《2023年高考数学满分全攻略(上海高考专用)》第12讲 直线和圆的方程(原卷版)
第 12 讲 直线和圆的方程
【考点梳理】
一、直线与方程
1.直线的倾斜角
(1)定义:
x
轴正向与直线向上的方向所成的角叫做这条直线的倾斜角,规定与
x
轴平行或重合的直线的倾
斜角为零度角.
(2)规定:当直线
l
与
x
轴平行或重合时,规定它的倾斜角为 0;
(3)范围:直线的倾斜角
α
的取值范围是[0 , π) .
2.直线的斜率
(1)定义:直线
y
=
kx
+
b
中的系数
k
叫做这条直线的斜率,垂直于
x
轴的直线斜率不存在.
(2)计算公式:若由
A
(
x
1,
y
1),
B
(
x
2,
y
2)确定的直线不垂直于
x
轴,则
k
=(
x
1≠
x
2).若直线的倾斜角为
θ
(
θ
≠),则
k
=tan__
θ
.
3.直线方程的五种形式
名称 几何条件 方程 适用条件
斜截式 纵截距、斜率
y
=
kx
+
b
与
x
轴不垂直的直线
点斜式 过一点、斜率
y
-
y
0=
k
(
x
-
x
0)
两点式 过两点 =
与两坐标轴均不垂直的直
线
截距式 纵、横截距 += 1
不过原点且与两坐标轴均
不垂直的直线
一般式
Ax
+
By
+
C
=0 所有直线
(
A
2+
B
2≠0)
二、两条直线的位置关系
1.两条直线平行与垂直的判定
(1)两条直线平行
对于两条不重合的直线
l
1,
l
2,其斜率分别为
k
1,
k
2,则有
l
1∥
l
2⇔
k
1=
k
2.特别地,当直线
l
1,
l
2的斜率都
不存在时,
l
1与
l
2平行.
(2)两条直线垂直
如果两条直线
l
1,
l
2斜率都存在,设为
k
1,
k
2,则
l
1⊥
l
2⇔
k
1·
k
2=- 1 ,当一条直线斜率为零,另一条直
线斜率不存在时,两条直线垂直.
2.两直线相交
直线
l
1:
A
1
x
+
B
1
y
+
C
1=0 和
l
2:
A
2
x
+
B
2
y
+
C
2=0 的公共点的坐标与方程组的解一一对应.
相交⇔方程组有唯一解,交点坐标就是方程组的解;
平行⇔方程组无解;
重合⇔方程组有无数个解.
3.距离公式
(1)两点间的距离公式
平面上任意两点
P
1(
x
1,
y
1),
P
2(
x
2,
y
2)间的距离公式为|
P
1
P
2|=.
特别地,原点
O
(0,0)与任一点
P
(
x
,
y
)的距离|
OP
|=.
(2)点到直线的距离公式
平面上任意一点
P
0(
x
0,
y
0)到直线
l
:
Ax
+
By
+
C
=0 的距离
d
=.
(3)两条平行线间的距离公式
一般地,两条平行直线
l
1:
Ax
+
By
+
C
1=0,
l
2:
Ax
+
By
+
C
2=0 间的距离
d
=.
三、圆的方程
1.圆的定义和圆的方程
定义 在平面内,到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆
方程
标准 (
x
-
a
)2+(
y
-
b
)2=
r
2(
r
>0)
圆心
C
(
a
,
b
)
半径为
r
一般
x
2+
y
2+
Dx
+
Ey
+
F
=0
(
D
2+
E
2-4
F
>0)
充要条件:
D
2
+
E
2
-
4
F
>
0
圆心坐标:
半径
r
=
2.点与圆的位置关系
平面上的一点
M
(
x
0,
y
0)与圆
C
:(
x
-
a
)2+(
y
-
b
)2=
r
2之间存在着下列关系:
(1)|
MC
|>
r
⇔
M
在圆外,即(
x
0-
a
)2+(
y
0-
b
)2>
r
2⇔
M
在圆外;
(2)|
MC
|=
r
⇔
M
在圆上,即(
x
0-
a
)2+(
y
0-
b
)2=
r
2⇔
M
在圆上;
(3)|
MC
|<
r
⇔
M
在圆内,即(
x
0-
a
)2+(
y
0-
b
)2<
r
2⇔
M
在圆内.
四、直线与圆、圆与圆的位置关系
1.直线与圆的位置关系
设圆
C
:(
x
-
a
)2+(
y
-
b
)2=
r
2,直线
l
:
Ax
+
By
+
C
=0,圆心
C
(
a
,
b
)到直线
l
的距离为
d
,由
消去
y
(或
x
),得到关于
x
(或
y
)的一元二次方程,其判别式为
Δ
.
方法位置
关系
几何法 代数法
相交
d
<
r Δ
>0
相切
d
=
r Δ
=0
相离
d
>
r Δ
<0
2.圆与圆的位置关系
设两个圆的半径分别为
R
,
r
,
R
>
r
,圆心距为
d
,则两圆的位置关系可用下表来表示:
位置关系 相离 外切 相交 内切 内含
几何特征
d
>
R
+
r d
=
R
+
r
R
-
r
<
d
<
R
+
r
d
=
R
-
r d
<
R
-
r
代数特征 无实数解 一组实数解 两组实数解 一组实数解 无实数解
公切线条数 4 3 2 1 0
【解题方法和技巧】
1.求倾斜角的取值范围的一般步骤
(1)求出斜率 k=tan α的取值范围.
(2)利用三角函数的单调性,借助图象,确定倾斜角 α的取值范围.求倾斜角时要注意斜率是否存在.
2.已知两直线的一般方程
两直线方程 l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0中系数 A1,B1,C1,A2,B2,C2与垂直、平行的关
系:
A1A2+B1B2=0⇔l1⊥l2;
A1B2-A2B1=0且A1C2-A2C1≠0⇔l1∥l2.
3.判断直线与圆的位置关系常见的方法:
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