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例2:切线方程

圆的方程及直线与圆的位置关系 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 过圆上一点且垂直于该点半径的直线方程,是圆的切线方程。

从哪来 基于“交点”知识:直线与圆只有一个公共点(相切);结合“点到直线的距离”:圆心到直线的距离等于半径。

为什么 几何上,切线垂直于过切点的半径。代数上,若直线与圆有两个交点,则联立方程组有两个解;若只有一个交点(切点),则判别式 $\Delta=0$。利用“圆心到切线距离等于半径”这一距离公式,可直接建立直线参数与半径的等量关系,从而求解。

几何直观法
画图强调“半径 $\perp$ 切线”。先求切点半径斜率 $k_{radius}$,再取负倒数得切线斜率 $k_{tangent} = -1/k_{radius}$,最后用点斜式写出方程。
适合:空间想象力强、喜欢几何图形、对代数运算稍弱的学生。
代数判别法
设直线方程为 $y-kx+b$(或 $x=m$),代入圆方程 $(x-a)^2+(y-b)^2=r^2$,整理为一元二次方程,令判别式 $\Delta=0$,解出 $k$ 和 $b$。
适合:代数运算能力强、逻辑严密、不依赖图形直觉的学生。
距离公式法
设切线方程为 $Ax+By+C=0$,利用圆心 $(a,b)$ 到直线的距离公式 $d = \frac{|Aa+Bb+C|}{\sqrt{A^2+B^2}} = r$,结合切点坐标代入直线方程,联立求解。
适合:喜欢通用公式、希望掌握通法通理、对特殊情形(如垂直切线)处理谨慎的学生。
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练一道
基础题
求圆 $x^2+y^2=4$ 在点 $P(1, \sqrt{3})$ 处的切线方程。
变式
求圆 $(x-1)^2+(y-2)^2=5$ 过点 $Q(4, 5)$ 的切线方程。(注:点 $Q$ 在圆外)
试试手自己判
检测题
求圆 $x^2+y^2=1$ 在点 $(0,1)$ 处的切线方程。
看答案和判分标准
答案:$y=1$
判对标准:
1. 学生识别出切点 $(0,1)$ 和圆心 $(0,0)$。
2. 意识到半径垂直于y轴(或斜率不存在),因此切线平行于x轴。
3. 正确写出 $y=1$。若写出 $x=0$ 或其他斜线,判错。
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