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7/17/2019 Circles Key Concepts-1196 http://slidepdf.com/reader/full/circles-key-concepts-1196 1/12 MANOJ CHAUHAN SIR(IIT-DELHI) EX. SR. FACULTY (BANSAL CLASSES) For More Study Material & Test Papers Visit : www.mathsiit.com

Circles Key Concepts-1196

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Circle module for iit-jee by etoos india

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MANOJ CHAUHAN SIR(IIT-DELHI)

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 KEY CONCEPTS (CIRCLE)

STANDARD RESULTS :

1. EQUATION OF A CIRCLE IN VARIOUS FORM:

(a) The le wth ete h k & u ‘’ h the equt;

 h  +  k =  .

(b) The eel equt le + + + + = wth ete :

& u = g f c2 2+ − .

Remember that every second degree equation in x & y in which coefficient of 

x2 = coefficient of y2  & there is no xy term always represents a circle.

I  +    > ⇒ el le.

 +    = ⇒  t le.

 +    < ⇒ le.

 Nte tht the eel equt le t thee t tt & whh e

t the t tht uque le e thuh thee lle t.

(c) The equt le wth  

&

 

t ete :

    +     = .Note that this will be the circle of least radius passing through (x

1 , y

1) & (x

2 , y

2).

2. INTERCEPTS MADE BY A CIRCLE ON THE AXES :

The teet e the le + + + + = the -te e e

g c2 −  & f c2 −   eetvel.

NOTE :

I   >   ⇒ le ut the t tw tt t.

I  =   ⇒ le tuhe the -.

I  <   ⇒ le le letel ve elw the -.

3. POSITION OF A POINT w.r.t. A CIRCLE :

The t  

e ute the le + + + + = .

  +   +

  +

  + ⇔  .

Note : The etet & the let te t le

wth ete & u + &   eetvel.

4. LINE & A CIRCLE :

et = e le & = e le. I the u the le & the leth the

 eeul the ete the le the :

(i)   > ⇔  the le e t eet the le . e. e ut e the le.

(ii)   = ⇔  the le tuhe the le.

(iii)   < ⇔  the le et the le.

(iv)   = ⇒  the le ete the le.

5. PARAMETRIC EQUATIONS OF A CIRCLE :

The et equt  h  +  k  =   e :

= h + θ  ; = k + θ ;  π < θ ≤ π  whee h k the ete

the u & θ  ete.

 Nte tht equt tht le j tw t &   the le  +  =  

  α β+

2 +   α β+

2 =

α β−

2.

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6. TANGENT & NORMAL :

(a) The equt the tet t the le +  =   t t t  

  +

 = . Hee equt tet t       ;

  +   = . The t teet the tet t the t

2

2

cos

cosaβ−α

β+

asin

cos

α β

α β

+

−2

2

.

(b) The equt the tet t the le + + + + = t t t

 +

 + +

+ +

+ = .

(c) = + lw tet t the le + =    = + the t tt

− 

 

 

 

a m

c

a

c

2 2

, .

(d) I le l / thl t le the t ut thuh the ete the le. U

th t l t the le + + + + = t

  =

y f 

x g

1

1

++

   .

7. A FAMILY OF CIRCLES :

(a) The equt the l le thuh the t teet tw le

 = &

 = :

 + K

  = K ≠ .

(b) The equt the l le thuh the t teet le

= & le = ve + K = .

(c) The equt l le thuh tw ve t  

&

 

e wtte

the :

 

 

 

 

+

 

 

 

 

+

 

K

x y

x yx y

1

11

1 1

2 2

 = whee K ete.

(d) The equt l le tuh e le  =  

t the e t

 

  +  

 + K [  

   

] = whee K ete.

I e the le thuh  

llel t - the equt the l le tuh t

t  

ee  

 +  

 + K  

= .

l le llel t - the equt the l le tuh t t

  ee  

 +  

  + K  

= .

(e) Equt le u tle whe e e ve   = ;

 = &

 = ve ;

 + λ 

 + µ 

 = ve -eet = & -eet  

 = -eet .

(f) Equt le u qultel whe e e e eeete the le

  =

  =

  = &

  =

  + λ 

  = ve -eet  

 = -eet   -eet = .

8. LENGTH OF A TANGENT AND POWER OF A POINT :

The leth tet etel t  

t the le

≡  + + + + = ve = x y gx f y c1

2

1

2

1 12 2+ + + +  = S1.

que leth the tet the t l lle THE POWER  OF POINT w..t. le.

we t e tt w..t. le.

Note that  : we t tve etve ze the t ‘’ ute e the le eetvel.

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9. DIRECTOR CIRCLE:

The lu the t teet tw eeul tet lle theDIRECTOR  CIRCLE  the

ve le. The et le le the et le hv u equl t 2  te the

l le.

10. EQUATION OF THE CHORD WITH A GIVEN MIDDLE POINT :

The equt the h the le ≡  + + + + = te t t

 

 =  

x g

y f 

1

1

++

   . Th lt e ut the

+

+ +

+ +

+ =

+

+

+

+

whh ete T = .

Note that  : the htet h le thuh t ‘M’ e the le

e h whe le t M.

11. CHORD OF CONTACT :

I tw tet T & T

 e w the t

t the le

≡  + + + + = the the equt the h tt TT

  :

+ + + + + + = .

REMEMBER :

(a) h tt et l the t ‘’ t e .

(b) eth h tt TT

  = 22 LR 

R L2

+ .

(c) e the tle e the the tet & t h tt = 22

3

LR 

LR 

+

Whee the u the le & the leth the tet = .

(d) le etwee the tet

= t

 

  

 

− 22 R L

LR 2

whee = u ; = leth tet.

(e) Equt the le u the tle TT

  :

  + +  

+ = .

(f) The jt equt tet w the t  

t the le

+ + + + = :  = T.

Whee ≡  + + + + ;  ≡ 

 +

 +

+

+

T ≡    +   + + + + + .

12. POLE & POLAR :

(i) I thuh t the le the le   thee e w tht le t eet the le

the lu the t teet the tet t & lle the POLAR 

OF THE POINT P ; l lle the POLE OF THE POLAR .

(ii) The equt t the l t

 

w..t. the le +  =   ve

xx1

+ yy1  = a2 & the le eel the the equt the l ee

+

+ +

+ +

+ = . Nte tht the t

e the le the the

h tt tet & l wll e eeete the e equt.

(iii) le ve le + + = w..t. le +  =     

   −−

CaB,

CaA

22

.

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(iv) I the l t thuh t the the l e thuh .

(v) Tw le  &

 e jute eh the le

 le

 & ve ve ll tw t

& e t e jute eh the the l e thuh & ve-ve.

13. COMMON TANGENTS TO TWO CIRCLES :

(i) Whee the tw le ethe teet tuh eh the thee e FOU tet

tw the e tvee & the the e et tet.

(ii) Whe the teet thee e tw tet th the e et.(iii) Whe the tuh eh the :

(a) EXTERNALLY :  thee e thee tet tw et e the tet t the

 t tt .

(b) INTERNALLY : l e tet le t the t tt.

(iv) eth etel tet & tel tet t the tw le ve :

et

 = 221

2 )r r (d   −−   & t

 = 221

2 )r r (d   +−  .

Whee = te etwee the ete the tw le .   &  

 e the the tw le.

(v) The et tet eet t t whh ve the le j ete le

etell the t the .Tvee tet eet t t whh ve the le j ete le

tell the t the .

14. RADICAL AXIS & RADICAL CENTRE :

The l tw le the lu t whe we w..t. the tw le e equl. The

equt l the tw le  = &

 = ve ;

  

 = .e.  

 

+   

  

+

 

= .

NOTE THAT :

(a) I tw le teet the the l the h the tw le.

(b) I tw le tuh eh the the the l the tet the tw le t

the t tt.(c) l lw eeul t the le j the ete the tw le.

(d) l ee t lw thuh the t the le j the ete the tw

le.

(e) l et tet etwee the tw le.

(f) The t teet the l e thee le tke tw t te

lle the l ete thee le.

(g) te le eve tw whh hve the e l lle l te .

(h) le whh t hve l e et.

15. ORTHOGONALITY OF TWO CIRCLES :

Tw le = & = e t e thl t teet thll the tett the t teet lue ht le. The t tw le t e thl

:

+  

  =

+

  .

Note :

(a) u the ete vle le thl t tw e le the l etwee the

tw e le .

(b) I tw le e thl the the l t '' t le w..t. the e le e

thuh the t whh the the e the ete thuh . Hee lu t whh

ve uh tht t l w..t. the le  =  

 = &

 = e uet le whh

thl t ll the thee le.

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 EXERCISE–I . Detee the tue the qultel e u le + – = ; – – = ; + + =

– + = . F the equt the le e u th qultel.

. le = w wth t ete t – t tuh the le  +  – + – =

etell. F the teet e the le = the te e.

. The le l  +m +n = teet the uve  + h +  = t the t . The le

ete e thuh the . ve tht n + = l  + m.

. Oe the ete the le u the etle D = + . I & e

the t – & eetvel the the e the etle.

. et  e tht le thuh the

 e the tht le + = . I the teet e

  the le  +    + =  &

  e equl the the equt whh eeet

.

. le e thuh the t – . F the t the le the tet t

whh e llel t the tht le j t the ete.

. F the equt tht le whh thuh the teet the le     =

+ = & ve the ueee the le  +  = t tw whe leth e

the t : .

.8 I the ve ue the le  +  = teet the - t

the t . The le = teet the - t the

 t . t ve l the le = ve the -

teet the le t . F

The te the t the tle h the u e.

The te the t the le t .

The te the e the tle /th  the e the tle .

. le w wth t ete the le + = t tuh the le – + = thuh

the t . F t equt.. t v u le +  + +  = wth ete ke w t ethe t the t

t the le ve l tet t the le thuh the t D – .

F the llw.

Equt the tet t .

te the t .

le D the u u te the t D the le.

v e qultel D the∆D.

v Equt the le u the ∆D l the teet e th le the

te e.

. F the lu the t the h le  +  = uh tht the eet teete the h the uve  – – = ute ht le t the .

. F the equt le wth et uh tht the tw le   +   =

 +  – – + = teet equl leth t.

. F the lu the le t t the tet t the le  +  =  tete the

te e.

. Tet e w t the et le  +  =    +  =  t ht le t e the.

hw tht the lu the t teet  et le. F t u.

. F the equt t the le whh uh tht the leth the tet t t the t

e 7 2  eetvel.

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. e le wth ete t the u . Fu le D eh wth uut ete – – eetvel e w. h the le tuhe the le e thuh the ete the le . I the leth th h e

eee x .

. I the vle le – + k = le etwee the le  +  – – + =  +  – – + = wthut teet tuh ethe le the the e k whee ∈ I. F the vlue – .

.8 Ot the equt the tht le thuh the t & k ° le wth thetet t t the le +  +   = . F the equt the le eh u

whe ete e thee tht le t te 2   .

. vle le e thuh the t & tuhe the -; hw tht the lu the the e the ete thuh   = .

. F the lu the t ll h the le  +      = uh tht the le j & the t teet the h wth the le ke equl le wth .

. le wth ete the t qut tet t = + = – the -. et h k e

the ete the le. I the vlue h + k = + a b  whee a   u the vlue + .

. le tet t the the t qut t the t eetvel. D e llel tet t the le wth le – . I the t e the - whle

D e the - the e the ue D 2 q. ut the the u the le.

. le  

 e etell tet the e th tell tet t the le

. The  

 

 e eetvel the ete the thee le e lle. h

 

l tel tet  

. Gve tht the leth the h

 p

nm wheem n

 p e tve tee m  p e eltvel e n  t vle the que  e the vlue m + n + p.

. F the equt the le thuh the thee t 8. l thete the t teet the tet t the le t the t whee t ut thetht le + + = .

. The le – + = tet t le = t . I the u the le 13 . F the

equt the le .

. F the equt the le whh e thuh the t & whh tuhe the le +  +     = t the t t.

. F the equt the le whe u whh tuhe the le  +  – – – =tell t the t – – .

.8 Gve tht ht le tezu h e le. ve tht the leth the ht le le the H e the leth e.

. et K  ete the que the ete the le whe ete the h thetw le  +  + + + =  +  + + + =

W ete the u the te t whee ll vle h theuve  = 8 ute ht le t the e uet.

H ete the que the leth the tet the t the le +  + – = .

F the vlue KWH.

. et  =

 = e tw le teet t th e tet t - le =

whee > . I ut the le  =  = 3

52

the the vlue .

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 EXERCISE–II 

. hw tht the equt tht le eet the le  +  =   tw t t equl te

'' t  

t ueee

 +

   + ( )2d

2 = .

. hu D h e leth . le wth ete '' e thuh the te vete

lkewe le wth ete e thuh D. I the tw le e tet t eh the the

e the hu.

. et e el ue uh tht

le ut le ete t .

t t e ee.

I the u vlue t –  + t –   + 2 b  whee ∈ I the vlue

 + .

. ele ht le tle whe e e 2  le etel the t qut wth the

e the hteue the te e. I t le ve tht the lu t et

  +   =

9

32.

. el ue te  +  = . I the u u vlue the eex7y4

z

−−=

e M eetvel the the vlue M + .

. The l the le  +  + + + =  +  + + 8 + = tuhe

the le ² + ² +   + = . hw tht ethe = / = .

. F the equt the le thuh the t teet le  +    =

 +  + +   = & utt the le  +      = thll.

.8 The ete the le = le the le   + = & = ut thll the le

 +  = . hw tht le = e thuh tw e t & the te.

. F the equt le thuh the the le – + – = thlt t. I th le thl t the le  +  – k + k – 8= the the vlue k.

  F the equt the le whh ut the le  +  – – 8 + = the te e thll.

. hw tht the lu the ete le whh ut tw ve le thll tht le

& hee eue the lu the ete the le whh ut the le  +  +   + = &

 +    + + = thll. Iteet the lu.

. F the equt le whh tuhe the le + = t the t ut the le

 +  +   + = thll.

. F the equt the le thuh the t – the we the t w..t. the

le t ut the le  +  – – – = thll.

. e l le thuh tw e t & . The the h

whh the le  +  – – – = ut the ee the l e uet t t.

F the te th t.

. F the equt le thuh el t the te l le tht e

tet t t the lu the t teet utull eeul tet t the le

 +  = .

. The le :  +  + k + + k – k + = e thuh tw e t eve el ue 

k. F

(i)  the te thee tw t. (ii)  the u vlue the u le .

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. F the equt le whh -l wth le  +    +   = &

 +  + + + = . It ve tht the ete the le t e etee le the l

thee tw le.

. The le whh ut the l le thuh the e t ≡  ≡ 

thll thuh tw e t

 

whh e el . F

the vlue ( )3

2

3

1

3

2

3

1

yyxx   +++ .

.8 F the equt le whh tuhe the le   – 8 +   = the le

 +  – 8 – 8 = te the ve le.

. F the equt the le whh e thuh the eet the - thll & ut the

le  +  =  t le º.

. e tw le   u ''

  u '' > th l the t qut

tuh the te e. I eh the t lte column-I the t a b   ve

column-II.

Column-I Column-II

   tuh eh the 22+

 

 e thl

 

 teet tht the h let 32 +

D  e thuh the ete

223 +

T 223 −

 EXERCISE–III 

. The tle e the le  +  = . I hve -te &

  eetvel the ∠  equl t

π/ π/ π/ D π/

I the le  +  +   + k 

  + = &  +  + k 

  + k = teet thll

the ' k 

 ' :

 /    / / D   /

[JEE ' ee +]

. Etete l etle e & . F the equt the tet t

the ule etle whh e llel t th l.

F the t the tht le =   + whh eet t the le

 + +  8   = .

le u ut ll the utee the le  +  +   =

  tuh t

etell. F the lu the ete th ute le. l the equt the

tet the tw le whe the le j the ete the tw le le t

le º wth -. [EE ' M + + ]

. et e tet t the etete the ete le u . I

teet t t X the ueee the le the equl

PQ RS⋅ PQ RS+

2PQ RS

PQ RS

⋅+ D

( ) ( )PQ RS2 2

2

+

  [ JEE ' ee ut ]

et  +  – = e the equt tet w the 'O' t le

u wth ete the t qut. I e the t tt the leth O.[JEE ' M ut ]

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. F the equt the le whh e thuh the t teet le

  +   – – + =   +  + – + = teet the le

 + + + + = thll. [EE ' M ut ]

Tet T T e w t T t the le  +  = . I the t T le the

le + q = the lu ete the ule tle T.

[ EE ' M ut ]

. I the tet t the t the le  +  + + = eet the tht le – + = t t the - the the leth

5 D 5

I > > the the tve vlue whh = – 2m1+   tet t

 +  =   –  +   =  

22  b4a

 b2

 b2

 b4a22 −

 b2a

 b2

−D

 b2a

 b

−[ JEE ' + ut ]

. The u the le hv ete t whe e the h ete the le

 +  – – + = D 3   [JEE ' ]

. e + + = tet t le t -. Th le thl t le whh w

hv ete le eet wth e t – – . F equt le.

[JEE ' ut ]

.8 le ve  + –  = the le tuhe t etell l the - the the

lu t ete

{ :  = } ∪ { : ≤ } { :  + –  = } ∪ { : ≤ }

{ :  = } ∪ { : ≤ } D { :  = } ∪ { : ≤ }

[JEE ' ]

. et D e qultel wth e 8 wth e llel t the e D = D. et D

 e eeul t D. I le w e the qultel D tuh ll the e

the t u

/ D

  Tet e w the t t the le  +  = .

tteet-: The tet e utull eeul.

because

tteet-: The lu the t whh utull eeul tet e w t the

ve le  +  = 8.

tteet- tue tteet- tue; tteet- et elt tteet-.

tteet- tue tteet- tue; tteet- NOT et elt tteet-.

tteet- tue tteet- le.

D tteet- le tteet- tue. [JEE +]

. e the tw uve

 :  = ;

 :  +  – + = . The

 

 tuh eh the l t e t

 

 tuh eh the etl t tw t

 

 teet ut t tuh t etl tw t

D  

 ethe teet tuh eh the 

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e  : + + – = ;

 : + + + =

whee el ue :  +  + – + = .

STATEMENT-1 : I le   h le the le

  t lw ete le .

and

STATEMENT-2 : I le   ete le the le

  t h le .

tteet- Tue tteet- Tue; tteet- et elt tteet-

tteet- Tue tteet- Tue; tteet- NOT  et elt tteet- tteet- Tue tteet- Fle

D tteet- Fle tteet- Tue

Comprehension (3 questions together):

le u e equltel tle . The t tt wth the e

e D E F eetvel. The le ve the equt 3 + – = the

 t D

 

  

 

2

3,

2

33. Futhe t ve tht the the ete e the e e the

le .

The equt le

– 32  + –  = – 32  + +2

1 =

– 3  + +  = D – 3  + –  =

t E F e ve

 

  

 

2

3,

2

3 )0,3

 

  

 

2

1,

2

3 )0,3

 

  

 

23,

23

 

  

 

21,

23 D

 

  

 

23,

23

 

  

 

21,

23

Equt the e e

=3

2 + = –

3

2 – =

3

1 =

=2

3 + = –

2

3 – D = 3 =

[JEE 8 + + + + ]

. Tet w the t l 8 t the le +  – – – =

tuh the le t the t . The equt the ule the tle

 +  + – + =  +  – – + =

 +  – + – = D  +  – – + =

  The ete tw le  

 eh ut u e t te ut eh the. et

e the t the le eet j the ete  

  e le tuh le

 

 etell. I tet t

  thuh l tet t

  the the u the le [JEE + ]

Page 12: Circles Key Concepts-1196

7/17/2019 Circles Key Concepts-1196

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ETOOS Academy Pvt. Ltd. : F- N. Ith Iutl e E Eveee Mt

Mh hw N Oe e Jhlw Kt jth 12

ANSWER SHEET

 EXERCISE–I Q.1 que e ;  +  = ;  +  = Q.2 ze ze

Q.4 q. ut Q.5   = ; + = Q.6 & –

Q.7     = OR   +   =

Q.8 (i)  (ii)  8 (iii) 

Q.9  +  – – + = OR    +  – + 8 – =

Q.10 – = ; + = ; – – ; ° )125   ±  ut

v q. ut . q. ut; v  +  + + – teet ; teet

Q.11  +  – – = Q.12 – – = Q.13  + =

Q.14  +  =  + ; = 22  ba   +   Q.15   + + – – = Q.16  Q.17

Q.18   = + = ;   +   = ;   + +  =  ;

  +   = ; +  + +  =

Q.20 + = Q.21 Q.22 = Q.23

Q.24 –  +  – – – = Q.25  +  – + = OR    +  + – 8 + =

Q.26  +  +   + = Q.27  +  – 8 – – =   Q.29   Q.30  3

 EXERCISE–II Q.2 q. ut Q.3 . Q.7  +  + + – =

Q.8   ; – / / Q.9  +  + – = ; k = ;  +  =

Q.10   + = ; l Q.11  +  +   + 8 = Q.12  +  + – =

Q.13    

  

 3

23,2 Q.14  +      + = Q.15 & //; =

22

1

Q.16  +  + + – = Q.17 Q.18  +  – – + =

Q.19

 +

 ± 2 

= Q.20 ; ; ; D

 EXERCISE–III Q.1 (a)  (b) 

Q.2 (a)     8

  + = &

   8

    = ; (b)  –/

(c)   +  + – = T: 0432yx3   =++− T

: 0432yx3   =−+− D..T.

  T: 02y3x   =−+ T

: 06y3x   =++  T..T.

Q.3 (a) ; (b) O = + 10 Q.4 (a)   +  + – + = ; (b) + q =  

Q.5 (a) ;  (b) Q.6 Q.7  +  – – + = Q.8 D Q.9  ;

Q.10 (a) ; (b) 

; (c)  D D Q.11 ; 8