直擊點(diǎn)與圓的位置關(guān)系

張衛(wèi)

直擊點(diǎn)與圓的位置關(guān)系

張衛(wèi)

畢達(dá)哥拉斯曾經(jīng)說過：“一切立體圖形中最美的是球形，一切平面圖形中最美的是圓.”同學(xué)們，當(dāng)你開始“圓”這一章的學(xué)習(xí)時就進(jìn)入了一個神奇美麗的世界，讓我們從學(xué)習(xí)點(diǎn)與圓的位置關(guān)系開始吧！

一、概念釋疑

認(rèn)真的你一定會注意到，在我們的書本上對“圓”給出了兩種不同的定義：

1.把線段OP繞著端點(diǎn)O在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周，端點(diǎn)P運(yùn)動所形成的圖形叫做圓.

2.圓是到定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合.

對于第一種解釋大家應(yīng)該很容易理解，對于第二種定義同學(xué)們可能就不太好理解了.通俗地講集合就是由具有同一屬性的對象匯總成的集體，第二種定義的意思就是：圓，只有一個圓心，圓心到圓上各點(diǎn)的長都相等，并且到圓心的距離等于定長的點(diǎn)都在這個圓上.

二、概念拓展

如果我們在平面上畫一個圓，我們可以知道平面內(nèi)的點(diǎn)與這個圓存在三種位置關(guān)系：（1）點(diǎn)在圓上；（2）點(diǎn)在圓內(nèi)；（3）點(diǎn)在圓外.

由此我們還可以得出兩個結(jié)論：

1.圓的內(nèi)部可以看作是到圓心的距離小于半徑的點(diǎn)的集合.

2.圓的外部可以看作是到圓心的距離大于半徑的點(diǎn)的集合.

三、例題的拓展

蘇科版《數(shù)學(xué)》教科書第39頁嘗試與交流：

如圖1，線段PQ=2cm.

（1）畫出下列圖形：

到點(diǎn)P的距離等于1cm的點(diǎn)的集合；到點(diǎn)Q的距離等于1.5cm的點(diǎn)的集合.

（2）在所畫圖中，到點(diǎn)P的距離等于1cm，且到點(diǎn)Q的距離等于1.5cm的點(diǎn)有幾個？請在圖中將它們表示出來.

（3）在所畫圖中，到點(diǎn)P的距離小于或等于1cm，且到點(diǎn)Q的距離大于或等于1.5cm的點(diǎn)的集合是怎樣的圖形？把它畫出來.

圖1

【解析】（1）到點(diǎn)P的距離等于1cm的點(diǎn)的集合是以P為圓心、1cm長為半徑的圓，到點(diǎn)Q的距離等于1.5cm的點(diǎn)的集合是以Q為圓心、1.5cm長為半徑的圓，如圖2-a；

（2）滿足條件的點(diǎn)有兩個，為（1）中兩圓的交點(diǎn)M、N，如圖2-b；

（3）由前面的概念可知這樣的點(diǎn)既在⊙P內(nèi)或⊙P上又得在⊙Q外或⊙Q上，即為如圖2-c的陰影部分（包括邊界）.

圖2

變式1圓心位置、半徑大小都確定

如圖3，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，BC=4，∠A=30°，E、F分別為AB、AC的中點(diǎn)，以B為圓心，BC為半徑畫圓，試判斷點(diǎn)A、C、E、F與⊙B的位置關(guān)系.

圖3

圖4

【解析】在Rt△ABC中，∠A=30°，BC=4，所以AB=8>4，則點(diǎn)A在⊙B外；很明顯，點(diǎn)C在⊙B上；所以點(diǎn)E在⊙B上；連接BF，在Rt△BCF中，BF>BC，所以點(diǎn)F在⊙B外.

【點(diǎn)評】現(xiàn)在要判定平面內(nèi)一點(diǎn)與圓的位置關(guān)系，除了通過畫圖，還可以通過比較該點(diǎn)到圓心的距離與半徑的大小來判定，而后者以后會用得更多些.

變式2圓心位置不變，半徑改變

在Rt△ABC中，∠ACB=90°，∠A=30°，BC= 4.以B為圓心、r為半徑畫圓，當(dāng)r在什么范圍時，點(diǎn)C在⊙B內(nèi)，點(diǎn)A在⊙B外.

【解析】要使點(diǎn)C在⊙B內(nèi)，r>BC=4；要使點(diǎn)A在⊙B外，r

變式3圓心位置改變，半徑不變

如圖5，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，BC=4，∠A=30°，點(diǎn)F為AC中點(diǎn)，點(diǎn)P為AB上一動點(diǎn)，以P為圓心、2為半徑作⊙P，當(dāng)點(diǎn)P由B→A以1個單位每秒的速度運(yùn)動（點(diǎn)P到A時運(yùn)動停止）過程中，點(diǎn)F在⊙P內(nèi)有多少時間？

圖5

圖6

變式4圓心位置、半徑大小都改變

如圖7，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，BC=4，∠A=30°，點(diǎn)F為AC中點(diǎn)，點(diǎn)P為AB上一動點(diǎn)，當(dāng)點(diǎn)P由B→A以1個單位每秒的速度運(yùn)動時（點(diǎn)P到A時運(yùn)動停止），以P為圓心的圓的半徑也由0開始以1個單位每秒的速度變大.在這個過程中，點(diǎn)F在⊙P內(nèi)有多少時間？

圖7

圖8

同學(xué)們有沒有發(fā)現(xiàn)上面的例子都是萬變不離其宗——緊緊圍繞著點(diǎn)與圓的位置關(guān)系，所以平時大家多積累一定能有更多收獲！

（作者單位：江蘇省常州市新北區(qū)龍虎塘中學(xué)）