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着眼位置关系探求与圆有关的取值范围问题

2021-10-22福建省厦门大学附属科技中学361000

中学数学研究(江西) 2021年9期
关键词:两圆动点化简

福建省厦门大学附属科技中学 (361000) 王 晶

在近几年的高考题中,经常出现探求与圆有关的取值范围问题,此类问题不但涉及许多圆的知识,也经常与其它解析几何知识联系在一起,有一定难度,解决问题的方法多数是抓住圆的性质,从分析相关位置入手,然后建立相关式子解题.本文着重探究位置关系,分析几个典型题目的求解,意欲从某个侧面说明一些方法,供读者朋友参考.

一、圆上的点与直线的位置关系

图1

评注:此处通过构造相关的几何图形,进行数形结合的分析,从几何直观中得出重要的结论,充分运用了相关圆的性质,使问题获得了简捷的解法.

二、圆外的点与圆的位置关系

例2 已知圆C:x2+y2=1,点P(x0,y0)在直线x-y-2=0上,O为坐标原点,若圆C上存在点Q,使∠OPQ=30°,试求x0的取值范围.

评注:此处在充分研究了从圆外一点向圆作圆的切线的特殊性质后,得到了一个成功解题的不等式,即|OP|≤2,这是求出x0的取值范围的关键.

三、两个圆上动点的位置关系

点评:通过对向量问题化简处理后,将问题转化为两个已知圆上的动点的位置关系了,从而两圆的连心线的长度关系就是解决问题的主要手段.

四、直线与圆的位置关系

例4 已知⊙O:x2+y2=1,若直线y=kx+2上总存在点P,使得过点P的⊙O的两条切线互相垂直,求实数k的取值范围.

评注:在分析其几何条件时,发现了两点间的距离问题,再由动点P在直线上,就将题目转化为圆与直线的位置关系问题,从而就能用圆心到直线的距离公式解题.

五、圆与圆的位置关系

例5 已知A(-2,0),B(2,0),点P在圆(x-3)2+(y-4)2=r2(r>0)上,满足PA2+PB2=40,若这样的点P有两个,求半径r的取值范围.

解析:设P(x,y),由PA2+PB2=40得[(x+2)2+y2]+[(x-2)2+y2]=40,化简得x2+y2=16,它是以原点为圆心,半径为4的圆,因为满足条件的P点有两个,即此圆与已知圆相交,又易得两圆的连心线长为5,于是有|r-4|<5

评注:在题目中虽然没有给出两个圆的关系,但通过设点、列式、化简就清楚的显示出是两圆的位置关系问题了,因此对问题的深刻分析、进一步的探索是破题关键,很有必要.

六、转化为其它的位置关系

评注:在解题中抓住了|PA|=|QA|,得出P、Q在以点A为圆心的一个圆上,这样就又得到了一个二元方程,为后面建立含参数的不等式继而求出参数范围创造了重要条件.

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