切线方程圆

如题所述

当圆的方程为 x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0,且点 P(x0, y0) 在圆外,过点 P 的切线方程可以通过以下方式表示:


对于一般圆心在 (-D/2, -E/2),半径为 sqrt(D^2 + E^2 - 4F),若点 P 在圆上,切线方程为:


(x0 x + y0 y + D*(x+x0)/2 + E*(y+y0)/2 + F) / sqrt(D^2 + E^2 - 4F) = 0


或者,若圆的特定形式为 (x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2,点 P(x0, y0) 为圆上一点,其切线方程为:


(x-a)(x0-a) + (y-b)(y0-b) = r^2


证明过程如下:


1. 向量法: 通过圆上一点 A(x0, y0) 和圆心 O(a, b) 的向量关系,利用向量垂直的性质建立方程。将直线上的任意点 B(x, y) 代入,得出 AB 与 OA 的点积,化简后即得切线方程。


2. 分析-解析法: 对圆上一点 A 的坐标应用隐函数求导,得到斜率 k,进而写出切线的斜截式。将点 P 的坐标代入,化简后与圆的方程一致。


当切线斜率不存在时,考虑特殊情况,如切线与x轴平行,通过圆心与圆的交点(M(a-r, b) 和 N(a+r, b))。将这些特殊情况代入上述方程同样成立。

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