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  • 2021-06-30 发布

【数学】2020届数学文一轮复习第九章第4讲直线与圆、圆与圆的位置关系作业

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‎1.若直线l:y=kx+1(k<0)与圆C:x2+4x+y2-2y+3=0相切,则直线l与圆D:(x-2)2+y2=3的位置关系是(  )‎ A.相交          B.相切 C.相离 D.不确定 解析:选A.因为圆C的标准方程为(x+2)2+(y-1)2=2,所以其圆心坐标为(-2,1),半径为,‎ 因为直线l与圆C相切.‎ 所以=,解得k=±1,‎ 因为k<0,所以k=-1,‎ 所以直线l的方程为x+y-1=0.圆心D(2,0)到直线l的距离d==<,所以直线l与圆D相交.‎ ‎2.若直线x-y=2被圆(x-a)2+y2=4所截得的弦长为2,则实数a的值为(  )‎ A.-1或 B.1或3‎ C.-2或6 D.0或4‎ 解析:选D.因为圆(x-a)2+y2=4,‎ 所以圆心为(a,0),半径为2,‎ 圆心到直线的距离为d=,‎ 因为d2+=r2,‎ 解得a=4或a=0.故选D.‎ ‎3.过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=r2的切线有且只有一条,则该切线的方程为(  )‎ A.2x+y-5=0 B.2x+y-7=0‎ C.x-2y-5=0 D.x-2y-7=0‎ 解析:选B.因为过点(3,1)作圆(x-1)2+y2=r2的切线有且只有一条,‎ 所以点(3,1)在圆(x-1)2+y2=r2上,‎ 连接圆心与切点连线的斜率为 k==,‎ 所以切线的斜率为-2,‎ 则圆的切线方程为y-1=-2(x-3),‎ 即2x+y-7=0.故选B.‎ ‎4.过点(-2,3)的直线l与圆x2+y2+2x-4y=0相交于A,B两点,则|AB|取得最小值时l的方程为(  )‎ A.x-y+5=0 B.x+y-1=0‎ C.x-y-5=0 D.2x+y+1=0‎ 解析:选A.由题意得圆的标准方程为(x+1)2+(y-2)2=5,则圆心为(-1,2).过圆心与点(-2,3)的直线l1的斜率为k==-1.‎ 当直线l与l1垂直时,|AB|取得最小值,故直线l的斜率为1,所以直线l的方程为y-3=x-(-2),即x-y+5=0.‎ ‎5.过点(1,-2)作圆(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A、B,则AB所在直线的方程为(  )‎ A.y=- B.y=- C.y=- D.y=- 解析:选B.圆(x-1)2+y2=1的圆心为(1,0),半径为1,‎ 以=2为直径的圆的方程为(x-1)2+(y+1)2=1,‎ 将两圆的方程相减得AB所在直线的方程为2y+1=0,‎ 即y=-.故选B.‎ ‎6.若直线y=-x-2与圆x2+y2-2x=15相交于点A,B,则弦AB的垂直平分线的方程为________.‎ 解析:圆的方程可整理为(x-1)2+y2=16,‎ 所以圆心坐标为(1,0),半径r=4,易知弦AB的垂直平分线l过圆心,且与直线AB垂直,而kAB=-,所以kl=2.‎ 由点斜式方程可得直线l的方程为y-0=2(x-1),即y=2x-2.‎ 答案:y=2x-2‎ ‎7.已知直线x-y+a=0与圆心为C的圆x2+y2+2x-4y-4=0相交于A,B两点,且AC⊥BC,则实数a的值为________.‎ 解析:由x2+y2+2x-4y-4=0得(x+1)2+(y-2)2=9,所以圆C的圆心坐标为C(-1,2),半径为3.由AC⊥BC可知△ABC是直角边长为3的等腰直角三角形,故可得圆心C到直线x-y+a=0的距离为,由点到直线的距离公式可得=,解得a=0或a=6.‎ 答案:0或6‎ ‎8.(2016·高考全国卷Ⅲ)已知直线l:x-y+6=0与圆x2+y2=12交于A、B两点,过A、B分别作l的垂线与x轴交于C、D两点,则|CD|=________.‎ 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,0),D(x4,0),由x-y+6=0,得x=y-6,代入圆的方程,并整理,得y2-3y+6=0,解得y1=2,y2=,所以x1=0,x2=-3,所以直线AC的方程为y-2=-x,令y=0得x3=2,直线BD的方程为y-=-(x+3),令y=0得x4=-2,则|CD|=|x3-x4|=4.‎ 答案:4‎ ‎9.已知圆C经过点A(2,-1),和直线x+y=1相切,且圆心在直线y=-2x上.‎ ‎(1)求圆C的方程;‎ ‎(2)已知直线l经过原点,并且被圆C截得的弦长为2,求直线l的方程.‎ 解:(1)设圆心的坐标为C(a,-2a),‎ 则=.化简,‎ 得a2-2a+1=0,解得a=1.‎ 所以C(1,-2),半径|AC|==.‎ 所以圆C的方程为(x-1)2+(y+2)2=2.‎ ‎(2)①当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=0,此时直线l被圆C截得的弦长为2,满足条件.‎ ‎②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx,由题意得=1,‎ 解得k=-,所以直线l的方程为y=-x.‎ 综上所述,直线l的方程为x=0或3x+4y=0.‎ ‎10.已知过点A(0,1)且斜率为k的直线l与圆C:(x-2)2+(y-3)2=1交于M,N两点.‎ ‎(1)求k的取值范围;‎ ‎(2)若·=12,其中O为坐标原点,求|MN|.‎ 解:(1)由题设可知直线l的方程为y=kx+1.‎ 因为直线l与圆C交于两点,所以<1,‎ 解得<k<.‎ 所以k的取值范围为.‎ ‎(2)设M(x1,y1),N(x2,y2).‎ 将y=kx+1代入方程(x-2)2+(y-3)2=1,‎ 整理得(1+k2)x2-4(1+k)x+7=0.‎ 所以x1+x2=,x1x2=.‎ ·=x1x2+y1y2=(1+k2)x1x2+k(x1+x2)+1‎ ‎=+8.‎ 由题设可得+8=12,解得k=1,所以直线l的方程为y=x+1.‎ 故圆心C在直线l上,所以|MN|=2.‎ ‎1.已知直线ax+y-1=0与圆C:(x-1)2+(y+a)2=1相交于A、B两点,且△ABC为等腰直角三角形,则实数a的值为(  )‎ A.或-1 B.-1‎ C.1或-1 D.1‎ 解析:选C.由题意得圆心(1,-a)到直线ax+y-1=0的距离为,‎ 所以=,‎ 解得a=±1,故选C.‎ ‎2.已知直线3x+4y-15=0与圆O:x2+y2=25交于A,B两点,点C在圆O上,且S△ABC=8,则满足条件的点C的个数为(  )‎ A.1 B.2‎ C.3 D.4‎ 解析:选C.圆心O到已知直线的距离为d==3,因此|AB|=2=8,设点C到直线AB的距离为h,则S△ABC=×8×h=8,h=2,由于d+h=3+2=5=r(圆的半径),因此与直线AB距离为2的两条直线中的一条与圆相切,一条与圆相交,故符合条件的点C有三个.‎ ‎3.已知直线l:x+ay-1=0(a∈R)是圆C:x2+y2-4x-2y+1=0的对称轴.过点A(-4,a)作圆C的一条切线,切点为B,则|AB|=________.‎ 解析:由于直线x+ay-1=0是圆C:x2+y2-4x-2y+1=0的对称轴,所以圆心C(2,1)在直线x+ay-1=0上,所以2+a-1=0,所以a=-1,所以A(-4,-1).‎ 所以|AC|2=36+4=40.又r=2,所以|AB|2=40-4=36.所以|AB|=6.‎ 答案:6‎ ‎4.过直线kx+y+3=0上一点P作圆x2+y2-2y=0的切线,切点为Q.若|PQ|=,则实数k的取值范围是________.‎ 解析:圆C:x2+y2-2y=0的圆心为(0,1),半径为r=1.根据题意,PQ是圆C:x2+y2-2y=0的一条切线,Q是切点,|PQ|=,则|PC|=2.当PC与直线kx+y+3=0垂直时,圆心到直线的距离最大.由点到直线的距离公式得≤2,解得k∈(-∞,-]∪[,+∞).‎ 答案:(-∞,-]∪[,+∞)‎ ‎5.已知点P(2,2),圆C:x2+y2-8y=0,过点P的动直线l与圆C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点.‎ ‎(1)求M的轨迹方程;‎ ‎(2)当|OP|=|OM|时,求l的方程及△POM的面积.‎ 解:(1)圆C的方程可化为x2+(y-4)2=16,所以圆心为C(0,4),半径为4.‎ 设M(x,y),则=(x,y-4),=(2-x,2-y).‎ 由题设知·=0,故x(2-x)+(y-4)(2-y)=0,‎ 即(x-1)2+(y-3)2=2.‎ 由于点P在圆C的内部,‎ 所以M的轨迹方程是(x-1)2+(y-3)2=2.‎ ‎(2)由(1)可知M的轨迹是以点N(1,3)为圆心,为半径的圆.‎ 由于|OP|=|OM|,故O在线段PM的垂直平分线上.‎ 又P在圆N上,从而ON⊥PM.‎ 因为ON的斜率为3,所以l的斜率为-,‎ 故l的方程为y=-x+.‎ 又|OM|=|OP|=2,O到l的距离为,|PM|=,所以△POM的面积为.‎ ‎6.如图,已知圆C与y轴相切于点T(0,2),与x轴的正半轴交于两点M,N(点M在点N的左侧),且|MN|=3.‎ ‎(1)求圆C的方程;‎ ‎(2)过点M任作一直线与圆O:x2+y2=4相交于A,B两点,连接AN,BN,求证:kAN+kBN为定值.‎ 解:(1)因为圆C与y轴相切于点T(0,2),可设圆心的坐标为(m,2)(m>0),‎ 则圆C的半径为m,又|MN|=3,所以m2=4+()2=,解得m=,所以圆C的方程为(x-)2+(y-2)2=.‎ ‎(2)证明:由(1)知M(1,0),N(4,0),当直线AB的斜率为0时,易知kAN=kBN=0,即kAN+kBN=0.‎ 当直线AB的斜率不为0时,设直线AB:x=1+ty,将x=1+ty代入x2+y2-4=0,并整理得,(t2+1)y2+2ty-3=0.‎ 设A(x1,y1),B(x2,y2),‎ 所以,则kAN+kBN=+=+===0.‎ 综上可知,kAN+kBN为定值.‎