易错点

公切线漏数内公切线

两圆外离时公切线有四条——两条外公切线、两条内公切线;只想到外面那两条,几何上少画两条、代数上会把「另一种去绝对值」丢掉,于是把有解的题做成无解。

坑长什么样

「圆 C1C_1、C2C_2 都与直线 ll 相切」——先问一句:这样的 ll 有几条?

两圆的位置关系定条数(dd 是圆心距):

位置关系条数分别是
外离 d>r1+r2d>r_1+r_244外公切线 22 + 内公切线 22
外切 d=r1+r2d=r_1+r_233外公切线 22 + 过切点那条 11
相交 ∣r1−r2∣<d<r1+r2\lvert r_1-r_2\rvert<d<r_1+r_222只有外公切线
内切 / 内含11 / 00——

外公切线是两圆在它同侧的那两条(在两圆「外面」夹着走);内公切线是两圆分居两侧、 从两圆之间穿过去的那两条。只画外面那两条,是最常见的漏解。

这个漏解在代数上有个固定的样子。设两圆半径都是 11、圆心 (0,0)(0,0) 与 (4,0)(4,0),直线 y=kx+by=kx+b:

∣b∣1+k2=1,∣4k+b∣1+k2=1 ⟹ ∣b∣=∣4k+b∣.\frac{|b|}{\sqrt{1+k^2}}=1,\qquad \frac{|4k+b|}{\sqrt{1+k^2}}=1 \ \Longrightarrow\ |b|=|4k+b| .

绝对值相等要分两种:

  • 同号:4k+b=b⇒k=04k+b=b\Rightarrow k=0 ——这两条就是外公切线 y=±1y=\pm1;
  • 异号:4k+b=−b⇒b=−2k4k+b=-b\Rightarrow b=-2k ——这两条才是内公切线。

只写同号那一种,就只剩 k=0k=0。 题目若再给「k>0k>0」,做题的人会得出「与 k>0k>0 矛盾、无解」, 而真答案恰恰在被丢掉的那一支里。

自检

  • 先数条数再动笔:算一下 dd 与 r1+r2r_1+r_2、∣r1−r2∣|r_1-r_2| 的大小,写下「本题有 4 条」。 解到最后手上有几条,与这个数对不上就是漏了。
  • 看到 ∣A∣=∣B∣|A|=|B| 就写两行:A=BA=B 与 A=−BA=-B 各一行,或者干脆两边平方后因式分解 (A2−B2=(A−B)(A+B)=0A^2-B^2=(A-B)(A+B)=0 天然给出两支)。
  • 画一眼:两个圆画上,外面夹着两条、中间穿过两条,四条是不是都在。图上少一条,代数里必然也少一支。
  • 题给的斜率范围、夹角范围是筛选用的,不是摆设:四条里筛掉三条,剩下的那条才是答案。

学它之前先会

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