首页 > 其他 > 详细

两圆的位置关系

时间:2021-01-24 18:41:59      阅读:34      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

前言

数形对应

为便于表述,我们设两圆的圆心分别为\(O_1\)\(O_2\),两圆的半径分别为\(R_1\)\(R_2\),且\(R_1>R_2\)

则两圆外离\(\Leftrightarrow\) \(|O_1O_2|\)\(>\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)

则两圆外切\(\Leftrightarrow\) \(|O_1O_2|\)\(=\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)

则两圆相交\(\Leftrightarrow\) \(R_1\)\(-\)\(R_2\)\(<\)\(|O_1O_2|\)\(<\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)

则两圆内切\(\Leftrightarrow\) \(|O_1O_2|\)\(=\)\(R_1\)\(-\)\(R_2\)

则两圆内含\(\Leftrightarrow\) \(|O_1O_2|\)\(<\)\(R_1\)\(-\)\(R_2\)

引申:两圆有公共点\(\Leftrightarrow\) \(R_1\)\(-\)\(R_2\)\(\leqslant\)\(|O_1O_2|\)\(\leqslant\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)

典例剖析

【利用椭圆的定义法求解】已知圆\(M:(x+1)^2+y^2=1\),圆\(N:(x-1)^2+y^2=9\),动圆\(P\)与圆\(M\)外切并且与圆\(N\)内切,圆心\(P\)的轨迹方程为曲线\(C\),求\(C\)的方程;

分析:由已知得,圆\(M\)的圆心为\(M(-1,0)\),半径\(r_1=1\)

\(N\)的圆心为\(N(1,0)\),半径\(r_2=3\)

设圆\(P\)的圆心为\(P(x,y)\),半径为\(R\)

由于圆\(P\)与圆\(M\)外切,则\(|PM|=R+r_1=R+1\)

又圆\(P\)与圆\(N\)内切,则则\(|PN|=r_2-R=3-R\)

所以\(|PM|+|PN|=(R+r_1)+(r_2-R)=r_1+r_2=4=2a\)\(2c=|MN|=2\)

由[椭圆的定义]可知,曲线\(C\)是以\(M\)\(N\)为左右焦点,长半轴长为\(a=2\),短半轴长为\(b=\sqrt{3}\)的椭圆(左顶点除外),

其轨迹方程为\(\cfrac{x^2}{4}+\cfrac{y^2}{3}=1(x\neq -2)\)

【北京人大附中高二试题】如图,在平面直角坐标系 \(xOy\) 中,已知以\(M\)为圆心的圆\(M:\) \(x^{2}\)\(+\)\(y^{2}\)\(-12x\)\(-14y\)\(+\)\(60\)\(=0\) 及其上一点 \(A(2,4)\).

(1). 设圆 \(N\)\(x\) 轴相切,与圆 \(M\) 外切, 且圆心 \(N\) 在直线 \(x=6\) 上, 求圆 \(N\) 的标准方程;

分析:由于\(N\) 在直线 \(x=6\) 上, 故设 \(N(6, n)\)

由题可知,圆 \(N\)\(x\) 轴相切,故圆 \(N\)\(: (x-6)^{2}+(y-n)^{2}=n^{2}\)\(n>0\)

又圆 \(N\) 与圆 \(M\)外切设两圆的圆心分别为\(O_1\)\(O_2\),两圆的半径分别为\(R_1\)\(R_2\),则两圆外切\(\Leftrightarrow\) \(|O_1O_2|\)\(=\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)\(\quad\)\(\odot M\)\((x-6)^2+(y-7)^2=25\),圆心坐标为\(M(6,7)\)

故由两圆外切得到,\(|7-n|=|n|+5\), 解得 \(n=1\)

故得到圆 \(N\) 的标准方程为:\(\odot N\)\((x-6)^2+(y-1)^2=1\)

(2). 设平行于 \(OA\) 的直线 \(l\) 与圆 \(M\) 相交于\(B\)\(C\) 两点, 且 \(BC=OA\) ,求直线 \(l\) 的方程;

分析:由题意得 \(OA=2\sqrt{5}\)\(k_{OA}=2\), 设\(l: y=2x+b\)

则圆心\(M\)到直线\(BC:2x-y+b=0\)的距离 \(d=\cfrac{|2\times6-7+b|}{\sqrt{2^2+1^2}}=\cfrac{|5+b|}{\sqrt{5}}\)

\(|BC|=2\sqrt{5^{2}-d^{2}}=2\sqrt{25-\cfrac{(5+b)^{2}}{5}}\)\(BC=2\sqrt{5}\)

\(2\sqrt{25-\cfrac{(5+b)^{2}}{5}}=2\sqrt{5}\),解得 \(b=5\)\(b=-15\)

故直线\(l\) 的方程为 \(: y=2x+5\)\(y=2x-15\).

(3). 设点 \(T(t, 0)\) 满足: 存在圆 \(M\) 上的两点 \(P\)\(Q\), 使得 \(\overrightarrow{TA}+\overrightarrow{TP}=\overrightarrow{TQ}\), 求实数 \(t\) 的取值范围.

分析: 设 \(P(x_{1}, y_{1})\)\(Q(x_{2}, y_{2})\)

由于\(A(2,4)\)\(T(t, 0)\), 且\(\overrightarrow{TA}+\overrightarrow{TP}=\overrightarrow{TQ}\)备注此处的向量表达式目的是从数的角度刻画\(P\)\(Q\)两点满足的关系;\(\quad\).

\((2-t,4)+(x_1-t,y_1)=(x_2-t,y_2)\)

\(\left\{\begin{array}{l}{x_{2}=x_{1}+2-t}\\{y_{2}=y_{1}+4}\end{array}\right.\)①,

由于点 \(Q\) 在圆 \(M\)上, 故 \((x_{2}-6)^{2}+(y_{2}-7)^{2}=25\)②,

将①代入②, 得 \((x_{1}-t-4)^{2}+(y_{1}-3)^{2}=25\)

即点\(P\)在圆心为\((t+4,3)\),半径为\(5\)的圆上,

从而圆 \((x-6)^{2}+(y-7)^{2}=25\) 与圆 \([x-(t+4)]^{2}+(y-3)^{2}=25\)公共点设两圆的圆心分别为\(O_1\)\(O_2\),两圆的半径分别为\(R_1\)\(R_2\),且\(R_1>R_2\),则两圆有公共点\(\Leftrightarrow\) \(R_1\)\(-\)\(R_2\)\(\leqslant\)\(|O_1O_2|\)\(\leqslant\)\(R_1\)\(+\)\(R_2\)\(\quad\)

\(5-5\leqslant\sqrt{[(t+4)-6]^{2}+(3-7)^{2}}\leqslant 5+5\)

解得 \(2-2\sqrt{21}\leqslant t\leqslant 2+2\sqrt{21}\)

即实数 \(t\) 的取值范围为 \(t\in [2-2\sqrt{21},2+2\sqrt{21}]\)

两圆的位置关系

原文:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/14124006.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
关于我们 - 联系我们 - 留言反馈 - 联系我们:wmxa8@hotmail.com
© 2014 bubuko.com 版权所有
打开技术之扣,分享程序人生!