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- 2021-06-30 发布
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第46节 直线与圆、圆与圆的位置关系
一、选择题
1.(2018湖北七市联考)将直线x+y-1=0绕点(1,0)沿逆时针方向旋转150°得到直线l,则直线l与圆(x+3)2+y2=4的位置关系是( )
A.相交 B.相切
C.相离 D.相交或相切
【答案】B
【解析】依题意,得直线l的方程是y=tan 150°(x-1)=-(x-1),即x+y-1=0,圆心(-3,0)到直线l的距离d==2,因此该直线与圆相切.
2.(2018菏泽模拟)已知圆(x-1)2+y2=1被直线x-y=0分成两段圆弧,则较短弧长与较长弧长之比为( )
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.1∶5
【答案】A
【解析】(x-1)2+y2=1的圆心为(1,0),半径为1.圆心到直线的距离d==,所以较短弧所对的圆心角为,较长弧所对的圆心角为,故两弧长之比为1∶2.故选A.
3.(2018惠州调研)已知圆O:x2+y2=4上到直线l:x+y=a的距离等于1的点至少有2个,则a的取值范围为( )
A.(-3 ,3 )
B.(-∞,-3 )∪(3 ,+∞)
C.(-2 ,2 )
D.(-∞,-2 )∪(2 ,+∞)
【答案】A
【解析】由圆的方程可知圆心为(0,0),半径为2.因为圆上到直线l:x+y=a的距离等于1的点至少有2个,所以圆心到直线l的距离d<r+1=3,即d=<3,解得-3 <a<3 .故选A.
4.(2018广州模拟)已知直线y=x+m和圆x2+y2=1交于A,B两点,O为坐标原点.若·=,则实数m的值为( )
A.±1 B.±
C.± D.±
【答案】C
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2),则=(-x1,-y1),=(x2-x1,y2-y1),由得2x2+2mx+m2-1=0,故Δ=4m2-8(m2-1)=8-4m2>0,-<m<.x1+x2=-m,x1x2=,y1y2=(x1+m)(x2+m)=x1x2+m(x1+x2)+m2,又·=-x1x2-y1y2+x+y=,故x1x2+y1y2=-,故2x1x2+m(x1+x2)+m2=-,即m2-1-m2+m2=-,得m2=,m=±.故选C.
5.(2018安徽芜湖质检)已知b2=a,则直线x-y+3=0被圆x2+y2-2ax-4by+a2+4b2-6=0截得的弦长的最大值为( )
A.1 B.
C.2 D.4
【答案】D
【解析】由已知可得(x-a)2+(y-2b)2=6,圆心为(a,2b),半径为,圆心(a,2b)到直线x-y+3=0的距离d=,弦长l=2×
=2×≤4,当且仅当b=1时取等号,故弦长的最大值为4.故选D.
6.(2018广东江门一模)已知点M(-2,0),N(2,0),若圆x2+y2-6x+9-r2=0(r>0)上存在点P(不同于点M,N),使得PM⊥PN,则实数r的取值范围是( )
A.(1,5) B.[1,5]
C.(1,3] D.[1,3]
【答案】A
【解析】将圆的方程化为标准方程得(x-3)2+y2=r2(r>0),当r=1时,(x-3)2+y2=1经过点N(2,0),圆(x-3)2+y2=r2(r>0)上不存在点P,使得PM⊥PN;当r=5时,(x-3)2+y2=25经过点M(-2,0),同理圆(x-3)2+y2=r2(r>0)上不存在点P,使得PM⊥PN.故选A.
7.(2018湖北八校联考)已知直线ax+by-6=0(a>0,b>0)被圆x2+y2-2x-4y=0截得的弦长为2 ,则ab的最大值为( )
A. B.4
C. D.9
【答案】C
【解析】x2+y2-2x-4y=0化成标准方程为(x-1)2+(y-2)2=()2,因为直线ax+by-6=0(a>0,b>0)被圆x2+y2-2x-4y=0截得的弦长为2,故直线ax+by-6=0(a>0,b>0)经过圆心(1,2),即a+2b=6.又6=a+2b≥2,即ab≤,当且仅当a=2b=3时取等号,故ab的最大值为.故选C.
8.(2018河南六市一模)若圆x2+(y-1)2=r2与曲线(x-1)y=1没有公共点,则半径r的取值范围是( )
A.(0,) B.
C.(0,) D.
【答案】C
【解析】取曲线上的点,其中a≠1,
则圆心(0,1)与点的距离d=
=
=
=≥,所以若圆与曲线无公共点,则0<r<.故选C.
二、填空题
9.(2019银川一中检测)过点M(1,2)的直线l与圆C:(x-3)2+(y-4)2=25交于A,B两点,C为圆心,当∠ACB最小时,直线l的方程是____________.
【答案】x+y-3=0
【解析】可求得点M(1,2)在圆内,当∠ACB最小时,直线l与CM垂直,又圆心为(3,4),则kCM==1,则kl=-1,故直线l的方程为y-2=-(x-1),整理得x+y-3=0.
10.(2018福州质检)若直线x-y+2=0与圆C:(x-3)2+(y-3)2=4相交于A、B两点,则·的值为__________.
【答案】0
【解析】由题意得点C的坐标为(3,3).由解得或可令A(3,5),
B(1,3),∴=(0,2),=(-2,0).∴·=0.
11.(2018洛阳模拟)已知过点(2,4)的直线l被圆C:x2+y2-2x-4y-5=0截得的弦长为6,则直线l的方程为__________.
【答案】x-2=0或3x-4y+10=0
【解析】圆C:x2+y2-2x-4y-5=0的圆心坐标为(1,2),半径为.因为过点(2,4)的直线l被圆C截得的弦长为6,所以圆心到直线l的距离为1.①当直线l的斜率不存在时,直线方程为x-2=0,满足圆心到直线的距离为1;②当直线l的斜率存在时,设其方程为y-4=k(x-2),即kx-y-2k+4=0,所以=1,解得k=,所求直线l的方程为3x-4y+10=0.故直线l的方程为x-2=0或3x-4y+10=0.
12.(2018湖南长沙一模)过点P(3,2)作圆O:x2+y2=4的切线,则切线的方程为________.
【答案】12x-5y-26=0或y-2=0
【解析】因为|OP|==,所以点P(3,2)在圆外.显然,斜率不存在时,直线与圆相离,故可设切线的方程为y-2=k(x-3),即kx-y+2-3k=0.又圆心为O(0,0),半径r=2,故圆心到切线的距离d==2,即|3k-2|=2,所以k=或k=0.故所求切线的方程为12x-5y-26=0或y-2=0.
三、解答题
13.(2018洛阳统考)已知圆S经过点A(7,8)和点B(8,7),圆心S在直线2x-y-4=0上.
(1)求圆S的方程;
(2)若直线x+y-m=0与圆S相交于C,D两点,且∠COD为钝角(O为坐标原点),求实数m的取值范围.
【解】(1)线段AB的中垂线方程为y=x,
由得
所以圆S的圆心为S(4,4),半径为|SA|=5.
故圆S的方程为(x-4)2+(y-4)2=25.
(2)由x+y-m=0变形得y=-x+m,代入圆S的方程,消去y并整理,得2x2-2mx+m2-8m+7=0.
令Δ=(-2m)2-8(m2-8m+7)>0,得8-5<m<8+5.设C,D的横坐标分别为x1,x2,则x1+x2=m,x1x2=.
依题意得·<0,即x1x2+(-x1+m)·(-x2+m)<0,即m2-8m+7<0,解得1<m<7.
故实数m的取值范围是{m|8-5<m<8+5}∩{m|1<m<7}={m|1<m<7}.