点与圆的位置关系
讲解
圆的定义「到圆心距离等于 r 的点」直接给出了答案:距离比 r 小的,自然在圆里面;比 r 大的自然在外面。就是这么朴素,但它的反方向才值钱——题目说「P 在圆内」,等于免费送你一个不等式 OP < r。
拖动 d 和 r,自己把三种关系各触发一次。注意临界位置 d = r:点恰好落在圆上——很多考题故意把答案设在这个临界点上,比如「至少多少距离才安全」的边界值。
下一节会看到,直线与圆的位置关系是同一个故事的直线版:比大小的对象从「点距离」换成「圆心到直线的距离」,相切就是临界状态 d = r。
现实里能做什么
台风预警圈
气象台发布台风预警,画的其实是一个圆:台风中心为圆心、风力半径为 r。城市到台风中心的距离 d,与 r 比大小——d < r 就在圈内要撤离,d 略大于 r 就是「外围影响」。手机信号覆盖、烟花燃放安全半径、雷达探测圈,全是「比大小定位置」这一件事。
知识要点
- d < r ⟺ 点在圆内;d = r ⟺ 点在圆上;d > r ⟺ 点在圆外
- 位置关系 ⟺ 不等式(可互相翻译)
- 圆内(含圆上)的点到圆心距离 ≤ r;到圆上/内一点最短距离 = d 与 r 的差
典型例题(点击展开题解)
例 1台风中心以 20 km/h 正对某城市移动,以台风中心为圆心、300 km …
台风中心以 20 km/h 正对某城市移动,以台风中心为圆心、300 km 为半径的圆形区域受影响。城市当前距台风中心 260 km。城市还要受影响多久?
- 第一步先比大小:城市距台风中心 260 km,影响半径 300 km。260 < 300,d < r——城市此刻已经在圆内,即已经在受影响!
- 所以不是「何时开始受影响」,而是「何时结束」。台风正对城市移动,中心穿过城市上方后继续远离,直到中心离城市 300 km 时影响结束。
- 中心走过的总路程 = 当前距离 + 影响半径:(260 + 300) ÷ 20 = 28 (h)
- 对比变式:若初始相距 400 km(400 > 300 在圆外),则 5 h 后开始受影响,影响持续 15 h。两种情况都卡在 d = r 的临界点上。
本例初始已在圆内(260 < 300),全程受影响共 28 h。变式(初始 400 km):5 h 后开始受影响,持续 15 h。核心:d 与 r 比大小,临界点在 d = r。