第二阶段:位置关系判定 SOP
“听好了:在圆这一节,能用‘几何法’就绝不用‘代数法’。算 $\Delta$(判别式)是解析几何里最累的活。”
- 第一步:找圆心和半径。 若是一般式,先配方或记公式:圆心 $(-\frac{D}{2}, -\frac{E}{2})$。
- 第二步:算距离 $d$。 计算圆心到直线 $Ax+By+C=0$ 的距离。
- 第三步:比大小。
- $d < r \Rightarrow$ 相交(两交点,弦长 $L = 2\sqrt{r^2 - d^2}$)
- $d = r \Rightarrow$ 相切(唯一切点)
- $d > r \Rightarrow$ 相离(无交点)
第三阶段:切线陷阱与弦长
“‘过一点求切线’是典型的上海高考陷阱题。很多孩子会漏掉斜率不存在的情况。”
已知圆 $C: x^2 + y^2 = 1$,求过点 $P(1, 2)$ 的切线方程。
解析:
1. 验证位置: $1^2 + 2^2 = 5 > 1$,点 $P$ 在圆外,应有两条切线。
2. 设斜率: 设切线 $y-2 = k(x-1) \Rightarrow kx-y+(2-k)=0$。
3. 用几何法: 圆心 $(0,0)$ 到直线距离 $d = \frac{|2-k|}{\sqrt{k^2+1}} = 1$。
平方解得:$4-4k+k^2 = k^2+1 \Rightarrow 4k=3 \Rightarrow k=\frac{3}{4}$。
4. 找回另一条: 算出来只有一个 $k$,说明另一条斜率不存在!观察图象可知 $x=1$ 也是切线。
结论: 切线为 $3x-4y+5=0$ 或 $x=1$。