隐圆问题
有这样一类有关圆的题目,条件中没有直接给出有关圆的信息,而是以隐性的形式出现,处理这类题目的关键在于能否把“隐形圆”找出来,一方面可以利用圆的几何性质,从“形”的角度找出来,例如:定义法、定角(动点P对两定点A,B的张角是直角)、定理(四点共圆定理)等;另一方面,可以从“数”的角度找出来,例如:圆的普通方程、定值法(已知两定点A,B,动点P满足PA·PB是定值、PAPB是定值)等
一、利用圆的定义(方程)确定隐圆
(1)已知平面内一个动点A和两个定点B,C满足|BC|=5,△ABC的边AB上的中线长为3,则动点A的轨迹方程为(x-10)2+y2=36(y≠0);
(2)已知A,B是圆O:x2+y2=1上的动点,|AB|=3,P是圆C:(x-2)2+(y-1)2=94上的动点,则|PA+PB|的取值范围是[25-4,25+4].
解析:(1)以B为原点,如图建立坐标系.
设A(x,y),则AB的中点为D(x2,y2).又C(5,0),|CD|=3,代入得(x2-5)2+(y2)2=9,即(x-10)2+y2=36.由A,B,C三点不共线,可知y≠0.故动点A的轨迹方程是(x-10)2+y2=36(y
(2)取AB的中点D.因为|AB|=3,所以|OD|=|OA|2-|AD|2=12,从而点D的轨迹方程为x2+y2=14,所以点D的轨迹是以原点O为圆心,12为半径的圆.因为C(2,1),所以|OC|=5.如图,又圆C的半径为32,所以5-2≤|PD|≤5+2,而P+PB=2PD,所以|PA+PB|=2|PD|,从而25-
规律方法
对于动点的轨迹问题,一是利用曲线(圆、椭圆、双曲线、抛物线等)的定义识别动点的轨迹,二是利用直接法求出方程,通过方程识别轨迹.
二、由圆周角的性质(垂直关系)确定隐圆
(1)在平面直角坐标系xOy中,直线l1:kx-y+2=0与直线l2:x+ky-2=0相交于点P,则当实数k变化时,点P到直线x-y-4=0的距离的最大值为(C)
A.2 B.22
C.32 D.42
解析:(1)直线l1,l2分别经过定点A(0,2),B(2,0),且l1⊥l2,所以点P在以AB为直径的圆C上.圆C的圆心为C(1,1),半径r=2.因为圆心C到直线l:x-y-4=0的距离为d=|1-1-4|2=22,所以点P到直线l的距离的最大值为
(2)已知点P(2,t),Q(2,-t)(t>0),若圆C:(x+2)2+(y-3)2=1上存在点M,使得∠PMQ=90°,则实数t的取值范围是(A)
A.[4,6] B.(4,6)
C.(0,4)∪[6,+∞) D.(0,4)∪(6,+∞)
解析:(2)由题意知,点P(2,t),Q(2,-t)(t>0),可得以PQ为直径的圆的方程为(x-2)2+y2=t2,则圆心C1(2,0),半径R=t.又由圆C:(x+2)2+(y-3)2=1,可得圆心C(-2,3),半径r=1,两圆的圆心距为|CC1|=(2+2)2+(0-3)2=5,要使得圆C:(x+2)2+(y-3)2=1上存在点M,使得∠PMQ=90°,即两圆存在公共点,则满足R+r≥5,R-r≤5,
规律方法
利用圆的性质,即可得到若PA⊥PB或∠APB=90°,则点P的轨迹是以AB为直径的圆.注意轨迹中要删除不满足条件的点.
三、由向量关系确定隐圆
(1)在平面直角坐标系xOy中,A(-12,0),B(0,6),点P在圆O:x2+y2=50上,若PA·PB≤20,则点P的横坐标的取值范围是[-52,1];
解析:(1)设P(x,y),由PA·PB≤20,易得2x-y+5≤0,由2x-y+5=0,x2+y2=50可得x=-5,y=-5或x=1,y=7.由2x-y+5≤0得P点在直线2x-y+5=
(2)已知点A(2,3),点B(6,-3),点P在直线3x-4y+3=0上,若满足等式AP·BP+2λ=0的点P有两个,则实数λ的取值范围是(-∞,2).
解析:(2)设P(x,y),则AP=(x-2,y-3),BP=(x-6,y+3),由AP·BP+2λ=0,可得(x-4)2+y2=13-2λ(λ<132),即点P的轨迹是以(4,0)为圆心,13-2λ为半径的圆,又点P在直线3x-4y+3=0上,所以圆(x-4)2+y2=13-2λ与直线3x-4y+3=0相交,故圆心到直线的距离d=|3×4-4×
规律方法
两点A,B,动点P满足PA·PB=λ,确定隐圆.特别地,若A,B为定点,且MA·MB=0,则点M的轨迹是以AB为直径的圆.
四、由平方关系确定隐圆
在平面直角坐标系xOy中,已知圆C:(x-a)2+(y-a+2)2=1,点A(0,2),若圆C上存在点M,满足|MA|2+