线l的方程.
解 当直线过原点时,设所求直线方程为kx-y=0,则=3.
解得k=±-6,∴y=x.
当直线不经过原点时,设所求直线方程为x+y=a,则
=3,解得a=13或a=1,
∴x+y-13=0或x+y-1=0.
综上,所求直线方程为y=x或
x+y-13=0或x+y-1=0.
【训练3】 已知直线l在两坐标轴上的截距互为相反数,且点A(3,1)到它的距离为,求直线l的方程.
解 当直线过原点时,设直线的方程为y=kx,
即kx-y=0.
由题意知=,解得k=1或k=-.
所以所求直线的方程为x-y=0或x+7y=0.
当直线不经过原点时,
设所求直线的方程为-=1,即x-y-a=0.
由题意知=,解得a=4或a=0(舍去).
所以所求直线的方程为x-y-4=0.
综上可知,所求直线的方程为x-y=0或x+7y=0或x-y-4=0.
要点四 对称问题
1.关于点的对称问题
(1)点关于点的对称问题:若两点A(x1,y1),B(x2,y2)关于点P(x0,y0)对称,则P是线段AB的中点,并且
(2)直线关于点的对称问题:若两条直线l1,l2关于点P对称,则:
①l1上任意一点关于点P的对称点必在l2上,反过来,l2上任意一点关于点P的对称点必在l1上;
②若l1∥l2,则点P到直线l1,l2的距离相等;
③过点P作一直线与l1,l2分别交于A,B两点,则点P是线段AB的中点.
2.关于直线的对称问题
(1)点关于直线的对称问题:若A,B两点关于直线l对称,则l是线段AB的垂直平分线.
①直线AB与直线l垂直;
②线段AB的中点在直线l上;
③直线l上任意一点到A,B两点的距离相等.
(2)直线关于直线的对称问题:若两条直线l1,l2关于直线l对称,则
①l1上任意一点关于直线l的对称点必在l2上,反过来,l2上任意一点关于直线l的对称点必在l1上;
②过直线l上的一点P且垂直于直线l作一直线与l1,l2分别交于A,B两点,则点P是线段AB的中点.
【例4】 已知直线l:y=3x+3,求:
(1)点P(4,5)关于l的对称点坐标;
(2)直线y=x-2关于l的对称直线的方程;
(3)直线l关于点A(3,2)的对称直线的方程.
解 (1)设点P关于直线l的对称点为P′(x′,y′),则线段PP′的中点M在直线l上,且直线PP′垂直于直线l,
即解得
∴P′点坐标为(-2,7).
(2)由得交点.取直线x-y-2=0上一点B(0,-2),设点B关于直线l:3x-y+3=0的对称点为B′(x0,y0),
则解得
故所求直线过点与(-3,-1),
斜率k==-7,
∴所求直线方程为y+=-7,
即7x+y+22=0.
(3)设直线l关于点A(3,2)的对称直线为l′,
由于l∥l′,故可设l′为y=3x+b(b≠3).
由点到直线的距离公式得
=,
即|b+7|=10,
解得b=-17,或b=3(舍去),
∴直线l′的方程为y=3x-17,
即对称直线的方程为3x-y-17=0.
【训练4】 已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2).求:
(1)点A关于直线l的对称点A′的坐标;
(2)直线m:3x-2y-6=0关于直线l的对称直线m′的方程;
(3)直线l关于点A(-1,-2)对称的直线l′的方程.
解 (1)设A′(x0,y0),则
解得∴A′.
(2)在直线m上取一点,如M(2,0),则M(2,0)关于直线l的对称点M′必在m′上.
设M′(a,b),

解得∴M′.
设m与l的交点为N,则由得N(4,3).
又∵m′经过点N(4,3),
∴由两点式得直线方程为9x-46y+102=0,即为所求直线方程.
(3)设P(x,y)为l′上任意一点,
则P(x,y)关于点A(-1,-2)的对称点为P′(-2-x,-4-y).
∵P′在直线l上,
∴2(-2-x)-3(-4-y)+1=0,
即2x-3y-9=0,即为所求直线方程.
要点五 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.
(1)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.
(2)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.
【例5】 一个圆C和已知圆x2+y2-2x=0相外切,并与直线l:x+y=0相切于点M(3,-)点,求圆C的方程.
解 由x2+y2-2x=0得(x-1)2+y2=1,故其圆心为(1,0),半径为1.
∵圆C与圆x2+y2-2x=0相外切,
故两个圆心之间的距离等于半径的和,
又∵圆C与直线l:x+y=0相切于点M(3,-),
可得圆心与点M(3,-)的连线与直线x+y=0垂直,其斜率为.
设圆C的圆心为(a,b),半径为r,

解得a=4,b=0,r=2或a=0,b=-4,r=6,
∴圆C的方程为(x-4)2+y2=4或x2+(y+4)2=36.
【训练5】 已知直线l经过两条直线2x-y-3=0和4x-3y-5=0的交点,且与直线x+y-2=0垂直.
(1)求直线l的方程;
(2)若圆C过点(1,0),且圆心在x轴的正半轴上,直线l被该圆所截得的弦长为2,求圆C的标准方程.
解 (1)由解得两直线交点为(2,1),
∵l与x+y-2=0垂直,∴kl=1.
又∵l过点(2,1),
∴l的方程y-1=x-2即x-y-1=0.
(2)设圆C的标准方程为(x-a)2+y2=r2(a>0),则
解得a=3,r=2.
∴圆C的标准方程为(x-3)2+y2=4.
要点六 直线与圆、圆与圆的位置关系
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.
【例6】 有一个圆与直线l:4x-3y+6=0相切于点A(3,6),且经过点B(5,2),求此圆的标准方程.
解 设圆心为C,则CA⊥l.
又设直线CA与圆的另一个交点为P.
∵CA⊥l,∴直线CA的斜率为-,故直线CA的方程为y-6=-(x-3),即3x+4y-33=0.
又kAB==-2,从而由平面几何知识可知kPB=,则直线PB的方程为x-2y-1=0.
解方程组

即点P的坐标为(7,3).
∵圆心C为AP的中点,
∴圆心C的坐标为,半径长|CA|=,
∴所求圆的标准方程为(x-5)2+=.
【训练6】 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截得的弦AB的长为4,求l的方程.
解 由x2+y2+4x-12y+24=0得(x+2)2+(y-6)2=42,
∴圆C的圆心为C(-2,6),半径r=4.
如图所示,
|AB|=4,设D是线段AB的中点,连接CD,则CD⊥AB,
|AD|=2,|AC|=4.
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|CD|==2,得k=,
此时直线l的方程为3x-4y+20=0,
又∵直线l的斜率不存在时,其方程为x=0,易知也满足题意.
∴所求直线l的方程为x=0或3x-4y+20=0.
要点七 与圆有关的最值问题
与圆有关的最值问题包括:
(1)求圆O上一点到圆外一点P的最大距离、最小距离:dmax=|OP|+r,dmin=|OP|-r;
(2)求圆上的点到某条直线的最大、最小距离:设圆心到直线的距离为m,则dmax=m+r,dmin=|m-r|;
(3)已知点的运动轨迹方程是(x-a)2+(y-b)2=r2,求①;②;③x2+y2等式子的最值,一般是运用几何法求解.
【例7】 已知圆C:(x+2)2+y2=1,P(x,y)为圆C上任一点,
(1)求的最大、最小值;
(2)求x-2y的最大、最小值.
解 法一 (1)设k=,则y-2=kx-k,即kx-y+2-k=0.
∵P(x,y)为圆C上任一点,
∴圆心(-2,0)到直线kx-y+2-k=0的距离d==≤1,即|2-3k|≤,
平方得8k2-12k+3≤0,
解得≤k≤,
故的最大值为,最小值为;
(2)设b=x-2y,即x-2y-b=0,
∵P(x,y)为圆C上任一点,
∴则圆心(-2,0)到直线的距离d==≤1,即|b+2|≤,
则-2-≤b≤-2,
即x-2y的最大值为-2,最小值为-2-.
法二 (1)可看作圆上的点(x,y)与点(1,2)连线的斜率.
令k=,则y-2=kx-k,即kx-y+2-k=0.
当直线kx-y+2-k=0与圆相切时,k取得最大值和最小值,
此时=1,
解得k=.
故的最大值为,最小值为.
(2)设b=x-2y,即y=x-,当y=-x-与圆相切时,纵截距-取得最值,从而b取得最值,此时=1,解得b=-2±.
故x-2y的最大值为-2+,最小值为-2-.
【训练7】 已知实数x,y满足方程(x-3)2+(y-3)2=6,求x+y的最大值和最小值.
解 法一 设x+y=t,由题意知直线x+y=t与圆(x-3)2+(y-3)2=6有公共点,
∴d≤r,即≤,∴6-2≤t≤6+2,
∴故x+y的最小值为6-2,最大值为6+2.
法二 设x+y=b,即y=-x+b.当y=-x+b与圆相切时,纵截距b取得最大值和最小值,此时=,即b=6±2.
故x+y的最大值为6+2,最小值为6-2.(共48张PPT)
章末复习课
[网络构建]
[核心归纳]
1.直线的倾斜角与斜率
2.直线方程的几种形式的转化
3.两条直线的位置关系
设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
(1)平行?A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0;
(2)相交?A1B2-A2B1≠0;
4.距离公式
5.圆的方程
(1)圆的标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中圆心是C(a,b),半径长是r.特别地,圆心在原点的圆的标准方程为x2+y2=r2.
圆的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).
(2)由于圆的方程均含有三个参变量(a,b,r或D,E,F),
而确定这三个参数必须有三个独立的条件,因此,三个独立的条件可以确定一个圆.
(3)求圆的方程常用待定系数法,此时要善于根据已知条件的特征来选择圆的方程.如果已知圆心或半径长,或圆心到直线的距离,通常可用圆的标准方程;如果已知圆经过某些点,通常可用圆的一般方程.
6.直线与圆的位置关系
直线与圆的位置关系有三种:相交、相离、相切,其判断方法有两种:代数法(通过解直线方程与圆的方程组成的方程组,根据解的个数来判断)、几何法(由圆心到直线的距离d与半径长r的大小关系来判断).
(1)当直线与圆相离时,圆上的点到直线的最大距离为d+r,最小距离为d-r,其中d为圆心到直线的距离.
(2)当直线与圆相交时,圆的半径长、弦心距、弦长的一半构成直角三角形的三边长.
(3)当直线与圆相切时,经常涉及圆的切线.
①若切线所过点(x0,y0)在圆x2+y2=r2上,则切线方程为x0x+y0y=r2;若点(x0,y0)在圆(x-a)2+(y-b)2=r2上,则切线方程为(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2.
②若切线所过点(x0,y0)在圆外,则切线有两条.此时解题时若用到直线的斜率,则要注意斜率不存在的情况也可能符合题意.
(4)过直线l:Ax+By+C=0(A,B不同时为0)与圆C:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0)的交点的圆系方程是x2+y2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0,λ是待定的系数.
7.圆与圆的位置关系
两个不相等的圆的位置关系有五种:外离、外切、相交、内切、内含,其判断方法有两种:代数法(通过解两圆的方程组成的方程组,根据解的个数来判断)、几何法(由两圆的圆心距d与半径长r,R的大小关系来判断).
(1)求相交两圆的弦长时,可先求出两圆公共弦所在直线的方程,再利用直线与圆相交的几何性质和勾股定理来求弦长.
(2)过圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0与圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0的交点的直线方程为(D1-D2)x+(E1-E2)y+F1-F2=0.
要点一 直线方程的求法及应用
求直线方程的一种重要方法就是待定系数法.运用此方法,要注意各种形式的方程的适用条件,选择适当的直线方程的形式至关重要.
【例1】 在平面直角坐标系中,已知△ABC的顶点A(0,1),B(3,2).
(1)若C点坐标为(1,0),求AB边上的高所在的直线方程;
(2)若点M(1,1)为边AC的中点,求边BC所在的直线方程.
解 (1)∵A(0,1),B(3,2),
由垂直关系可得AB边上的高所在的直线的斜率为k=-3,
∴AB边上的高所在直线方程为y-0=-3(x-1),
化为一般式可得3x+y-3=0.
(2)∵M(1,1)为AC的中点,A(0,1),∴C(2,1),
∴边BC所在直线方程为y-1=x-2,
化为一般式可得x-y-1=0.
【训练1】 已知△ABC的顶点A(6,1),AB边上的中线CM所在直线方程2x-y-5=0,AC边上的高BH所在直线方程为x-2y-5=0.求:
(1)顶点C的坐标;
(2)直线BC的方程.
故AC边所在的直线的斜率为-2,则它的方程为y-1=-2(x-6),即2x+y-13=0.
把M的坐标代入直线方程2x-y-5=0,把点B的坐标代入直线方程x-2y-5=0,
要点二 两条直线的位置关系
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.
【例2】 (1)当a=________时,直线l1:y=-x+2a与直线l2:y=(a2-2)x+2平行;
(2)当a=________时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直.
解析 (1)直线l1的斜率k1=-1,直线l2的斜率k2=a2-2.
因为l1∥l2,所以a2-2=-1且2a≠2,解得a=-1.
所以当a=-1时,直线l1:y=-x+2a与直线l2:y=(a2-2)x+2平行.
(2)直线l1的斜率k1=2a-1,l2的斜率k2=4.
因为l1⊥l2,所以k1·k2=-1,即4(2a-1)=-1,
【训练2】 (1)已知直线l1:ax-3y+1=0,l2:2x+(a+1)y+1=0.若l1⊥l2,则实数a的值等于________;
(2)已知直角三角形ABC的直角顶点C(1,1),点A(-2,3),B(0,y),则y=________.
解析 (1)∵直线l1:ax-3y+1=0,l2:2x+(a+1)y+1=0,且l1⊥l2,
∴2a-3(a+1)=0,
∴a=-3.
∵∠C=90°,∴AC⊥BC,
要点三 距离问题
解决解析几何中的距离问题时,往往是代数运算与几何图形直观分析相结合.三种距离是高考考查的热点,公式如下表:
∴x+y-13=0或x+y-1=0.
解 当直线过原点时,设直线的方程为y=kx,
即kx-y=0.
所以所求直线的方程为x-y=0或x+7y=0.
当直线不经过原点时,
所以所求直线的方程为x-y-4=0.
综上可知,所求直线的方程为x-y=0或x+7y=0或x-y-4=0.
要点四 对称问题
1.关于点的对称问题
(2)直线关于点的对称问题:若两条直线l1,l2关于点P对称,则:
①l1上任意一点关于点P的对称点必在l2上,反过来,l2上任意一点关于点P的对称点必在l1上;
②若l1∥l2,则点P到直线l1,l2的距离相等;
③过点P作一直线与l1,l2分别交于A,B两点,则点P是线段AB的中点.
(1)点关于直线的对称问题:若A,B两点关于直线l对称,则l是线段AB的垂直平分线.
①直线AB与直线l垂直;
②线段AB的中点在直线l上;
③直线l上任意一点到A,B两点的距离相等.
(2)直线关于直线的对称问题:若两条直线l1,l2关于直线l对称,则
①l1上任意一点关于直线l的对称点必在l2上,反过来,l2上任意一点关于直线l的对称点必在l1上;
②过直线l上的一点P且垂直于直线l作一直线与l1,l2分别交于A,B两点,则点P是线段AB的中点.
2.关于直线的对称问题
【例4】 已知直线l:y=3x+3,求:
(1)点P(4,5)关于l的对称点坐标;
(2)直线y=x-2关于l的对称直线的方程;
(3)直线l关于点A(3,2)的对称直线的方程.
解 (1)设点P关于直线l的对称点为P′(x′,y′),则线段PP′的中点M在直线l上,且直线PP′垂直于直线l,
∴P′点坐标为(-2,7).
即7x+y+22=0.
(3)设直线l关于点A(3,2)的对称直线为l′,
由于l∥l′,故可设l′为y=3x+b(b≠3).
由点到直线的距离公式得
即|b+7|=10,
解得b=-17,或b=3(舍去),
∴直线l′的方程为y=3x-17,
即对称直线的方程为3x-y-17=0.
【训练4】 已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2).求:
(1)点A关于直线l的对称点A′的坐标;
(2)直线m:3x-2y-6=0关于直线l的对称直线m′的方程;
(3)直线l关于点A(-1,-2)对称的直线l′的方程.
(2)在直线m上取一点,如M(2,0),则M(2,0)关于直线l的对称点M′必在m′上.
设M′(a,b),
又∵m′经过点N(4,3),
∴由两点式得直线方程为9x-46y+102=0,即为所求直线方程.
(3)设P(x,y)为l′上任意一点,
则P(x,y)关于点A(-1,-2)的对称点为P′(-2-x,-4-y).
∵P′在直线l上,
∴2(-2-x)-3(-4-y)+1=0,
即2x-3y-9=0,即为所求直线方程.
要点五 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.
(1)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.
(2)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.
解 由x2+y2-2x=0得(x-1)2+y2=1,故其圆心为(1,0),半径为1.
∵圆C与圆x2+y2-2x=0相外切,
故两个圆心之间的距离等于半径的和,
设圆C的圆心为(a,b),半径为r,
【训练5】 已知直线l经过两条直线2x-y-3=0和4x-3y-5=0的交点,且与直线x+y-2=0垂直.
(1)求直线l的方程;
∵l与x+y-2=0垂直,∴kl=1.
又∵l过点(2,1),
∴l的方程y-1=x-2即x-y-1=0.
解得a=3,r=2.
∴圆C的标准方程为(x-3)2+y2=4.
要点六 直线与圆、圆与圆的位置关系
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.
【例6】 有一个圆与直线l:4x-3y+6=0相切于点A(3,6),且经过点B(5,2),求此圆的标准方程.
解 设圆心为C,则CA⊥l.
又设直线CA与圆的另一个交点为P.
即点P的坐标为(7,3).
∵圆心C为AP的中点,
解 由x2+y2+4x-12y+24=0得(x+2)2+(y-6)2=42,
∴圆C的圆心为C(-2,6),半径r=4.
如图所示,
在Rt△ACD中,可得|CD|=2.
此时直线l的方程为3x-4y+20=0,
又∵直线l的斜率不存在时,其方程为x=0,易知也满足题意.
∴所求直线l的方程为x=0或3x-4y+20=0.
要点七 与圆有关的最值问题
【例7】 已知圆C:(x+2)2+y2=1,P(x,y)为圆C上任一点,
∵P(x,y)为圆C上任一点,
平方得8k2-12k+3≤0,
(2)设b=x-2y,即x-2y-b=0,
∵P(x,y)为圆C上任一点,
当直线kx-y+2-k=0与圆相切时,k取得最大值和最小值,
【训练7】 已知实数x,y满足方程(x-3)2+(y-3)2=6,求x+y的最大值和最小值.
解 法一 设x+y=t,由题意知直线x+y=t与圆(x-3)2+(y-3)2=6有公共点,