第二章 · 第五节
直线与圆、圆与圆的位置关系
相离 · 相切 · 相交 · 切线方程

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 掌握直线与圆的三种位置关系及判定方法
  • 掌握圆与圆的五种位置关系及判定方法
  • 掌握圆的切线方程的求法
  • 能解决直线与圆的综合问题
知识点一:直线与圆的位置关系
📐 直线与圆的位置关系
设圆心 C(a, b) 到直线 l: Ax + By + C = 0 的距离为 d,圆的半径为 r,则:
相离:d > r(无交点)
相切:d = r(一个交点)
相交:d < r(两个交点)
d>r
相离
0个交点
d=r
相切
1个交点
d<r
相交
2个交点
💡 判定方法
  • 几何法:比较圆心到直线距离 d 与半径 r(首选)
  • 代数法:联立方程组,用判别式 Δ 判断
  • Δ < 0:相离;Δ = 0:相切;Δ > 0:相交
  • 几何法通常更简便
知识点二:圆与圆的位置关系
📐 圆与圆的位置关系
设两圆圆心距为 d = |O₁O₂|,半径为 r₁、r₂(r₁ ≥ r₂),则:
相离:d > r₁ + r₂
外切:d = r₁ + r₂
相交:|r₁ − r₂| < d < r₁ + r₂
内切:d = |r₁ − r₂|
内含:0 ≤ d < |r₁ − r₂|(d=0时为同心圆)
知识点三:圆的切线方程
📏 切线方程求法
过圆上一点 P(x₀, y₀) 的切线:
圆 (x−a)²+(y−b)²=r² 上点 P 处的切线方程为:
(x₀−a)(x−a) + (y₀−b)(y−b) = r²

圆心在原点时:x₀x + y₀y = r²
💡 过圆外一点求切线
  • 设切线斜率为 k,用 d = r 解出 k
  • 注意检查斜率不存在的情况(竖直切线)
  • 过圆外一点有两条切线
  • 过圆上一点有一条切线

🎬 动画讲解

📢
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🧪 互动实验:直线与圆位置关系

💡 调节直线到圆心的距离 d,观察直线与圆 x²+y²=4 的位置关系
⚙️ 参数调节
圆半径 r2.0
d 与 r 比较d = r
位置关系相切
📋 实验结论
比较圆心到直线的距离 d 与半径 r:d>r 相离(无交点),d=r 相切(一个交点),d<r 相交(两个交点)。改变 d 实现三种位置关系的切换。

📝 例题精讲

💡 提示:点击「下一步」按钮,逐步查看详细解题过程
例题 1判断直线与圆的位置关系
判断直线 3x + 4y − 5 = 0 与圆 x² + y² = 1 的位置关系。
🔍 解题过程
1求距离:圆心 O(0,0) 到直线 3x+4y−5=0 的距离 d = |0+0−5|/√(9+16) = 5/5 = 1。
2比较:圆的半径 r = 1,d = 1 = r。
3结论:d = r,所以直线与圆相切。
✅ 直线与圆相切(d = r = 1)。
例题 2求切线方程
求过圆 x² + y² = 5 上点 P(1, 2) 的切线方程。
🔍 解题过程
1代入公式:圆心在原点,过圆上点 (x₀,y₀) 的切线方程为 x₀x + y₀y = r²。
2代入:x₀ = 1,y₀ = 2,r² = 5,所以切线为 1·x + 2·y = 5。
3化简:切线方程为 x + 2y − 5 = 0。
✅ 切线方程为 x + 2y − 5 = 0。

🚀 拓展提升

🔍 圆的弦长公式

直线与圆相交时弦长的计算。

  • 弦长 L = 2√(r² − d²)
  • d 为圆心到直线距离,r 为半径
  • 也可用韦达定理结合两点距离求

💡 切线长公式

过圆外一点 P 的切线长。

  • 切线长 = √(d² − r²)
  • d 为点 P 到圆心距离,r 为半径
  • 过圆外一点有两条等长切线

📐 圆与圆相交的公共弦

两圆相交时公共弦所在直线方程。

  • 两圆方程相减即得公共弦方程
  • 圆C₁: x²+y²+D₁x+E₁y+F₁=0
  • 圆C₂: x²+y²+D₂x+E₂y+F₂=0
  • 公共弦:(D₁−D₂)x+(E₁−E₂)y+(F₁−F₂)=0

✏️ 练习巩固

💡 提示:每道题作答后会立即显示解析,请认真思考后再作答
第 1 题★☆☆ 基础
圆心到直线的距离 d 与半径 r 满足 d = r 时,直线与圆的位置关系是?
A相离
B相切
C相交
D不确定
第 2 题★☆☆ 基础
两圆半径 r₁=3、r₂=2,圆心距 d=5,则两圆位置关系是?
A相离
B外切
C相交
D内含
第 3 题★★☆ 巩固
直线 y = x + 1 与圆 x² + y² = 2 的位置关系是?
A相离
B相交
C相切
D无法确定
第 4 题★★☆ 巩固
过圆 x² + y² = 4 上点 (0, 2) 的切线方程为?
Ax = 2
By = 2
Cx + y = 2
Dy = x + 2
第 5 题★★★ 拓展
两圆 r₁=4、r₂=2,圆心距 d=3,则两圆位置关系是?
A外切
B相交
C内切
D内含

🧠 知识点问答

老师来考考你!下面的问题都来自本节课的知识点,看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦!
🎉

课程完成!

恭喜你完成了「2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系」的学习!

📌 本节核心要点回顾:
① 直线与圆:d>r相离,d=r相切,d<r相交
② 圆与圆:d>r₁+r₂相离,d=r₁+r₂外切,|r₁−r₂|<d<r₁+r₂相交,d=|r₁−r₂|内切
③ 切线:过圆上点(x₀,y₀),x₀x+y₀y=r²
④ 弦长:L = 2√(r²−d²)