(通用版)2022年高考數(shù)學二輪復習 第一部分 專題十一 直線與圓講義 理(重點生含解析)
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1、(通用版)2022年高考數(shù)學二輪復習 第一部分 專題十一 直線與圓講義 理(重點生,含解析) 卷Ⅰ 卷Ⅱ 卷Ⅲ 2018 ___________ ____________ 直線方程、圓的方程、點到直線的距離·T6 2017 圓的性質(zhì)、點到直線的距離、雙曲線的幾何性質(zhì)·T15 圓的弦長問題、雙曲線的幾何性質(zhì)·T9 平面向量基本定理、直線與圓位置關(guān)系·T12 直線與圓的方程、直線與拋物線位置關(guān)系·T20 2016 拋物線、圓的標準方程·T10 圓的方程、點到直線的距離·T4 點到直線的距離、弦長問題·T16 縱向把握趨勢 卷Ⅰ3年2考,涉及圓的性質(zhì)、點到直線
2、的距離、雙曲線、拋物線的幾何性質(zhì).預計2019年會以選擇題的形式考查圓方程的求法及應用 卷Ⅱ3年2考,涉及圓的方程、點到直線的距離、雙曲線的幾何性質(zhì),題型為選擇題,難度適中.預計2019年會以選擇題的形式考查直線與圓的綜合問題 卷Ⅲ3年4考,涉及直線方程、圓的方程、點到直線的距離、弦長問題、直線與拋物線的位置關(guān)系、橢圓的幾何性質(zhì)等,既有選擇、填空題,也有解答題,難度適中.預計2019年會以選擇題或填空題的形式考查直線與圓的位置關(guān)系,同時要注意圓與橢圓、雙曲線、拋物線的綜合問題 橫向把握重點 1.圓的方程近幾年成為高考全國卷命題的熱點,需重點關(guān)注.此類試題難度中等偏下,多以選擇題或填空題
3、形式考查. 2.直線與圓的方程偶爾單獨命題,單獨命題時有一定的深度,有時也會出現(xiàn)在壓軸題的位置,難度較大,對直線與圓的方程(特別是直線)的考查主要體現(xiàn)在圓錐曲線的綜合問題上. 直線的方程 2.已知直線x+y-1=0與直線2x+my+3=0平行,則它們之間的距離是( ) A.1 B. C.3 D.4 解析:選B 由題意可知=≠,解得m=2,所以兩平行線之間的距離d==. 3.已知點M是直線x+y=2上的一個動點,且點P(,-1),則|PM|的最小值為( ) A. B.1 C.2 D.3 解析:選B |PM|的最小值即點P(,-1)到直線x+y=2的距離
4、,又=1.故|PM|的最小值為1. 4.設A,B是x軸上的兩點,點M的橫坐標為3,且|MA|=|MB|,若直線MA的方程為x-y+1=0,則直線MB的方程是( ) A.x+y-7=0 B.x-y+7=0 C.x-2y+1=0 D.x+2y-1=0 解析:選A 法一:由|MA|=|MB|知,點M在A,B的垂直平分線上.由點M的橫坐標為3,且直線MA的方程為x-y+1=0,得M(3,4).由題意知,直線MA,MB關(guān)于直線x=3對稱,故直線MA上的點(0,1)關(guān)于直線x=3的對稱點(6,1)在直線MB上,∴直線MB的方程為x+y-7=0. 法二:由點M的橫坐標為3,且直線MA的方
5、程為x-y+1=0,得M(3,4),代入四個選項可知只有A項滿足題意,選A. 5.如圖所示,射線OA,OB與x軸正半軸的夾角分別為45°和30°,過點P(1,0)作直線分別交OA,OB于A,B兩點,當AB的中點C恰好落在直線x-2y=0上時,直線AB的方程為____________. 解析:由題意可得kOA=tan 45°=1,kOB=tan 150°=-,所以直線lOA:y=x,lOB:y=-x,設A(m,m),B(-n,n)(m≠0,n≠0),則AB的中點C,當m=1時,n=-,A(1,1),B,C,故點C不在直線x-2y=0上,不滿足題意,當m≠1時,n≠-,由點C在直線x-2y=0
6、上,且A,P,B三點共線得解得m=,所以A(,),又P(1,0),所以kAB=kAP==,所以lAB:y=(x-1),即直線AB的方程為(3+)x-2y-3-=0. 答案:(3+)x-2y-3-=0 [系統(tǒng)方法] 解決直線方程問題的2個注意點 (1)求解兩條直線平行的問題時,在利用A1B2-A2B1=0建立方程求出參數(shù)的值后,要注意代入檢驗,排除兩條直線重合的可能性. (2)要注意幾種直線方程的局限性.點斜式、兩點式、斜截式要求直線不能與x軸垂直.而截距式方程不能表示過原點的直線,也不能表示垂直于坐標軸的直線. 圓的方程 [題組全練] 1.圓心在直線2x-y-
7、7=0上的圓C與y軸交于A(0,-4),B(0,-2)兩點,則圓C的標準方程為( ) A.(x+2)2+(y+3)2=5 B.(x-2)2+(y-3)2=5 C.(x+2)2+(y-3)2=5 D.(x-2)2+(y+3)2=5 解析:選D 法一:設圓的標準方程為(x-a)2+(y-b)2=r2, 故解得 半徑r==, 故圓C的標準方程為(x-2)2+(y+3)2=5. 法二:利用圓心在直線2x-y-7=0上來檢驗,只有D符合,即(x-2)2+(y+3)2=5的圓心為(2,-3),2×2+3-7=0,其他三個圓心(-2,-3),(2,3),(-2,3)均不符合題意,故選D.
8、2.已知圓x2+y2-2x-4y+1=0關(guān)于直線2ax+by-2=0對稱,則ab的取值范圍是( ) A. B. C. D. 解析:選A 將圓的方程配方得(x-1)2+(y-2)2=4,若圓關(guān)于已知直線對稱,即圓心(1,2)在直線2ax+by-2=0上,代入整理得a+b=1,故ab=a(1-a)=-2+≤. 3.(2019屆高三·豫南十校聯(lián)考)已知圓C的圓心在x軸的正半軸上,點M(0,)在圓C上,且圓心到直線2x-y=0的距離為,則圓C的方程為____________. 解析:設C(a,0)(a>0),由題意知=,解得a=2,所以r==3,故圓C的方程為(x-2)2+y2=9
9、. 答案:(x-2)2+y2=9 4.在平面直角坐標系xOy中,以點(1,0)為圓心且與直線mx-y-2m-1=0(m∈R)相切的所有圓中,半徑最大的圓的標準方程為____________. 解析:由題意得,半徑等于= = ≤ ≤,當且僅當m=1時取等號,所以半徑最大為,所求圓為(x-1)2+y2=2. 答案:(x-1)2+y2=2 [系統(tǒng)方法] 求圓的方程的2種方法 (1)直接法:根據(jù)圓的幾何性質(zhì),直接求出圓心坐標和半徑,進而寫出方程. (2)待定系數(shù)法: ①若已知條件與圓心(a,b)和半徑r有關(guān),則設圓的標準方程,依據(jù)已知條件列出關(guān)于a,b,r的方程組,從而求出a,b
10、,r的值; ②若已知條件沒有明確給出圓心或半徑,則選擇設圓的一般方程,依據(jù)已知條件列出關(guān)于D,E,F(xiàn)的方程組,進而求出D,E,F(xiàn)的值. 直線(圓)與圓的位置關(guān)系 [多維例析] 角度一 直線(圓)與圓位置關(guān)系的判定及應用 在平面直角坐標系xOy中,點A(0,3),直線l:y=2x-4,設圓C的半徑為1,圓心在l上. (1)若圓心C也在直線y=x-1上,過點A作圓C的切線,求切線的方程. (2)若圓C上存在點M,使|MA|=2|MO|,求圓心C的橫坐標a的取值范圍. [解] (1)因為圓心在直線l:y=2x-4上,也在直線y=x-1上,所以解方程組得圓心C(3,2),
11、又因為圓的半徑為1,所以圓的方程為(x-3)2+(y-2)2=1. 又因為點A(0,3),顯然過點A,圓C的切線的斜率存在,設所求的切線方程為y=kx+3,即kx-y+3=0, 所以=1,解得k=0或k=-, 所以所求切線方程為y=3或y=-x+3, 即y-3=0或3x+4y-12=0. (2)因為圓C的圓心在直線l:y=2x-4上,所以設圓心C(a,2a-4),又因為圓C的半徑為1,則圓C的方程為(x-a)2+(y-2a+4)2=1, 設M(x,y),又因為|MA|=2|MO|, 則有=2, 整理得x2+(y+1)2=4,設為圓D,圓心D(0,-1). 所以點M既在圓C上,
12、又在圓D上,即圓C與圓D有交點, 所以2-1≤ ≤2+1, 解得0≤a≤. 故圓心C的橫坐標a的取值范圍是. 角度二 已知直線(圓)與圓的位置關(guān)系求參數(shù)值(范圍) (1)設直線x-y-a=0與圓x2+y2=4相交于A,B兩點,O為坐標原點,若△AOB為等邊三角形,則實數(shù)a的值為( ) A.± B.± C.±3 D.±9 (2)已知點M(-2,0),N(2,0),若圓x2+y2-6x+9-r2=0(r>0)上存在點P(不同于點M,N),使得PM⊥PN,則實數(shù)r的取值范圍是( ) A.(1,5) B.[1,5] C.(1,3] D.[1,3] [解析]
13、(1)由題意知,圓心坐標為(0,0),半徑為2,則△AOB的邊長為2,所以△AOB的高為,即圓心到直線x-y-a=0的距離為,所以=,解得a=±. (2)將圓的方程化為標準方程得(x-3)2+y2=r2(r>0),若要使圓上一點P滿足PM⊥PN,則需圓經(jīng)過M,N兩點之間,即r∈[1,5].當r=1時,(x-3)2+y2=1經(jīng)過點N(2,0),圓(x-3)2+y2=r2(r>0)上不存在點P,使得PM⊥PN;當r=5時,(x-3)2+y2=25經(jīng)過點M(-2,0),同理圓(x-3)2+y2=r2(r>0)上不存在點P,使得PM⊥PN.故選A. [答案] (1)B (2)A [系統(tǒng)方法]
14、 1.直線(圓)與圓位置關(guān)系問題的求解思路 (1)研究直線與圓的位置關(guān)系主要通過圓心到直線的距離和半徑的比較實現(xiàn),兩圓的位置關(guān)系的判斷依據(jù)是兩圓心距離與兩半徑差與和的比較. (2)求過圓外一定點的切線方程的基本思路: 首先將直線方程設為點斜式,然后利用圓心到直線的距離等于半徑求斜率,最后若求得的斜率只有一個,則存在一條過切點與x軸垂直的切線. 2.弦長的求解方法 幾何法 根據(jù)半徑,弦心距,弦長構(gòu)成的直角三角形,構(gòu)成三者間的關(guān)系r2=d2+(其中l(wèi)為弦長,r為圓的半徑,d為圓心到直線的距離) 公式法 根據(jù)公式:l=|x1-x2|求解(其中l(wèi)為弦長,x1,x2為直線與圓相交所
15、得交點的橫坐標,k為直線的斜率) 距離法 求出交點坐標,用兩點間距離公式求解 [綜合訓練] 1.在圓(x-1)2+(y-1)2=9上總有四個點到直線l:3x+4y+t=0的距離為1,則實數(shù)t的取值范圍是( ) A.(-17,1) B.(-15,3) C.(-17,3) D.(-15,1) 解析:選C 由圓上總有四個點到直線l:3x+4y+t=0的距離為1,得圓心(1,1)到直線l的距離d=<r-1=2,解得-17<t<3,即實數(shù)t的取值范圍是(-17,3). 2.已知過點A(0,1)且斜率為k的直線l與圓C:x2+y2-4x-6y+12=0交于M,N兩點.若·
16、=12,其中O為坐標原點,則|MN|=( ) A.2 B.4 C. D.2 解析:選A 設M(x1,y1),N(x2,y2),圓C的方程可化為(x-2)2+(y-3)2=1,其圓心為(2,3),將y=kx+1代入方程x2+y2-4x-6y+12=0,整理得(1+k2)x2-4(k+1)x+7=0,所以Δ=16(k2+2k+1)-28(1+k2)=-12k2+32k-12>0,x1+x2=,x1x2=.·=x1x2+y1y2=(1+k2)x1x2+k(x1+x2)+1=+8,由題設可得+8=12,得k=1,滿足Δ>0,所以直線l的方程為y=x+1.故圓心(2,3)恰在直線l上,所
17、以|MN|=2. 3.在平面直角坐標系xOy中,已知圓C1:(x+3)2+(y-1)2=4.若直線l過點A(4,0),且被圓C1截得的弦長為2,則直線l的方程為______________________. 解析:由于直線x=4與圓C1不相交,所以直線l的斜率存在.設直線l的方程為y=k(x-4),圓C1的圓心(-3,1)到直線l的距離為d,因為圓C1被直線l截得的弦長為2,所以d==1.由點到直線的距離公式得d=,化簡得k(24k+7)=0, 即k=0或k=-, 所以直線l的方程為y=0或y=-(x-4),即y=0或7x+24y-28=0. 答案:y=0或7x+24y-28=0
18、 重難增分 點、直線與圓的綜合問題 [考法全析] 一、曾經(jīng)這樣考 1.[與圓有關(guān)的范圍問題](2014·全國卷Ⅱ)設點M(x0,1),若在圓 O:x2+y2=1上存在點N,使得∠OMN=45°,則x0的取值范圍是( ) A.[-1,1] B. C.[-,] D. 解析:選A 法一:常規(guī)思路穩(wěn)解題 由題意可知M在直線y=1上運動,設直線y=1與圓x2+y2=1相切于點P(0,1).當x0=0即點M與點P重合時,顯然圓上存在點N(±1,0)符合要求;當x0≠0時,過M作圓的切線,切點之一為點P,此時對于圓上任意一點N,都有∠OMN≤∠OMP,故要存在
19、∠OMN=45°,只需∠OMP≥45°.特別地,當∠OMP=45°時,有x0=±1.結(jié)合圖形可知,符合條件的x0的取值范圍為[-1,1]. 法二:特殊思路妙解題 如圖,過O作OP⊥MN于點P, 則|OP|=|OM|sin 45°≤1, ∴|OM|≤,即≤, ∴x≤1,即-1≤x0≤1. [啟思維] 本題考查直線與圓的位置關(guān)系(圓的切線問題)、存在性問題,數(shù)形結(jié)合法是解決此類題目的最有效方法. 二、還可能這樣考 2.[與圓有關(guān)的最值問題]已知從圓C:(x+1)2+(y-2)2=2外一點P(x1,y1)向該圓引一條切線,切點為M,O為坐標原點,且有|PM|=|PO|,則當|PM
20、|取最小值時點P的坐標為____________. 解析:如圖所示,連接CM,CP.由題意知圓心C(-1,2),半徑r=.因為|PM|=|PO|,所以|PO|2+r2=|PC|2,所以x+y+2=(x1+1)2+(y1-2)2,即2x1-4y1+3=0.要使|PM|的值最小,只需|PO|的值最小即可.當PO垂直于直線2x-4y+3=0時,即PO所在直線的方程為2x+y=0時,|PM|的值最小,此時點P為兩直線的交點,由解得故當|PM|取最小值時點P的坐標為. 答案: [啟思維] 本題考查圓的切線長問題,解決此類問題一般放在由該點與切點的連線、半徑及該點與圓心連線構(gòu)成的直角三角形中求解
21、. 3.[與圓有關(guān)的定點問題]已知圓O:x2+y2=1,點P為直線+=1上一動點,過點P向圓O引兩條切線PA,PB,A,B為切點,則直線AB經(jīng)過定點( ) A. B. C. D. 解析:選B 因為點P是直線+=1上的一動點,所以設P(4-2m,m). 因為PA,PB是圓x2+y2=1的兩條切線,切點分別為A,B,所以OA⊥PA,OB⊥PB,所以點A,B在以OP為直徑的圓C上,即弦AB是圓O和圓C的公共弦. 所以圓C的方程為x(x-4+2m)+y(y-m)=0, ① 又x2+y2=1,?、? 所以②-①得,(2m-4)x-my+1=0,即公共弦AB所在的直線方程為(2x-
22、y)m+(-4x+1)=0, 令得 所以直線AB過定點. [啟思維] 本題考查圓的切線問題、兩圓公共弦所在直線的求法以及直線過定點問題.解決直線過定點問題時,應先將含參的直線方程化為以參數(shù)為主元的形式,再令參數(shù)主元的系數(shù)為0即可求得定點坐標. 4.[與向量等知識的綜合問題]在平面直角坐標系xOy中,過點M(1,0)的直線l與圓x2+y2=5交于A,B兩點,其中點A在第一象限,且=2,則直線l的方程為____________. 解析:法一:由題意,設直線l的方程為x=my+1(m≠0),與x2+y2=5聯(lián)立, 消去x并整理得(m2+1)y2+2my-4=0. 設A(x1,y1),B
23、(x2,y2), 則=(1-x2,-y2),=(x1-1,y1), y1+y2=-,① y1y2=-.② 因為=2,所以-y2=2y1,③ 聯(lián)立①②③,可得m2=1, 又點A在第一象限,所以y1>0,則m=1,所以直線l的方程為x-y-1=0. 法二:由題意,設直線l的方程為x=my+1(m≠0),即x-my-1=0,所以圓心O到直線l的距離d=. 又=2,且|OM|=1,圓x2+y2=5的半徑r=, 所以+=2(-),即3=, 所以9=5-,解得m2=1, 又點A在第一象限,所以m=1, 故直線l的方程為x-y-1=0. 答案:x-y-1=0 [啟思維] 本題將直
24、線與圓的位置關(guān)系、共線向量問題相綜合,考查直線方程的求法.直線與圓的綜合問題常利用解析幾何的基本思想方法(即幾何問題代數(shù)化),把它轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,通過代數(shù)的計算,使問題得到解決. [增分集訓] 1.(2018·全國卷Ⅲ)直線x+y+2=0分別與x軸,y軸交于A,B兩點,點P在圓(x-2)2+y2=2上,則△ABP面積的取值范圍是( ) A.[2,6] B.[4,8] C.[,3] D.[2,3] 解析:選A 設圓(x-2)2+y2=2的圓心為C,半徑為r,點P到直線x+y+2=0的距離為d, 則圓心C(2,0),r=, 所以圓心C到直線x+y+2=0的距離為=2
25、, 可得dmax=2+r=3,dmin=2-r=. 由已知條件可得|AB|=2, 所以△ABP面積的最大值為|AB|·dmax=6, △ABP面積的最小值為|AB|·dmin=2. 綜上,△ABP面積的取值范圍是[2,6]. 2.(2017·江蘇高考)在平面直角坐標系xOy中,A(-12,0),B(0,6),點P在圓O:x2+y2=50上.若·≤20,則點P的橫坐標的取值范圍是________. 解析:設P(x,y),則·=(-12-x,-y)·(-x,6-y)=x(x+12)+y(y-6)≤20. 又x2+y2=50,所以2x-y+5≤0, 所以點P在直線2x-y+5=0的
26、上方(包括直線上). 又點P在圓x2+y2=50上, 由 解得x=-5或x=1, 結(jié)合圖象,可得-5≤x≤1, 故點P的橫坐標的取值范圍是[-5,1]. 答案:[-5,1] 3.已知直線l1:x-2y=0的傾斜角為α,傾斜角為2α的直線l2與圓M:x2+y2+2x-2y+F=0交于A,C兩點,其中A(-1,0),B,D在圓M上,且位于直線l2的兩側(cè),則四邊形ABCD的面積的最大值是________. 解析:因為直線l1:x-2y=0的傾斜角為α,所以tan α=,所以直線l2的斜率k=tan 2α===,所以直線l2的方程為y-0=(x+1),即4x-3y+4=0. 又A
27、(-1,0)在圓M上,所以(-1)2-2+F=0,解得F=1,所以圓M的方程為x2+y2+2x-2y+1=0,化為標準方程為(x+1)2+(y-1)2=1,所以圓心M(-1,1),半徑r=1. 所以圓心M到直線l2的距離d==,所以|AC|= =, 即|AC|=2×=. 因為B,D兩點在圓上,且位于直線l2的兩側(cè),則四邊形ABCD的面積可以看成是△ABC和△ACD的面積之和,如圖所示,當BD垂直平分AC(即BD為直徑)時,兩三角形的面積之和最大,即四邊形ABCD的面積最大,此時AC,BD相交于點E,則四邊形ABCD的最大面積S=×|AC|×|BE|+×|AC|×|DE|=×|AC|×|B
28、D|=××2=. 答案: [專題跟蹤檢測](對應配套卷P191) 一、全練保分考法——保大分 1.過點(3,1)作圓(x-1)2+y2=r2的切線有且只有一條,則該切線的方程為( ) A.2x+y-5=0 B.2x+y-7=0 C.x-2y-5=0 D.x-2y-7=0 解析:選B ∵過點(3,1)作圓(x-1)2+y2=r2的切線有且只有一條, ∴點(3,1)在圓(x-1)2+y2=r2上, ∵圓心與切點連線的斜率k==, ∴切線的斜率為-2, 則圓的切線方程為y-1=-2(x-3), 即2x+y-7=0. 2.圓心在直線x+2y=0上
29、的圓C與y軸的負半軸相切,圓C截x軸所得的弦長為2,則圓C的標準方程為( ) A.(x-2)2+(y+)2=8 B.(x-)2+(y+2)2=8 C.(x-2)2+(y+)2=8 D.(x-)2+(y+2)2=8 解析:選A 法一:設圓心為(r>0),半徑為r.由勾股定理()2+2=r2,解得r=2,∴圓心為(2,-),∴圓C的標準方程為(x-2)2+(y+)2=8. 法二:四個圓的圓心分別為(2,-),(,-2),(2,-),(,-2),將它們逐一代入x+2y=0,只有A選項滿足. 3.已知圓M:x2+y2-2ay=0(a>0)截直線x+y=0所得線段的長度是2.則圓M與圓N
30、:(x-1)2+(y-1)2=1的位置關(guān)系是( )
A.內(nèi)切 B.相交
C.外切 D.相離
解析:選B 由題意知圓M的圓心為(0,a),半徑R=a,因為圓M截直線x+y=0所得線段的長度為2,所以圓心M到直線x+y=0的距離d==(a>0),解得a=2,即圓M的圓心為(0,2),又知圓N的圓心為(1,1),半徑r=1,所以|MN|=,則R-r< 31、為圓心(0,0)到直線x-y+6=0的距離d==3,所以|AB|=2=2,過C作CE⊥BD于E,因為直線l的傾斜角為30°,
所以|CD|====4.
法二:由x-y+6=0與x2+y2=12聯(lián)立解得A(-3,),B(0,2),∴AC的方程為y-=-(x+3),BD的方程為y-2=-x,可得C(-2,0),D(2,0),所以|CD|=4.
5.已知A(0,3),B,P為圓C:x2+y2=2x上的任意一點,則△ABP面積的最大值為( )
A. B.
C.2 D.
解析:選A 圓C的方程可化為(x-1)2+y2=1,
因為A(0,3),B,
所以|AB|==3,直線AB的 32、方程為x+y=3,
所以圓心(1,0)到直線AB的距離d==.又圓C的半徑為1,所以圓C上的點到直線AB的最大距離為+1,故△ABP面積的最大值為Smax=×(+1)×3=.
6.已知等邊三角形OAB的三個頂點都在拋物線y2=2x上,其中O為坐標原點,設圓C是△OAB的外接圓(點C為圓心),則圓C的方程為( )
A.(x-4)2+y2=16 B.(x+4)2+y2=16
C.x2+(y-4)2=16 D.x2+(y+4)2=16
解析:選A 法一:設A,B兩點的坐標分別為,,由題設知== ,
解得y=y(tǒng)=12,所以A(6,2),B(6,-2)或A(6,-2),B(6,2) 33、.
設圓心C的坐標為(r,0)(r>0),則r=×6=4,
所以圓C的方程為(x-4)2+y2=16.
法二:設A,B兩點的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2)(x1>0,x2>0),由題設知x+y=x+y.
又y=2x1,y=2x2,故x+2x1=x+2x2,
即(x1-x2)·(x1+x2+2)=0,
由x1>0,x2>0,可知x1=x2,故A,B兩點關(guān)于x軸對稱,所以圓心C在x軸上.
設點C的坐標為(r,0)(r>0),則點A的坐標為,于是2=2×r,解得r=4,所以圓C的方程為(x-4)2+y2=16.
7.設M,N分別為圓O1:x2+y2-12y+34=0和圓O2 34、:(x-2)2+y2=4上的動點,則M,N兩點間的距離的取值范圍是________.
解析:圓O1的方程可化為x2+(y-6)2=2,其圓心為O1(0,6),半徑r1=.圓O2的圓心O2(2,0),半徑r2=2,則|O1O2|==2,則|MN|max=2+2+,|MN|min=2-2-,故M,N兩點間的距離的取值范圍是[2-2-,2+2+].
答案:[2-2-,2+2+]
8.過點P(-3,1),Q(a,0)的光線經(jīng)x軸反射后與圓x2+y2=1相切,則a的值為________.
解析:點P(-3,1)關(guān)于x軸對稱的點為P′(-3,-1),
所以直線P′Q的方程為x-(a+3)y-a= 35、0,
由題意得直線P′Q與圓x2+y2=1相切,
所以=1,
解得a=-.
答案:-
9.已知圓C過點(1,0),且圓心在x軸的正半軸上,直線l:y=x-1被圓C所截得的弦長為2,則過圓心且與直線l垂直的直線的方程為________________.
解析:由題意,設所求的直線方程為x+y+m=0,圓心坐標為(a,0)(a>0),
則由題意知2+2=(a-1)2,
解得a=3或-1(舍去),
故圓心坐標為(3,0),
因為圓心(3,0)在所求的直線上,
所以3+0+m=0,
解得m=-3,
故所求的直線方程為x+y-3=0.
答案:x+y-3=0
10.(2018 36、·全國卷Ⅱ)設拋物線C:y2=4x的焦點為F,過F且斜率為k(k>0)的直線l與C交于A,B兩點,|AB|=8.
(1)求l的方程;
(2)求過點A,B且與C的準線相切的圓的方程.
解:(1)由題意得F(1,0),l的方程為y=k(x-1)(k>0).
設A(x1,y1),B(x2,y2),
由得k2x2-(2k2+4)x+k2=0.
Δ=16k2+16>0,故x1+x2=.
所以|AB|=|AF|+|BF|
=(x1+1)+(x2+1)=.
由題設知=8,
解得k=1或k=-1(舍去).
因此l的方程為y=x-1.
(2)由(1)得AB的中點坐標為(3,2),
所以 37、AB的垂直平分線方程為y-2=-(x-3),
即y=-x+5.
設所求圓的圓心坐標為(x0,y0),
則
解得或
因此所求圓的方程為(x-3)2+(y-2)2=16或(x-11)2+(y+6)2=144.
11.(2018·成都模擬)在平面直角坐標系xOy中,曲線Г:y=x2-mx+2m(m∈R)與x軸交于不同的兩點A,B,曲線Г與y軸交于點C.
(1)是否存在以AB為直徑的圓過點C?若存在,求出該圓的方程;若不存在,請說明理由.
(2)求證:過A,B,C三點的圓過定點.
解:由曲線Г:y=x2-mx+2m(m∈R),
令y=0,得x2-mx+2m=0.設A(x1,0),B 38、(x2,0),
則可得Δ=m2-8m>0,
解得m>8或m<0,x1+x2=m,x1x2=2m.
令x=0,得y=2m,即C(0,2m).
(1)若存在以AB為直徑的圓過點C,則·=0,
得x1x2+4m2=0,
即2m+4m2=0,
所以m=0(舍去)或m=-.
所以m=-,
此時C(0,-1),AB的中點M即圓心,
半徑r=|CM|=,
故所求圓的方程為2+y2=.
(2)證明:設過A,B兩點的圓的方程為
x2+y2-mx+Ey+2m=0,
將點C(0,2m)代入可得E=-1-2m,
所以過A,B,C三點的圓的方程為
x2+y2-mx-(1+2m)y+2m= 39、0,
整理得x2+y2-y-m(x+2y-2)=0.
令可得或
故過A,B,C三點的圓過定點(0,1)和.
12.(2019屆高三·廣州調(diào)研)在平面直角坐標系xOy中,已知圓C與y軸相切,且過點M(1,),N(1,-).
(1)求圓C的方程;
(2)已知直線l與圓C交于A,B兩點,且直線OA與直線OB的斜率之積為-2.求證:直線l恒過定點,并求出定點的坐標.
解:(1)因為圓C過點M(1,),N(1,-),
所以圓心C在線段MN的垂直平分線上,即在x軸上,
故設圓心為C(a,0),易知a>0,
又圓C與y軸相切,所以圓C的半徑r=a,
所以圓C的方程為(x-a)2+y2= 40、a2.
因為點M(1,)在圓C上,
所以(1-a)2+()2=a2,解得a=2.
所以圓C的方程為(x-2)2+y2=4.
(2)證明:記直線OA的斜率為k(k≠0),則其方程為y=kx.
聯(lián)立消去y,得(k2+1)x2-4x=0,
解得x1=0,x2=.
所以A.
由k·kOB=-2,得kOB=-,
直線OB的方程為y=-x,
在點A的坐標中用-代換k,得B.
當直線l的斜率不存在時,=,得k2=2,此時直線l的方程為x=.
當直線l的斜率存在時,≠,即k2≠2,
則直線l的斜率為
===.
故直線l的方程為y-=,
即y=,
所以直線l過定點.
綜上,直 41、線l恒過定點,定點坐標為.
二、強化壓軸考法——拉開分
1.已知圓C:x2+y2=1,點P(x0,y0)在直線l:3x+2y-4=0上,若在圓C上總存在兩個不同的點A,B,使+=,則x0的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選C 如圖,∵+=,
∴OP與AB互相垂直平分,
∴圓心到直線AB的距離
<1,
∴x+y<4.?、?
又3x0+2y0-4=0,
∴y0=2-x0,
代入①得x+2<4,
解得0 42、
A.±1 B.±
C.± D.±
解析:選C 設A(x1,y1),B(x2,y2),則=(-x1,-y1),=(x2-x1,y2-y1),由消去y,整理得,2x2+2mx+m2-1=0,故Δ=4m2-8(m2-1)=8-4m2>0,- 43、弧,當劣弧所對的圓心角最小時,直線l的斜率為________.
解析:易知點A(1,)在圓(x-2)2+y2=4的內(nèi)部,圓心C的坐標為(2,0),要使劣弧所對的圓心角最小,只能是直線l⊥CA,所以kl=-=-=.
答案:
4.已知圓O:x2+y2=1與x軸負半軸的交點為A,P為直線3x+4y-a=0上一點,過P作圓O的切線,切點為T,若|PA|=2|PT|,則實數(shù)a的最大值為________.
解析:由題意知A(-1,0),設P(x,y),由|PA|=2|PT|可得(x+1)2+y2=4(x2+y2-1),化簡得2+y2=.由3x+4y-a=0與圓2+y2=有公共點P,所以圓心到直線3 44、x+4y-a=0的距離d=≤,解得-≤a≤,所以實數(shù)a的最大值為.
答案:
5.已知圓O:x2+y2=1,圓M:(x-a)2+(y-a+4)2=1.若圓M上存在點P,過點P作圓O的兩條切線,切點分別為A,B,使得∠APB=60°,則實數(shù)a的取值范圍為__________________.
解析:圓O的半徑為1,圓M上存在點P,過點P作圓O的兩條切線,切點分別為A,B,
使得∠APB=60°,則∠APO=30°.
在Rt△PAO中,|PO|=2,
又圓M的半徑為1,圓心坐標為M(a,a-4),
∴|MO|-1≤|PO|≤|MO|+1,
∵|MO|=,
∴ -1≤2≤ +1,
45、解得2-≤a≤2+.
∴實數(shù)a的取值范圍為.
答案:
6.(2018·廣州高中綜合測試)已知定點M(1,0)和N(2,0),動點P滿足|PN|=|PM|.
(1)求動點P的軌跡C的方程;
(2)若A,B為(1)中軌跡C上兩個不同的點,O為坐標原點.設直線OA,OB,AB的斜率分別為k1,k2,k.當k1k2=3時,求k的取值范圍.
解:(1)設動點P的坐標為(x,y),
因為M(1,0),N(2,0),|PN|=|PM|,
所以 =·.
整理得,x2+y2=2.
所以動點P的軌跡C的方程為x2+y2=2.
(2)設點A(x1,y1),B(x2,y2),直線AB的方程為y= 46、kx+ B.
由消去y,整理得(1+k2)x2+2bkx+b2-2=0.(*)
由Δ=(2bk)2-4(1+k2)(b2-2)>0,得b2<2+2k2.①
由根與系數(shù)的關(guān)系,得x1+x2=-,x1x2=.②
由k1·k2=·=·=3,
得(kx1+b)(kx2+b)=3x1x2,
即(k2-3)x1x2+bk(x1+x2)+b2=0.③
將②代入③,整理得b2=3-k2.④
由④得b2=3-k2≥0,解得-≤k≤.⑤
由①和④,解得k<-或k>.⑥
要使k1,k2,k有意義,則x1≠0,x2≠0,
所以0不是方程(*)的根,
所以b2-2≠0,即k≠1且k≠-1.⑦
由⑤⑥⑦,得k的取值范圍為
[-,-1)∪∪∪(1, ].
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