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- 2021-06-16 发布
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课时分层作业(十八)
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.直线y=x+1与圆x2+y2=1的位置关系是( )
A.相切 B.相交但直线不过圆心
C.相交且直线过圆心 D.相离
B [∵圆心到直线的距离d==<1,且直线y=x+1不过圆心(0,0),∴直线与圆相交但直线不过圆心.]
2.与3x+4y=0垂直,且与圆(x-1)2+y2=4相切的一条直线是( )
A.4x-3y=6 B.4x-3y=-6
C.4x+3y=6 D.4x+3y=-6
B [设与直线3x+4y=0垂直的直线方程为l:4x-3y+m=0,
直线与圆(x-1)2+y2=4相切,则圆心(1,0)到直线的距离为半径2,即=2,∴m=6或m=-14,所以直线方程为4x-3y+6=0,或4x-3y-14=0,由选项可知B正确,故选B.]
3.过点P(-,-1)的直线l与圆x2+y2=1有公共点,则直线l的倾斜角α的取值范围是( )
A.0°<α≤30° B.0°<α≤60°
C.0°≤α≤30° D.0°≤α≤60°
D [易知直线l的斜率存在,所以可设l:y+1=k(x+),即kx-y+k-1=0.
因为直线l与圆x2+y2=1有公共点,所以圆心(0,0)到直线l的距离≤1,
即k2-k≤0,
解得0≤k≤,故直线l的倾斜角α的取值范围是0°≤α≤60°.]
4.已知圆C:x2+y2-2x+4y=0关于直线3x-ay-11=0对称,则圆C中以
为中点的弦长为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
D [依题意可知直线过圆心(1,-2),即3+2a-11=0,a=4.故=(1,-1).圆方程配方得(x-1)2+(y+2)2=5,(1,-1)与圆心距离为1,故弦长为2=4.]
5.若曲线C1:x2+y2-2x=0与曲线C2:y(y-mx-m)=0有四个不同的交点,则实数m的取值范围是( )
A. B.∪
C. D.∪
B [曲线C1是以(1,0)为圆心,1为半径的圆,当m≠0时,C2是两直线y=0,y=m(x+1),其中y=0与圆一定有两个交点,直线y=m(x+1)与圆相切时,m=±,若有两个交点则m∈∪.故选B.]
二、填空题
6.设圆C:x2+y2―2x―2y―m=0与直线y=x―4相切,则圆C的半径为________.
2 [∵圆C:x2+y2―2x―2y―m=0与直线y=x―4相切,圆C的圆心C(1,1),
∴圆C的半径r==2.]
7.已知⊙O:x2+y2=1.若直线y=kx+2上总存在点P,使得过点P的⊙O的两条切线互相垂直,则实数k的取值范围是________.
(-∞,-1]∪[1,+∞) [∵圆心为(0,0),半径r=1,
设两个切点分别为A,B,则由题意可得四边形PAOB为正方形,
故有PO=r=,∴圆心O到直线y=kx+2的距离d≤,
即≤,
即1+k2≥2,解得k≥1或k≤-1.]
8.过原点作圆x2+(y-6)2=9的两条切线,则两条切线所成的锐角是________.
60° [根据题意作出图象如下:其中OA,OB是圆的切线,A,B为切点,C为圆心,
则AC⊥AO,
由圆的方程x2+(y-6)2=9可得:圆心C(0,6),圆的半径r=3,
在Rt△AOC中,可得∠COA=30°,又OC将∠AOB平分,所以∠AOB=60°.]
三、解答题
9.已知圆C的圆心与点P(-2,1)关于直线y=x+1对称,直线3x+4y-11=0与圆C相交于A,B两点,且|AB|=6,求圆C的方程.
[解] 设点P关于直线y=x+1的对称点为C(m,n),
则由
⇒
故圆心C到直线3x+4y-11=0的距离
d==3,
所以圆C的半径的平方r2=d2+=18.
故圆C的方程为x2+(y+1)2=18.
10.如图所示,自点A(-3,3)发出的光线l射到x轴上,被x轴反射,其反射光线所在直线与圆C:x2+y2-4x-4y+7=0相切,求光线l所在直线的方程.
[解] 圆C的标准方程为(x-2)2+(y-2)2=1,∴圆C关于x轴对称的圆C′的方程为(x-2)2+(y+2)2=1.
设直线l的斜率为k,则直线l的方程为y-3=k(x+3),即kx-y+3+3k=0,
∴=1,∴k=-或k=-.
∴光线l所在直线的方程为3x+4y-3=0或4x+3y+3=0.
11.(多选题)给出下列条件,能使直线ax+by+c=0与圆x2+y2=4相交的条件是( )
A.2a2+2b2=c2 B.3a2+3b2=c2
C.a2+b2=c2 D.4a2+4b2=c2
ABC [由直线ax+by+c=0与圆x2+y2=4相交得<2,即c2<4(a2+b2),选项A、B、C均满足c2<4(a2+b2),而D项是相切的条件,故应选ABC.]
12.若直线x-my+m=0与圆(x-1)2+y2=1相交,且两个交点位于坐标平面上不同的象限,则m的取值范围是( )
A.(0,1) B.(0,2)
C.(-1,0) D.(-2,0)
D [圆与直线联立
整理得(1+m2)y2-2m(m+1)y+m2+2m=0,∵图象有两个交点,
∴方程有两个不同的实数根,即Δ>0,
Δ=4m2(m+1)2-4(m2+2m)(m2+1)=-8m>0,解得m<0.
∵圆(x-1)2+y2=1都在x轴的正半轴和原点,若要交点在两个象限,则交点纵坐标的符号相反,即一个交点在第一象限,一个交点在第四象限.
∴y1y2=<0,解得-2<m<0,故选D.]
13.(一题两空)过直线l:y=x-2上任意点P作圆C:x2+y2
=1的两条切线,切点分别为A,B,当切线长最小时,切线长为________,同时△PAB的面积为________.
1 [依据题意作出图象,如下图:
因为直线l过点P且与圆x2+y2=1相切于点A,所以PA⊥OA,
所以PA==,要使得PA最小,则OP要最小,由题可得:OP的最小值就是点O到直线l:y=x-2的距离
d==.
此时,PAmin===1.
又∠OPA=,
由切线的对称性可得:
∠BPA=,PB=1,
所以S△PAB=×1×1=.]
14.已知直线ax+y-2=0与圆心为C的圆(x-1)2+(y-a)2=4相交于A,B两点,且△ABC为等边三角形,则实数a=________.
4± [圆心C(1,a)到直线ax+y-2=0的距离为. 因为△ABC为等边三角形,所以|AB|=|BC|=2,所以+12=22,解得a=4±.]
15.已知P是直线3x+4y+8=0上的动点,PA,PB是圆C:x2+y2-2x-2y+1=0的两条切线,A,B是切点.
(1)求四边形PACB面积的最小值;
(2)直线上是否存在点P,使∠BPA=60°?若存在,求出P点的坐标;若不存在,说明理由.
[解] (1)如图,连接PC,由P点在直线3x+4y+8=0上,可设P点坐标为.
所以S四边形PACB=2S△PAC=2××|AP|×|AC|=|AP|.
因为|AP|2=|PC|2-|CA|2=|PC|2-1,
所以当|PC|2最小时,|AP|最小.
因为|PC|2=(1-x)2+=+9.所以当x=-时,|PC|=9.
所以|AP|min==2.
即四边形PACB面积的最小值为2.
(2)由(1)知圆心C到P点距离3为C到直线上点的最小值,若∠APB=60°易得需PC=2,这是不可能的,所以这样的点P是不存在的.
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