求经过点且与圆相切的切线方程并作图。
解1:利用过圆上一点的切线方程如图1,设过点的直线与圆相切于,根据过圆上一点求切线方程的公式,得圆的切线方程为
(1)
因为切线过点
所以
(2)
又因为点在圆上
所以(3)
联立(2)(3)得
代入(1)即得所求圆的切线方程为和。
解2:利用勾股定理设所求切线与已知圆相切于点,因为圆的方程为,所以圆心O的坐标为
,连接
,则
,所以由勾股定理,得
,即
,所以
又因为点在圆上,所以(2),联立(1)(2)得
代入切线方程中,即得所求圆的切线方程为和。
解3:利用互相垂直的两条直线的斜率互为负倒数的关系。设所求直线与圆相切于,则
。因为,所以
,所以切线的方程为
。
因为过点,所以代入上式得
(1)
而 (2)
以下同解2。
解4:利用圆锥曲线切线的定义设
是圆上任意一点,作割线
交圆于另一点
,则
,又因为
两点都在圆上。所以
(2)
得
代入(1),得
,当Q与
重合时,即当
,
时,割线的斜率
就变成过圆上一点的切线的斜率
,所以
。以下仿解3。解5:利用点到直线的距离公式设过点且与圆相切的切线的斜率为k,则所求切线方程为
,即
。因为圆心O的坐标为,半径
,所以由点到直线的距离公式,得
,解得
。所以切线方程
,即,再结合图形知另一条切线方程为。解6:利用斜率为k的圆的切线方程因为圆的方程为,所以,故根据圆
的切线方程
,得
。 (1)因为
点在切线上,所以
。
解得,将k值代入(1)即得所求切线的方程为,再结合图形知另一条切线方程为。
解7:利用切线与圆只有一个公共点的性质
设所求圆的切线方程为
代入中,整理得
。 (2)因为直线和圆相切,它们只有一个公共点,所以方程(2)有两相等实数根,所以
,即
,所以
(3)又因为切线过点,所以由(1)得
(4)解(3)、(4),得
代入(1)得,再结合图形知另一条切线方程为。解8:利用参数方程
设所求切线的参数方程为
(
为参数,
)(1)
代入方程中,消去x、y,整理得
。
因为直线和圆相切
所以
,即
。因为
,所以
。所以
或
,即
。因为
,所以
(2)
从(1)用代入法消去参数t得
, (3)将(2)中
的值代入(3)即得所求圆的切线方程为
和。解9:利用两条直线重合的条件
设所求直线与圆相切于,则切线方程为(1)
因为切线过点和
,所以根据两点式所求切线的方程可表示为
,即
(2)
因为(1)、(2)表示同一条直线,所以根据两条直线重合的条件,得
,解得
代入(1)或(2)即得所求圆的切线方程同上。解10:利用过圆外一定点的圆的切线方程因为过定点
向圆引两条切线的方程为
(推导省略)所以过点的圆的切线方程为
。
化简整理,得
。所以
。所以
故所求圆的切线方程为和。
最后必须引起注意的是,本题中的一条切线是和y轴平行的。由于一切平行于y轴的直线的斜率都是不存在的,因而解5、解6、解7开始只求出一条切线方程,而另一条平行于y轴的切线就遗漏了。遇到这种情形时,必须结合图形找到另一解,切不可疏忽大意。
–END–
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