圆的弦长的计算公式

余年寄山水
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2021年02月12日 07:33
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2021年2月12日发(作者:问心无愧的意思)


圆的弦长公式




知识梳理



一、直线与圆的位置关系



1


.几何判定法:


< br>设


r


为圆的半径,


d

< p>
为圆心到直线的距离:



(1)

< br>d


>


r



圆与直线相离;



(2)


d



r



圆与直线相切;



(3)


d


<


r



圆与直线相交.

< br>


2


.代数判定法:




Ax



By



C



0




消元,得到一元二次方程的判别式


Δ,则



2


2


2


(


x


< br>a


)



(


y



b


)



r



(1)Δ>0


直线与圆相交;



(2)Δ=< /p>


0



直线与圆相切;


(3)Δ<0



直线与圆相离.



二、圆的切线问题



1.


切线方程




1


)圆



x



a



< /p>



y



b




r


2

< p>
上一点


P



x

< p>
0


,


y


0



处的切线方程为



x



a





x


0



a





y


< br>b





y


0


b




r



2


2


2< /p>


x



x


0


y



y


0

< p>
2


2


x



y



Dx


< br>Ey



F


0


x


x



y


y



D


g< /p>



E


g



F



0


< p>


2


)圆


上一点


P



x


0


,


y


0


< br>处的切线方程为


0


0


2


2


2.


切线长公式





过圆外一点


P



x


0


,


y


0



引圆的 切线,设点为


T


,


则切线长

< p>
MT



x


0


2



y


0

< br>2



Dx


0


Ey


0



F



MT




x


0



a< /p>



2




y


0



b

< p>



r


2



2


三、弦长问题



1.


几何法





直线


l


与圆


C


交于


A


,< /p>


B


两点,圆心


C


到直线


l


的距离为


d

< br>,则圆的半径


r



d

< p>
与弦长


AB


的一半


AB< /p>



AB



2


构成直角三角形的三边,即


d


2

< p>



,故求出


后再求


AB





r



2


< p>
2



2.


代数法——弦长 公式





设 圆



x



a< /p>





y



b



< p>
r


2



直线


l



y


< br>kx



b



l


被圆截得的弦长


L

< p>


1



k


g



x


1


x


2




4


x


1


x< /p>


2


2


2


2


2


2



L

< p>


1



1


2


g


y


y



4


y


1


y


2



< /p>



1


2


2


k


1




典型例题




2


2



1


:已 知圆


C



x



(


y



1)< /p>



5


,直线


l< /p>



mx



y



1



m



0.


(1)


求证: 对


m



R


,直 线


l


与圆


C


总 有两个不同的交点;



(2)


若直线< /p>


l


与圆


C


交于< /p>


A



B


两点,当


|


AB


|


=< /p>


17


时,求


m


的 值.



解析:本题主要考查直线与圆的相交及弦长问题.


(1)


问可考虑直线过定点,通过定点在圆内证明,

< br>(2)


问可利用弦长公式求解.





x



y



1



5


答案:


(1)


解法一:由

< br>



mx


y



1



m



0



2< /p>


2


2


2


2


2



,消去


y


整理,得


(


m



1)


x



2


m


x



m

< p>


5



0.

< p>
2


2


2


2


2


∵Δ=


(



2


m


)


4(


m



1)(

< br>m



5)


16


m



20>0


,对一切


m



R


成立,∴直线


l


与圆


C


总有两个


不同交点.


解法二:由已知


l



y

< p>


1



m


(


x



1)

< br>,



故直线恒过定点


P


(1,1)




2


2



1



(1



1)


<5


,∴


P


(1,1)


在 圆


C


内.



∴ 直线


l


与圆


C


总有两个不同的交点.



(2)


解法一 :圆半径


r



5




圆心


(0,1)


到直线


l


的距离为


d




d



r


2



< br>


|


AB


|


2



3


.




2



2


|



m


|


由点到直线的距离公式,得


m

< p>
2




1



2


3



2


解得


m


=±


3.


解法二:设


A

< p>
(


x


1



y


1


)


B


(


x


2



y


2


)


,< /p>



|


AB


|




x


1



x


2



2




y

< br>1



y


2



2





1



k


2





x


1



x


2



2

< p>




1



k


2


[



x


1



x


2



2< /p>



4


x


1


x


2


]


< p>



1



k


2



100


k


2


1



k



2




25


k



k



2< /p>







k


2


< p>
1



2



k


2



1



2


2



m


=±


3.


练习


1


:直线


l

经过点


P


(5,5)


,且和圆


C



x



y



25


相交,截得的 弦长为


4


5


,求


l


的方程.



答案:解法一:设直线


l


的方程为


y



5



k


(< /p>


x



5)


且与圆


C


相交于


A


(


x


1



y


1


)



B


(


x


2



y


2


)


< br>



y



5



k


x



5



2


2



x



y



25



2

< p>
2



消去


y



< /p>



(


k



1)


x



10


k


(1



k


)


x



25

< p>
k


(


k



2)



0.


2


2


∴Δ=


[10


k


(1



k


)]



4(


k


+1)·25


k


(


k



2)>0.


解得


k


>0.


10


k


1



k


25


k


k



2


x


1



x


2


=-



x


1


x


2

< p>


.


2


k



1


k


2

< br>+


1


由斜率公式,得


y


1



y


2



k


(


x

< br>1



x


2


)





|


AB


|



< /p>


x


1



x


2



2


< p>


y


1



y


2



2




1



k


2





x


1



x


2



2



2


-


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