教学目的
〖知识目标〗
1.掌握直线与圆相交、相切、相离三种位置关系,并会求圆的切线方程及与弦长等有关直线与圆的问题。
2.在解决直线与圆的位置关系的问题时,常通过”数”与”形”的结合,充分利用圆心的几何性质、简化运算.如利用圆心到直线的距离讨论直线与圆的位置关系,利用过切点的半径、弦心距及半径构成的三角形去解决与弦长有关的问题.〖能力目标〗培养数形结合的思想、多方位多渠道解决问题能力。
教学重点与难点
重点:三种位置关系的判断方法、过一点的圆的切线的求法以及弦长问题的解决方法,即圆心到直线的距离在圆与直线关系问题中的运用。难点:利用数形结合的思想分析问题、解决问题。
教学过程:
一、课堂引入:前面我们复习了圆的方程、点与圆的位置关系,这课我们复习用圆的方程来解决直线与圆的位置关系。请先做以下练习(教师巡堂以便了解课下预习情况)
(1)、判断直线4x-3y=5与圆x+y=25的位置关系(2)、求圆x+y=25的过点P(3,4)的切线方程.(3)、求圆x+y=25的过点P(5,4)的切线方程.(4)、求圆x+y=25被直线4x-3y-20=0所截得的弦长。(这一部分在引入正课后直接用多媒体投影给出,并由学生快速运算,然后提问结果)二、知识梳理:提出问题:直线与圆有几种位置关系,用什么方法来判断?1.直线和圆位置关系的判定方法一是方程的观点,即把圆的方程和直线的方程联立成方程组,利用判别式Δ来讨论位置关系.①Δ>0,直线和圆相交.②Δ=0,直线和圆相切.③Δ<0,直线和圆相离.方法二是几何的观点,即把圆心到直线的距离d和半径R的大小加以比较.①d<R,直线和圆相交.②d=R,直线和圆相切.③d>R,直线和圆相离.
2.直线和圆相切,这类问题主要是求圆的切线方程.求圆的切线方程主要可分为已知斜率k或已知直线上一点两种情况,而已知直线上一点又可分为已知圆上一点和圆外一点两种情况.先判断点与圆的位置关系,再用切线的性质求方程。
1)若点p(x,y)在圆
上,则圆x+y=r:的切线方程为xx+yy=r,圆(x-a)+(y-b)=r的切线方程为(x-a)(x-a)+(y-b)(y-b)=r2)若点p(x0,y0)在圆外:利用圆心到直线的距离等于半径将切线的斜率求出来,再写出切线的方程(斜率不存在的切线方程不要遗漏).
3.直线和圆相交,这类问题主要是求弦长以及弦的中点问题.
(师生一起归纳,并由教师板书)
三、例题解析:
例1.(1).设m>0,则直线(x+y)+1+m=0与圆x2+y2=m(m>0)的位置关系为A.相切B.相交C.相切或相离D.相交或相切解析:圆心到直线的距离为d=,圆半径为.∵d-r=-=(m-2+1)=(-1)2≥0,∴直线与圆的位置关系是相切或相离.答案:C(2).圆x2+y2-4x+4y+6=0截直线x-y-5=0所得的弦长等于A.B.C.1D.5解析:圆心到直线的距离为,半径为,弦长为2=.答案:A(进一步说明圆心到直线的距离在直线与圆的关系问题中的
重要地位)例2.已知圆满足截①.y轴所得的弦长为2;②被x轴分两段弧,其弧长之比为此3:1;③圆心到直线:x-2y=0的距离为.求该圆的方程.解:设圆的方程为:(x-a)2+(y-b)2=r则由条件①得=r(1)又由②得a+1=r(2)又由③得(3)联立(1((2)(3),解方程组得a=-1,b=-1,r=或a=1,b=1,r=所求圆的方程为:(x+1)2+(y+1)2=2或(x-1)2+(y-1)2=2(这是早几年的一道高考题,在高考复习中经常作为典型例题来用,我的学生对第(2)问的把握可能会有困难,因此,这一问要结合图形来分析解决.由于学生对解含有绝对值的方程组有畏难情绪,因此,教师板书解题的整个过程,并且鼓励学生面对这类问题时积极应对,常规方法入手,运算要快而准确)例3已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线l:(2m+1)x+(m+1)y-7m-4=0(m∈R)(1)证明:不论m取什么实数,直线l与圆恒交于两点;(2)求直线被圆C截得的弦长最小时l的方程.剖析:直线过定点,而该定点在圆内,此题便可解得(先由学生思考,提出他们的解答方案,再由老师补充:由含有一个参数的直线方程入手思考)(1)证明:l的方程(x+y-4)+m(2x+y-7)=0.得∵m∈R,∴ 2x+y-7=0,x=3,x+y-4=0,y=1,即l恒过定点A(3,1).∵圆心C(1,2),|AC|=<5(半径),∴点A在圆C内,从而直线l恒与圆C相交于两点.(2)解:弦长最小时,l⊥AC,由kAC=-,∴l的方程为2x-y-5=0.思悟小结1.直线和圆的位置关系有且仅有三种:相离、相切、相交.判定方法有两个:几何法,比较圆心到直线的距离与圆的半径间的大小;代数法,看直线与圆的方程联立所得方程组的解的个数.2.解决直线与圆的位置关系的有关问题,往往充分利用平面几何中圆的性质使问题简化【例4】已知圆的方程为x2+y2+ax+2y+a2=0,一定点为A(1,2),要使过定点A(1,2)作圆的切线有两条,求a的取值范围.解:将圆的方程配方得(x+)2+(y+1)2=,圆心C的坐标为(-,-1),半径r=,条件是4-3a2>0,过点A(1,2)所作圆的切线有两条,则点A必在圆外,即>.化简得a2+a+9>0.由4-3a2>0,a2+a+9>0,解之得-<a<,a∈R.∴-<a<.故a的取值范围是(-,)(确定参数的解析几何问题是学生最薄弱的环节,此题的选择一方面是巩固本节课的内容,另一方面也是对直线与圆锥曲线问题中难点的一个分散处理)四﹑课堂小练1.若圆(x-3)2+(y+5)2=r2上有且只有两个点到直线4x-3y=2的距离等于1,则半径r的范围是()A.(4,6)B.[4,6)C.(4,6]
D.[4,6]解析:数形结合法解.答案:A2.(xxxx年春季北京)已知直线ax+by+c=0(abc≠0)与圆x2+y2=1相切,则三条边长分别为|a|、|b|、|c|的三角形A.是锐角三角形B.是直角三角形C.是钝角三角形D.不存在解析:由题意得=1,即c2=a2+b2,∴由|a|、|b|、|c|构成的三角形为直角三角形.答案:B3.(xxxx年春季北京,11)若圆x2+y2+mx-=0与直线y=-1相切,且其圆心在y轴的左侧,则m的值为____________.解析:圆方程配方得(x+)2+y2=,圆心为(-,0).由条件知-<0,即m>0.又圆与直线y=-1相切,则0-(-1)=,即m2=3,∴m=