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- 2021-06-10 发布
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第 20 练 直线与圆[小题提速练]
[明晰考情] 1.命题角度: 求直线(圆)的方程、点到直线的距离、直线与圆的位置关系判断、简单的弦长与切线问题.2.题目难度:中低档难度.
考点一 直线的方程
方法技巧 (1)解决直线方程问题,要充分利用数形结合思想,养成边读题边画图分析的习惯.
(2)求直线方程时应根据条件选择合适的方程形式利用待定系数法求解,同时要考虑直线斜率不存在的情况是否符合题意.
(3)求解两条直线平行的问题时,在利用A1B2-A2B1=0建立方程求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的可能性.
1.已知直线l1:mx+y+1=0,l2:(m-3)x+2y-1=0,则“m=1”是“l1⊥l2”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案 A
解析 “l1⊥l2”的充要条件是“m(m-3)+1×2=0⇔m=1或m=2”,因此“m=1”是“l1⊥l2”的充分不必要条件.
2.已知A(1,2),B(2,11),若直线y=x+1(m≠0)与线段AB相交,则实数m的取值范围是( )
A.[-2,0)∪[3,+∞) B.(-∞,-1]∪(0,6]
C.[-2,-1]∪[3,6] D.[-2,0)∪(0,6]
答案 C
解析 由题意得,两点A(1,2),B(2,11)分布在直线y=x+1(m≠0)的两侧(或其中一点在直线上),
∴≤0,
解得-2≤m≤-1或3≤m≤6,故选C.
3.过点P(2,3)的直线l与x轴,y轴正半轴分别交于A,B两点,O为坐标原点,则S△OAB的最小值为________.
答案 12
解析 依题意,设直线l的方程为+=1(a>0,b>0).
∵点P(2,3)在直线l上,
∴+=1,则ab=3a+2b≥2,
故ab≥24,当且仅当3a=2b(即a=4,b=6)时取等号.
因此S△AOB=ab≥12,即S△AOB的最小值为12.
4.若动点A,B分别在直线l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0上移动,则AB的中点M到原点的距离的最小值为________.
答案 3
解析 依题意知AB的中点M的集合是与直线l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0的距离都相等的直线,
则M到原点的距离的最小值为原点到该直线的距离,
设点M所在直线的方程为l:x+y+m=0,
根据平行线间的距离公式,得=,即|m+7|=|m+5|,解得m=-6,即l:x+y-6=0,根据点到直线的距离公式,得M到原点的距离的最小值为=3.
考点二 圆的方程
方法技巧 (1)直接法求圆的方程:根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程.
(2)待定系数法求圆的方程:设圆的标准方程或圆的一般方程,依据已知条件列出方程组,确定系数后得到圆的方程.
5.已知圆C与直线x-y=0及x-y-4=0都相切,圆心在直线x+y=0上,则圆C的标准方程为( )
A.(x+1)2+(y-1)2=2 B.(x-1)2+(y+1)2=2
C.(x-1)2+(y-1)2=2 D.(x+1)2+(y+1)2=2
答案 B
解析 设圆心坐标为(a,-a),
则=,即|a|=|a-2|,
解得a=1,
故圆心坐标为(1,-1),半径r==,故圆的标准方程为(x-1)2+(y+1)2=2.
6.圆心在曲线y=(x>0)上,且与直线2x+y+1=0相切的面积最小的圆的方程为( )
A.(x-1)2+(y-2)2=5 B.(x-2)2+(y-1)2=5
C.(x-1)2+(y-2)2=25 D.(x-2)2+(y-1)2=25
答案 A
解析 y=的导数y′=-,令-=-2,
得x=1(舍负),
平行于直线2x+y+1=0的曲线y=(x>0)的切线的切点的横坐标为1,代入曲线方程,得切点坐标为(1,2),以该点为圆心且与直线2x+y+1=0相切的圆的面积最小,此时圆的半径为=.
故所求圆的方程为(x-1)2+(y-2)2=5.
7.一个圆经过椭圆+=1的三个顶点,且圆心在x轴的正半轴上,则该圆的标准方程为______________.
答案 2+y2=
解析 由题意知,椭圆顶点的坐标为(0,2),(0,-2),(-4,0),(4,0).由圆心在x轴的正半轴上知,圆过顶点(0,2),(0,-2),(4,0).
设圆的标准方程为(x-m)2+y2=r2,
则有解得
所以圆的标准方程为2+y2=.
8.已知圆C关于y轴对称,经过点A(1,0),且被x轴分成的两段弧长之比为1∶2,则圆C的方程为____________.
答案 x2+2=
解析 因为圆C关于y轴对称,所以圆心C在y轴上,
可设C(0,b),
设圆C的半径为r,则圆C的方程为x2+(y-b)2=r2.
依题意,得解得
所以圆C的方程为x2+2=.
考点三 点、直线、圆的位置关系
方法技巧 (1)研究点、直线、圆的位置关系最常用的解题方法为几何法,
将代数问题几何化,利用数形结合思想解题.
(2)与弦长l有关的问题常用几何法,即利用圆的半径r,圆心到直线的距离d,及半弦长,构成直角三角形的三边,利用其关系来处理.
9.过点P(-3,1),Q(a,0)的光线经x轴反射后与圆x2+y2=1相切,则a的值为( )
A.- B. C. D.-
答案 A
解析 点P(-3,1)关于x轴的对称点为P′(-3,-1),由题意得直线P′Q与圆x2+y2=1相切,因为P′Q:x-(a+3)y-a=0,所以由=1,得a=-.
10.圆C与x轴相切于T(1,0),与y轴正半轴交于两点A,B,且|AB|=2,则圆C的标准方程为( )
A.(x-1)2+(y-)2=2
B.(x-1)2+(y-2)2=2
C.(x+1)2+(y+)2=4
D.(x-1)2+(y-)2=4
答案 A
解析 由题意得,圆C的半径为=,圆心坐标为(1,),∴圆C的标准方程为(x-1)2+(y-)2=2,故选A.
11.已知圆C1:(x-2)2+(y-3)2=1,圆C2:(x-3)2+(y-4)2=9,M,N分别是圆C1,C2上的动点,P为x轴上的动点,则|PM|+|PN|的最小值为________.
答案 5-4
解析 两圆的圆心均在第一象限,先求|PC1|+|PC2|的最小值,由点C1关于x轴的对称点C1′(2,-3),得(|PC1|+|PC2|)min=|C1′C2|=5,所以(|PM|+|PN|)min=5-(1+3)=5-4.
12.设抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.已知点C在l上,以C为圆心的圆与y轴的正半轴相切于点A.若∠FAC=120°,则圆的方程为________.
答案 (x+1)2+(y-)2=1
解析 由题意知该圆的半径为1,设圆心C(-1,a)(a>0),则A(0,a).
又F(1,0),所以=(-1,0),=(1,-a).
由题意知与的夹角为120°,
得cos 120°===-,
解得a=.
所以圆的方程为(x+1)2+(y-)2=1.
1.直线xcos θ+y+2=0的倾斜角α的取值范围是________.
答案 ∪
解析 设直线的斜率为k,则k=tan α=-cos θ.
因为-1≤cos θ≤1,所以-≤-cos θ≤.
所以-≤tan α≤.
①当0≤tan α≤时,0≤α≤;
②当-≤tan α<0时,≤α<π.
故此直线的倾斜角α的取值范围是∪.
2.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 当l斜率不存在时,符合题意;
当l斜率存在时,设l:y=k(x-2)+4,
C:(x-1)2+(y-2)2=10.
由题意可得2+2=10,
解得k=,此时l:3x-4y+10=0.
综上,直线l的方程是x-2=0或3x-4y+10=0.
3.由直线y=x+1上的一点向圆(x-3)2+y2=1引切线,则切线长的最小值为________.
答案
解析 如图所示,设直线上一点P,切点为Q,圆心为M,则|PQ|即为切线长,MQ为圆M
的半径,长度为1,|PQ|==,
要使|PQ|最小,即求|PM|的最小值,此题转化为求直线y=x+1上的点到圆心M的最小距离,设圆心到直线y=x+1的距离为d,则d==2.
所以|PM|的最小值为2.
所以|PQ|=≥=.
解题秘籍 (1)直线倾斜角的范围是[0,π),要根据图形结合直线和倾斜角的关系确定倾斜角或斜率范围.
(2)求直线的方程时,不要忽视直线平行于坐标轴和直线过原点的情形.
(3)和圆有关的最值问题,要根据图形分析,考虑和圆心的关系.
1.已知命题p:“m=-1”,命题q:“直线x-y=0与直线x+m2y=0互相垂直”,则命题p是命题q的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案 A
解析 “直线x-y=0与直线x+m2y=0互相垂直”的充要条件是1×1+(-1)·m2=0⇔m=±1.
∴命题p是命题q的充分不必要条件.
2.两条平行线l1,l2分别过点P(-1,2),Q(2,-3),它们分别绕P,Q旋转,但始终保持平行,则l1,l2之间距离的取值范围是( )
A.(5,+∞) B.(0,5]
C.(,+∞) D.(0,]
答案 D
解析 当PQ与平行线l1,l2垂直时,|PQ|为平行线l1,l2间的距离的最大值,为=,
∴l1,l2之间距离的取值范围是(0,].故选D.
3.已知过点P(2,2)的直线与圆(x-1)2+y2=5相切,且与直线ax-y+1=0垂直,则a等于( )
A.- B.1
C.2 D.
答案 C
解析 由切线与直线ax-y+1=0垂直,得过点P(2,2)与圆心(1,0)的直线与直线ax-y+1=0平行,所以=a,解得a=2.
4.若直线x-y+m=0被圆(x-1)2+y2=5截得的弦长为2,则m的值为( )
A.1 B.-3
C.1或-3 D.2
答案 C
解析 ∵圆(x-1)2+y2=5的圆心C(1,0),半径r=,
又直线x-y+m=0被圆截得的弦长为2.
∴圆心C到直线的距离d==,
∴=,
∴m=1或m=-3.
5.已知三点A(1,0),B(0,),C(2,),则△ABC外接圆的圆心到原点的距离为( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 设圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
∴
∴
∴△ABC外接圆的圆心为,
∴圆心到原点的距离d= =.
6.已知圆C:(x-1)2+y2=25,则过点P(2,-1)的圆C的所有弦中,以最长弦和最短弦为对角线的四边形的面积是( )
A.10 B.9
C.10 D.9
答案 C
解析 易知最长弦为圆的直径10,
又最短弦所在直线与最长弦垂直,
且|PC|=,
∴最短弦的长为2=2=2,
故所求四边形的面积S=×10×2=10.
7.已知圆的方程为x2+y2-4x-6y+11=0,直线l:x+y-t=0,若圆上有且只有两个不同的点到直线l的距离等于,则参数t的取值范围为( )
A.(2,4)∪(6,8) B.(2.4]∪[6,8)
C.(2,4) D.(6,8)
答案 A
解析 把x2+y2-4x-6y+11=0变形为(x-2)2+(y-3)2=2,所以圆心坐标为(2,3),半径为,
则<<+,
解得2