第四章 圆 与 方 程★1、圆的定义：平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫做圆，定点为圆心，定长为圆的半径。

设M （x,y ）为⊙A 上任意一点，则圆的集合可以写作：P = {M | |MA| = r }★2、圆的方程（1点00(,)M x y 与圆222()()x a y b r -+-=的位置关系：当2200()()x a y b -+->2r ，点在圆外; 当2200()()x a y b -+-=2r ，点在圆上 当2200()()x a yb -+-<2r ，点在圆内; （2 （x+D/2)+(y+E/2)=(D +E -4F)/4 （0422>-+F E D ）当0422>-+F E D 时，方程表示圆，此时圆心为⎪⎭⎫ ⎝⎛--2,2E D ，半径为F E D r 42122-+=当0422=-+F E D时，表示一个点；当0422<-+F E D 时，方程不表示任何图形。

（3）求圆的方程的方法：①待定系数法：先设后求。

确定一个圆需要三个独立条件，若利用圆的标准方程，需求出a ，b ，r ；若利用一般方程，需要求出D ，E ，F ；②直接法：直接根据已知条件求出圆心坐标以及半径长度。

另外要注意多利用圆的几何性质：如弦的中垂线必经过圆心，以此来确定圆心的位置。

★3、直线与圆的位置关系：直线与圆的位置关系有相离，相切，相交三种情况：（1）设直线0:=++C By Ax l ，圆()()222:r b y a x C =-+-，圆心()b a C ,到l 的距离为相离与C l r d ⇔>；相切与C l r d ⇔=；相交与C l r d ⇔< （2）过圆外一点的切线k ，②若求得两个相同的解，带入切线方程，得到一条切线；接下来验证过该点的斜率不存在的直线（此 时，该直线一定为另一条切线）：圆(x-a)2+(y-b)2=r 2，圆上一点为(x 0，y 0)，则过此点的切线方程为★4、圆与圆的位置关系：通过两圆半径的和（差），与圆心距（d ）之间的大小比较来确定。

设圆()()221211:r b y a x C =-+-，()()222222:R b y a x C =-+- 两圆的位置关系常通过两圆半径的和（差的绝对值），与圆心距（d ）之间的大小比较来确定。

（即几何法） 注意：已知圆上两点，圆心必在中垂线上；已知两圆相切，两圆心与切点共线 ★5、.圆C 1：x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1=0 圆C 2：x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2=0 联立圆C 1的方程与圆C 2的方程得到一个二元一次方程① 若两圆相交，则该二元一次方程表示：圆C 1与圆C 2公共弦所在的直线方程； ② 若两圆相切，则该二元一次方程表示：圆C 1与圆C 2的公切线的方程；③ 若两圆外离，则该二元一次方程表示的直线具有一个性质：从直线上任意一点向两个圆引切线， 得到的切线长相等（反之，亦成立）★6、已知一直线与圆相交，求弦的长度①代数法：联立圆与直线的方程求出交点坐标，利用两点间的距离公式求弦长 ②几何法：半弦长、弦心距、半径构成直角三角形（勾股定理）③代数法：直线方程与圆的方程联立，消去一个未知数，得到一个一元二次方程；利用弦长公式 ： |ＡＢ|＝21k +•|ｘ1-ｘ2| （或者|ＡＢ|＝211k +•|y 1-y 2|）求解★7、已知两圆相交，求公共弦的长度①代数法：联立两圆的方程求出交点坐标；利用两点间的距离公式求弦长 ②代数法：联立两圆的方程求出公共弦所在直线的方程（设公共弦的端点分别为A 、B ）；公共弦直线方程 与任一圆的方程联立，消去一个未知数，得到一个一元二次方程；利用弦长公式 ： |ＡＢ|＝21k +•|ｘ1-ｘ2| （或者|ＡＢ|＝211k +•|y 1-y 2|）求解③几何法：半弦长、弦心距、半径构成直角三角形（勾股定理）④几何法：根据图像求解（两个直角三角形，两个未知数，解二元一次方程组）★8、圆系与圆系方程(1) 圆系:具有某种共同属性的圆的集合，称为圆系。

(2) 圆系方程：（一）.圆C 1：x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1=0 圆C 2：x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2=0圆系方程：x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1+λ(x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2)=0 (λ≠-1) -- （Ⅰ） ①若圆 C 1与圆C 2交于P 1、P 2点，那么，方程（Ⅰ）代表过P 1、P 2两点的圆的方程。

②若圆 C 1与圆C 2交于Ｐ点（一个点），则方程（Ⅰ）代表与圆Ｃ1 、圆Ｃ2相切于Ｐ点的圆的方程。

（二）.直线ｌ：Ａｘ+Ｂｙ+Ｃ＝0与圆Ｃ：x 2+y 2+Dx+Ey+F=0相交或相切 则过它们的交点的圆系方程为：x 2+y 2+Dx+Ey+F+λ（Ａｘ+Ｂｙ+Ｃ）＝0★9、直线与圆的方程的应用用坐标法解决平面几何问题的“三部曲”：第一步：建立适当的平面直角坐标系，用坐标和方程表示问题中的几何元素，将平面几何问题转化为代数问题；第二步：通过代数运算，解决代数问题； 第三步：将代数运算结果“翻译”成几何结论x轴对称例1、已知点A(4,1)，B(0,4)，在直线L ：y=3x-1上找一点P ，求使|PA|-|PB|最大时P 的坐标。

解：如图，设点C(x,y)是点B 关于直线L 对称点，则由得：31-=BC k 3=l k ， ，方程为：431+-=x y ，将其与直线y=3x-1联立，∴直线BC 的解得：D ⎪⎭⎫⎝⎛27,23,其中D 为BC 中点，利用中点坐标公式，得C （3,3）。

显然：|PA|-|PB|＝|PA|-|PC|≤|AC|,当且仅当A 、C 、P 三点共线时，|PA|-|PB|最大。

可求得：直线AC 方程为：092=-+y x ，与L 方程联立解得P 的坐标为（2,5）。

例2、光线由点C （3，3）出发射到直线L ：y=3x-1上，已知其被直线L 反射后经过点A(4,1)，求反射光线方程。

解：设点B 是点C 关于L 的对称点，则由光线反射的知识易知：点B 在反射光线上，故所求的反射光线的方程即为直线AB 所在的直线方程。

由例1知点C 关于L 的对称点为B （0,4），故直线AB 的方程易求得为：443+-=x y 。

它即为反射光线方程。

直线和圆1．自点（－3，3）发出的光线L 射到x 轴上，被x 轴反射，其反射线所在直线与圆074422=+--+y x y x 相切，求光线L 所在直线方程．解：已知圆的标准方程是(x －2)2＋(y －2)2＝1，它关于x 轴的对称圆的方程是(x －2)2＋(y ＋2)2＝1。

设光线L 所在直线方程是：y －3＝k(x ＋3)。

由题设知对称圆的圆心C ′（2，－2）到这条直线的距离等于1，即11|55|2=++=kk d ．整理得,01225122=++k k 解得3443-=-=k k 或．故所求的直线方程是)3(433+-=-x y ，或)3(343+-=-x y ， 即3x ＋4y －3＝0，或4x ＋3y ＋3＝0．2．已知圆C ：044222=-+-+y x y x ，是否存在斜率为1的直线L ，使以L 被圆C 截得的弦AB 为直径的圆过原点，若存在求出直线L 的方程，若不存在说明理由．（14分）解：圆C 化成标准方程为:2223)2()1(=++-y x假设存在以AB 为直径的圆M ，圆心M的坐标为（a ，b ）由于CM ⊥L ，∴k CM ⋅k L =－1 ∴k CM =112-=-+a b ，即a +b+1=0，得b= －a －1 ①直线L 的方程为y －b=x －－，即x －y+b －a =0 ∴ CM=23+-a b ∵以AB 为直径的圆M 过原点，∴OM MB MA == 2)3(92222+--=-=a b CM CB MB ，222b a OM+=∴2222)3(9b a a b +=+-- ② 把①代入②得 0322=--a a ，∴123-==a a 或当25,23-==b a 时此时直线L 的方程为：x －y －4=0；当0,1=-=b a 时此时直线L 的方程为：x －y+1=0 故这样的直线L 是存在的，方程为x －y －4=0 或x －y+1=0． 4．已知圆C :()()252122=-+-y x 及直线()()47112:+=+++m y m x m l .()R m ∈ （1）证明:不论m 取什么实数,直线l 与圆C 恒相交；（2）求直线l 与圆C 所截得的弦长的最短长度及此时直线l 的方程．解:(1)直线方程()()47112:+=+++m y m x m l ,可以改写为()0472=-++-+y x y x m ,所以直线必经过直线04072=-+=-+y x y x 和的交点.由方程组⎩⎨⎧=-+=-+04,072y x y x 解得⎩⎨⎧==1,3y x 即两直线的交点为A )1,3( 又因为点()1,3A 与圆心()2,1C 的距离55<=d ,所以该点在C 内,故不论m 取什么实数,直线l 与圆C 恒相交.(2)连接AC ,过A 作AC 的垂线,此时的直线与圆C 相交于B 、D .BD 为直线被圆所截 得的最短弦长.此时,545252,5,5=-===BD BC AC 所以.即最短弦长为54.又直线AC 的斜率21-=AC k ,所以直线BD 的斜率为 2.此时直线方程为:().052,321=---=-y x x y 即5（12分）已知圆x 2+y 2+x －6y +m =0和直线x +2y －3=0交于P 、Q 两点，且以PQ 为直径的圆恰过坐标原点，求实数m 的值．解：由01220503206222=++-⇒⎩⎨⎧=-+=+-++m y y y x m y x y x ⎪⎩⎪⎨⎧+==+∴51242121m y y y y 又OP ⊥OQ ， ∴x 1x 2+y 1y 2=0,而x 1x 2=9－6(y 1+y 2)+4y 1y 2= 5274-m∴05125274=++-m m 解得m=36.已知圆C ：(x+4)2+y 2=4和点A(-23，0)，圆D 的圆心在y 轴上移动，且恒与圆C 外切，设圆D 与y 轴交于点M 、N. ∠MAN 是否为定值？若为定值，求出∠MAN 的弧度数；若不为定值，说明理由.【解】设圆D 的方程为),0()(222>=-+r r b y x 那么).,0(),,0(r b N r b M -+因为圆D 与圆C 外切, 所以.124162222-=-⇒+=+r r b b r又直线NA MA ,的斜率分别为 .32,32r b k r b k MB MA -=+=.334341234323213232tan 22π=∠⇒==-+=-++--+=∠∴MAN r r r b r r b r b rb rb MAN 为定值夹角问题例5 (06全国卷一文) 从圆012222=+-+-y y x x 外一点)2,3(P 向这个圆作两条切线，则两切线夹角的余弦值为( )(A)21 (B)53(C)23 (D) 0解 已知圆化为1)1()1(22=-+-y x ，即得圆心)1,1(C 和半径1=r .设由)2,3(P 向这个圆作的两条切线的夹角为θ，则在切线长、半径r 和PC 构成的直角三角形中，522cos=θ，∴5312cos 2cos 2=-=θθ，故选(B). 点评：处理两切线夹角θ问题的方法是：先在切线长、半径r 和PC 所构成的直角三角形中求得2θ的三角函数值，再用二倍角公式解决夹角θ问题.咖啡店创业计划书第一部分：背景在中国，人们越来越爱喝咖啡。