九种方法求圆的切点弦方程(含解析)

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九种方法求圆的切点弦方程(含解析)

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九种方法求圆的切点弦方程
在理解概念熟记公式的基础上,如何正确地多角度观察、分析问题,再运用所学知识解决问题,是解题的关键所在。本文仅通过一个例题,圆的部分的基本题型之一,分别从不同角度进行观察,用不同的知识点和九种不同的解法,以达到介绍如何观察、分析、解决关于圆的切点弦的问题。
一、预备知识
1、在标准方程下过圆上一点的切线方程为:
在一般方程 () 下过圆上一点的切线方程为:
两相交圆 ()与 () 的公共弦所在的直线方程为:
过圆 ()外一点作圆的切线,其切线长公式为:
过圆 ()外一点作圆的切线,切点弦AB所在直线的方程为:(在圆的标准方程下的形式) (在圆的一般方程下的形式)。
题目
已知圆外一点P(-4,-1),过点P作圆的切线PA、PB,求过切点A、B的直线方程。
三、解法
解法一:用判别式法求切线的斜率
如图示1,设要求的切线的斜率为(当切线的斜率存在时),那么过点P(-4,-1)的切线方程为:

由 消去并整理得

令 ②
解②得 或
将或分别代入①解得 、
从而可得 A(,)、B(1,-1),
再根据两点式方程得直线AB的方程为:。
解法二:用圆心到切线的距离等于圆的半径求切线的斜率
如图示1,设要求的切线的斜率为(当切线的斜率存在时),那么过点P(-4,-1)的切线方程为:

由圆心C(1,2)到切线的距离等于圆的半径3,得

解③得 或
所以切线PA、PB的方程分别为:和
从而可得切点 A(,)、B(1,-1),
再根据两点式方程得直线AB的方程为:。
解法三:用夹角公式求切线的斜率
如图示1,设要求的切线的斜率为,根据已知条件可得
|PC|= ,,
在中,|PA|=5,
由夹角公式,得 ④
解④得 或
所以切线PA、PB的方程分别为:和
从而可得切点 A(,)、B(1,-1),
再根据两点式方程得直线AB的方程为:。
解法四:用定比分点坐标公式求切点弦与连心线的交点
如图示1,根据已知条件可得
|PC|= ,,
在中,|PA|=5,AHPC,从而可得
由定比分点公式,得 H(,)
又因为
再根据点斜式方程得直线AB的方程为:。
解法五:将切点弦转化为两相交圆的公共弦的问题之一
如图示2,因为|PA|=|PB|,所以直线AB就是经过以P为圆心|PA|为半径的圆C`与圆的交点的直线,由切线长公式得
|PA|=
所以圆C`的方程为
根据两圆的公共弦所在的直线方程,得
即 直线AB的方程为:。
解法六:将切点弦转化为两相交圆的公共弦的问题之二
如图示3,因为PACA,PBCB,所以P、A、C、B四点共圆,根据圆的直径式方程,以P(-4,-1)、C(1,2)为直径端点的圆的方程为

根据两圆的公共弦所在的直线方程,得
即 直线AB的方程为:。
解法七:运用圆的切线公式及直线方程的意义
设切点A、B的坐标分别为、,根据过圆上一点的切线方程,得切线PA、PB的方程分别为

因为P(-4,-1)是以上两条切线的交点,将点P的坐标代入并整理,得

由式⑤知,直线 经过两点A、B,
所以,直线AB的方程为:。
解法八:直接运用圆的切点弦方程
因为P(-4,-1)是圆外一点,根据切点弦所在直线的方程 得
整理得,直线AB的方程为:。
解法九:运用参数方程的有关知识
如图4,将圆的普通方程 化为参数方程:
(其中为参数)
设切点A的坐标为(,),由PACA得
化简,整理得

又因为
可设直线AB的方程为,将点A(,)代入并整理,得

由式⑥和⑦知,,从而得
所以,直线AB的方程为:
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