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- 2021-05-13 发布
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题能力训练16 直线与圆
一、能力突破训练
1.已知圆E经过三点A(0,1),B(2,0),C(0,-1),且圆心在x轴的正半轴上,则圆E的标准方程为( )
A.+y2= B.+y2=
C.+y2= D.+y2=
2.若直线x-2y-3=0与圆C:(x-2)2+(y+3)2=9交于E,F两点,则△ECF的面积为( )
A. B.2 C. D.
3.(2018全国Ⅲ,理6)已知直线x+y+2=0分别与x轴、y轴交于A,B两点,点P在圆(x-2)2+y2=2上,则△ABP面积的取值范围是( )
A.[2,6] B.[4,8]
C.[,3] D.[2,3]
4.已知实数a,b满足a2+b2-4a+3=0,函数f(x)=asin x+bcos x+1的最大值记为φ(a,b),则φ(a,b)的最小值是( )
A.1 B.2 C.+1 D.3
5.已知两条直线l1:x+ay-1=0和l2:2a2x-y+1=0.若l1⊥l2,则a= .
6.已知圆(x-a)2+(y-b)2=r2的圆心为抛物线y2=4x的焦点,且直线3x+4y+2=0与该圆相切,则该圆的方程为 .
7.已知圆C的圆心与抛物线y2=4x的焦点F关于直线y=x对称,直线4x-3y-2=0与圆C相交于A,B两点,且|AB|=6,则圆C的方程为 .
11
8.已知P是抛物线y2=4x上的动点,过点P作抛物线准线的垂线,垂足为点M,N是圆(x-2)2+(y-5)2=1上的动点,则|PM|+|PN|的最小值是 .
9.在平面直角坐标系xOy中,以坐标原点O为圆心的圆与直线x-y=4相切.
(1)求圆O的方程;
(2)若圆O上有两点M,N关于直线x+2y=0对称,且|MN|=2,求直线MN的方程;
(3)设圆O与x轴相交于A,B两点,若圆内的动点P使|PA|,|PO|,|PB|成等比数列,求的取值范围.
10.
已知圆O:x2+y2=4,点A(,0),以线段AB为直径的圆内切于圆O,记点B的轨迹为Γ.
(1)求曲线Γ的方程;
(2)直线AB交圆O于C,D两点,当B为CD的中点时,求直线AB的方程.
11.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|.
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二、思维提升训练
12.在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,动点P在以点C为圆心且与BD相切的圆上.若=λ+μ,则λ+μ的最大值为( )
A.3 B.2 C. D.2
13.已知点A(-1,0),B(1,0),C(0,1),直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分,则b的取值范围是( )
A.(0,1) B.
C. D.
14.在平面直角坐标系xOy中,A(-12,0),B(0,6),点P在圆O:x2+y2=50上.若≤20,则点P的横坐标的取值范围是 .
15.已知直线l:mx+y+3m-=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.若|AB|=2,则|CD|= .
16.
如图,在平面直角坐标系xOy中,已知以M为圆心的圆M:x2+y2-12x-14y+60=0及其上一点A(2,4).
(1)设圆N与x轴相切,与圆M外切,且圆心N在直线x=6上,求圆N的标准方程;
(2)设平行于OA的直线l与圆M相交于B,C两点,且BC=OA,求直线l的方程;
(3)设点T(t,0)满足:存在圆M上的两点P和Q,使得,求实数t的取值范围.
11
17.已知以点C(t∈R,t≠0)为圆心的圆与x轴交于点O,A,与y轴交于点O,B,其中O为原点.
(1)求证:△AOB的面积为定值;
(2)设直线2x+y-4=0与圆C交于点M,N,若|OM|=|ON|,求圆C的方程;
(3)在(2)的条件下,设P,Q分别是直线l:x+y+2=0和圆C上的动点,求|PB|+|PQ|的最小值及此时点P的坐标.
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专题能力训练16 直线与圆
一、能力突破训练
1.C 解析 因为圆心在x轴的正半轴上,排除B;代入点A(0,1),排除A,D.故选C.
2.B 解析 由题意,圆心为C(2,-3),半径为r=3,则△ECF的高h=d=,底边长为l=2=2=4,所以S△ECF=4=2,故选B.
3.A 解析 设圆心到直线AB的距离d==2
点P到直线AB的距离为d'.
易知d-r≤d'≤d+r,即d'≤3
又AB=2,∴S△ABP=|AB|·d'=d',
∴2≤S△ABP≤6.
4.B 解析 由题意知φ(a,b)=+1,且(a,b)满足a2+b2-4a+3=0,即(a,b)在圆C:(a-2)2+b2=1上,圆C的圆心为(2,0),半径为1,表示圆C上的动点(a,b)到原点的距离,最小值为1,所以φ(a,b)的最小值为2.故选B.
5.0或 解析 当a=0时,l1⊥l2;当a≠0时,由-2a2=-1,解得a=,所以a=0或a=
6.(x-1)2+y2=1 解析 因为抛物线y2=4x的焦点坐标为(1,0),所以a=1,b=0.又根据=1=r,所以圆的方程为(x-1)2+y2=1.
7.x2+(y-1)2=10 解析 抛物线y2=4x的焦点F(1,0)关于直线y=x的对称点C(0,1)是圆心,C到直线4x-3y-2=0的距离d==1.
∵圆截直线4x-3y-2=0的弦长为6,
∴圆的半径r=
∴圆方程为x2+(y-1)2=10.
11
8-1 解析 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),圆(x-2)2+(y-5)2=1的圆心为C(2,5),根据抛物线的定义可知点P到准线的距离等于点P到焦点的距离,进而推断出当P,C,F三点共线时,点P到点C的距离与点P到抛物线的焦点距离之和的最小值为|FC|=,故|PM|+|PN|的最小值是|FC|-1=-1.
9.解 (1)依题意,圆O的半径r等于原点O到直线x-y=4的距离,
即r==2.所以圆O的方程为x2+y2=4.
(2)由题意,可设直线MN的方程为2x-y+m=0.
则圆心O到直线MN的距离d=
由垂径定理,得+()2=22,即m=±
所以直线MN的方程为2x-y+=0或2x-y-=0.
(3)设P(x,y),由题意得A(-2,0),B(2,0).
由|PA|,|PO|,|PB|成等比数列,
得=x2+y2,
即x2-y2=2.
因为=(-2-x,-y)·(2-x,-y)=2(y2-1),
且点P在圆O内,所以由此得0≤y2<1.所以的取值范围为[-2,0).
10.解 (1)设AB的中点为M,切点为N,连接OM,MN,则|OM|+|MN|=|ON|=2,|AB|=|ON|-(|OM|-|MN|)=2-|OM|+|AB|,即|AB|+2|OM|=4.
取点A关于y轴的对称点A',连接A'B,
则|A'B|=2|OM|,所以|AB|+2|OM|=|AB|+|A'B|=4>|A'A|.
所以点B的轨迹是以A',A为焦点,长轴长为4的椭圆.其中,a=2,c=,b=1,故曲线Γ的方程为+y2=1.
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(2)因为B为CD的中点,所以OB⊥CD,
则设B(x0,y0),
则x0(x0-)+=0.
又=1,解得x0=,y0=±
则kOB=±,kAB=,则直线AB的方程为y=±(x-),
即x-y-=0或x+y-=0.
11.解 (1)由题设,可知直线l的方程为y=kx+1.
因为l与C交于两点,所以<1.
解得0)与x轴的交点为M,由-0可得点M在射线OA上.
设直线和BC的交点为N,又直线BC的方程为x+y=1,
11
则由可得点N的坐标为
①若点M和点A重合,则点N为线段BC的中点,则-=-1,且,解得a=b=
②若点M在点O和点A之间,则点N在点B和点C之间,由题意可得△NMB的面积等于,即|MB|·yN=,即,解得a=>0,则b<
③若点M在点A的左侧,则-<-1,b>a,设直线y=ax+b和AC的交点为P,则由求得点P的坐标为,
此时,NP=
=
=,
此时,点C(0,1)到直线y=ax+b的距离为,
由题意可得,△CPN的面积等于,
即,
化简,得2(1-b)2=|a2-1|.
由于此时01-,
综合以上可得,b=符合题意,且b<,b>1-,即b的取值范围是
14.[-5,1] 解析 设P(x,y),由20,易得x2+y2+12x-6y≤20.
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把x2+y2=50代入x2+y2+12x-6y≤20得2x-y+5≤0.
由可得由2x-y+5≤0表示的平面区域及P点在圆上,可得点P在圆弧EPF上,所以点P横坐标的取值范围为[-5,1].
15.4 解析 因为|AB|=2,且圆的半径R=2,
所以圆心(0,0)到直线mx+y+3m-=0的距离为=3.
由=3,解得m=-
将其代入直线l的方程,得y=x+2,即直线l的倾斜角为30°.
由平面几何知识知在梯形ABDC中,
|CD|==4.
16.解
圆M的标准方程为(x-6)2+(y-7)2=25,所以圆心M(6,7),半径为5.
(1)由圆心N在直线x=6上,可设N(6,y0).
因为圆N与x轴相切,与圆M外切,所以0r,此时不满足直线与圆相交,舍去,故圆C的方程为(x-2)2+(y-1)2=5.
(3)解 点B(0,2)关于直线x+y+2=0的对称点为B'(-4,-2),则|PB|+|PQ|=|PB'|+|PQ|≥|B'Q|.
又点B'到圆上点Q的最短距离为|B'C|-r==3=2,
所以|PB|+|PQ|的最小值为2,直线B'C的方程为y=x,则直线B'C与直线x+y+2=0的交点P的坐标为
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