2020届高三数学一轮复习 圆的方程巩固与练习
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课后限时集训(四十四)(建议用时:60分钟) A 组 基础达标一、选择题1.圆心在y 轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程是( ) A .x 2+(y -2)2=1 B .x 2+(y +2)2=1 C .(x -1)2+(y -3)2=1 D .x 2+(y -3)2=1A [设圆心为(0,a ), 则1-02+2-a2=1,解得a =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.故选A .]2.方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-2)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫23,+∞ B .⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,0C .(-2,0)D .⎝⎛⎭⎪⎫-2,23 D [方程化简为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +a 22+(y +a )2=1-a -3a 24表示圆,则1-a -3a 24>0,解得-2<a <23.]3.(2019·广东六校模拟)圆(x -2)2+y 2=4关于直线y =33x 对称的圆的方程是( ) A .(x -3)2+(y -1)2=4 B .(x -2)2+(y -2)2=4 C .x 2+(y -2)2=4 D .(x -1)2+(y -3)2=4 D [设所求圆的圆心为(a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧b 2=33×a +22,b a -2=-3,∴⎩⎨⎧a =1,b =3,∴圆的方程为(x -1)2+(y -3)2=4.]4.(2019·湖南长沙模拟)圆x 2+y 2-2x -2y +1=0上的点到直线x -y =2距离的最大值是( )A .1+ 2B .2C .1+22D .2+2 2A [将圆的方程化为(x -1)2+(y -1)2=1,圆心坐标为(1,1),半径为1,则圆心到直线x -y =2的距离d =|1-1-2|2=2,故圆上的点到直线x -y =2距离的最大值为d +1=2+1,选A .]5.(2019·山西晋中模拟)半径为2的圆C 的圆心在第四象限,且与直线x =0和x +y =22均相切,则该圆的标准方程为( )A .(x -1)2+(y +2)2=4 B .(x -2)2+(y +2)2=2 C .(x -2)2+(y +2)2=4 D .(x -22)2+(y +22)2=4C [设圆心坐标为(2,-a )(a >0),则圆心到直线x +y =22的距离d =|2-a -22|2=2,所以a =2,所以该圆的标准方程为(x -2)2+(y +2)2=4,故选C .]二、填空题6.圆C 的圆心在x 轴上,并且经过点A (-1,1),B (1,3),若M (m ,6)在圆C 内,则m 的取值范围为________.(0,4) [设圆心为C (a,0),由|CA |=|CB |得 (a +1)2+12=(a -1)2+32.所以a =2. 半径r =|CA |=2+12+12=10.故圆C 的方程为(x -2)2+y 2=10.由题意知(m -2)2+(6)2<10,解得0<m <4.]7.若圆C 经过坐标原点和点(4,0),且与直线y =1相切,则圆C 的方程是________.(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=254[由已知可设圆心为(2,b ),由22+b 2=(1-b )2=r 2,得b =-32,r 2=254.故圆C 的方程为(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=254.]8.(2018·宜昌模拟)已知圆C :x 2+y 2+kx +2y =-k 2,当圆C 的面积取最大值时,圆心C 的坐标为________.(0,-1) [圆C 的方程可化为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +k 22+(y +1)2=-34k 2+1.所以,当k =0时圆C 的面积最大,此时圆C 坐标为(0,-1).]三、解答题9.求适合下列条件的圆的方程.(1)圆心在直线y =-4x 上,且与直线l :x +y -1=0相切于点P (3,-2); (2)过三点A (1,12),B (7,10),C (-9,2).[解] (1)法一:设圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,则有⎩⎪⎨⎪⎧b =-4a ,3-a 2+-2-b 2=r 2,|a +b -1|2=r ,解得a =1,b =-4,r =2 2. 所以圆的方程为(x -1)2+(y +4)2=8.法二:过切点且与x +y -1=0垂直的直线为y +2=x -3,与y =-4x 联立可求得圆心为(1,-4).所以半径r =1-32+-4+22=22,所以所求圆的方程为(x -1)2+(y +4)2=8.(2)设圆的一般方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0), 则⎩⎪⎨⎪⎧1+144+D +12E +F =0,49+100+7D +10E +F =0,81+4-9D +2E +F =0.解得D =-2,E =-4,F =-95.所以所求圆的方程为x 2+y 2-2x -4y -95=0.10.如图,等腰梯形ABCD 的底边AB 和CD 长分别为6和26,高为3. (1)求这个等腰梯形的外接圆E 的方程;(2)若线段MN 的端点N 的坐标为(5,2),端点M 在圆E 上运动,求线段MN 的中点P 的轨迹方程.[解] (1)由已知可知A (-3,0),B (3,0),C (6,3),D (-6,3),设圆心E (0,b ). 由|EB |=|EC |,得(0-3)2+(b -0)2=(0-6)2+(b -3)2, 解得b =1,r 2=(0-3)2+(1-0)2=10, 所以圆的方程为x 2+(y -1)2=10.(2)设P (x ,y ),由已知得M (2x -5,2y -2), 代入x 2+(y -1)2=10, 得(2x -5)2+(2y -3)2=10,化简得⎝ ⎛⎭⎪⎫x -522+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=52.B 组 能力提升1.点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点轨迹方程是( ) A .(x -2)2+(y +1)2=1 B .(x -2)2+(y +1)2=4 C .(x +4)2+(y -2)2=4D .(x +2)2+(y -1)2=1A [设M (x 0,y 0)为圆x 2+y 2=4上任一点,PM 中点为Q (x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =x 0+42,y =y 0-22,∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y +2.代入圆的方程得(2x -4)2+(2y +2)2=4, 即(x -2)2+(y +1)2=1.]2.(2019·辽宁锦州月考)如果圆(x -a )2+(y -a )2=8上总存在到原点的距离为2的点,则实数a 的取值范围是( )A .(-3,-1)∪(1,3)B .(-3,3)C .[-1,1]D .[-3,-1]∪[1,3]D [圆(x -a )2+(y -a )2=8的圆心(a ,a )到原点的距离为|2a |,半径r =22,由圆(x -a )2+(y -a )2=8上总存在点到原点的距离为2,得22-2≤|2a |≤22+2,∴1≤|a |≤3,解得1≤a ≤3或-3≤a ≤-1.∴实数a 的取值范围是[-3,-1]∪[1,3].故选D.]3.已知点P (2,2),圆C :x 2+y 2-8y =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,则点M 的轨迹方程为________.(x -1)2+(y -3)2=2 [圆C 的方程可化为x 2+(y -4)2=16,所以圆心为C (0,4),半径为4.设M (x ,y ),则CM →=(x ,y -4),MP →=(2-x,2-y ).由题设知CM →·MP →=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,所以点M 的轨迹方程是(x -1)2+(y -3)2=2.]4.已知以点C ⎝⎛⎭⎪⎫t ,2t (t ∈R ,t ≠0)为圆心的圆与x 轴交于点O 和点A ,与y 轴交于点O和点B ,其中O 为原点.(1)求证:△OAB 的面积为定值;(2)设直线y =-2x +4与圆C 交于点M ,N ,若|OM |=|ON |,求圆C 的方程. [解] (1)因为圆C 过原点O ,所以|OC |2=t 2+4t2.设圆C 的方程是(x -t )2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -2t 2=t 2+4t 2,令x =0,得y 1=0,y 2=4t;令y =0,得x 1=0,x 2=2t ,所以S △OAB =12|OA |·|OB |=12×|2t |×⎪⎪⎪⎪⎪⎪4t =4,即△OAB 的面积为定值. (2)因为|OM |=|ON |,|CM |=|CN |, 所以OC 垂直平分线段MN . 因为k MN =-2,所以k OC =12.所以2t =12t ,解得t =2或t =-2.当t =2时,圆心C 的坐标为(2,1),|OC |=5, 此时,C 到直线y =-2x +4的距离d =15<5,圆C 与直线y =-2x +4相交于两点. 符合题意,此时,圆C 的方程为(x -2)2+(y -1)2=5. 当t =-2时,圆心C 的坐标为(-2,-1), |OC |=5,此时C 到直线y =-2x +4的距离d =95> 5. 圆C 与直线y =-2x +4不相交, 所以t =-2不符合题意,舍去. 所以圆C 的方程为(x -2)2+(y -1)2=5. 即为x 2+y 2-4x -2y =0.。
4.(20xx·沈阳二模)直线x-3y+3=0与圆(x-1)2+(y-3)2=10相交所得弦长为( A )(A) (B) (C)4 (D)3解析:圆(x-1)2+(y-3)2=10的圆心坐标为(1,3),半径r=,圆心到直线x-3y+3=0的距离d==,弦长为2=.故选A.5.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( A )(A)5-4 (B)-1(C)6-2 (D)解析:圆C1,C2的图象如图所示.设P是x轴上任意一点,则|PM|的最小值为|PC1|-1,同理|PN|的最小值为|PC2|-3,则|PM|+|PN|的最小值为|PC1|+|PC2| -4.作C1关于x轴的对称点C1′(2,-3),连接C1′C2,与x轴交于点P,连接PC1,可知|PC1|+|PC2|的最小值为|C1′C2|,则|PM|+|PN|的最小值为5-4.故选A.6.点P(4,-2)与圆x2+y2=4上任一点连线的中点轨迹方程是( A )(A)(x-2)2+(y+1)2=1 (B)(x-2)2+(y+1)2=4(C)(x+4)2+(y-2)2=4 (D)(x+2)2+(y-1)2=1解析:设M(x0,y0)为圆x2+y2=4上任一点,PM中点为Q(x,y),则所以代入圆的方程得(2x-4)2+(2y+2)2=4,即(x-2)2+(y+1)2=1.故选A.7.(20xx·东××区调研)当方程x2+y2+kx+2y+k2=0所表示的圆的面积取最大值时,直线y=(k-1)x+2的倾斜角α= .解析:由题意知,圆的半径r==≤1,当半径r取最大值时,圆的面积最大,此时k=0,r=1,所以直线方程为y=-x+2,则有tan α=-1,又α∈[0,π),故α=.=(2-x,2-y),。
课时规范练46 圆的方程基础巩固组1.(2018河北涞水月考,5)圆x2+y2-(4m+2)x-2my+4m2+4m+1=0的圆心在直线x+y-4=0上,则圆的面积为()A.9πB.πC.2πD.由m的值而定2.已知点A(-4,-5),B(6,-1),则以线段AB为直径的圆的方程为()A.(x+1)2+(y-3)2=29B.(x-1)2+(y+3)2=29C.(x+1)2+(y-3)2=116D.(x-1)2+(y+3)2=1163.(2018四川阆中中学期中,4)若点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,则a的取值范围是()A.-1<a<1B.0<a<1C.a<-1或a>1D.a=±14.(2018贵州凯里期末,6)设圆x2+y2-4x+4y+7=0上的动点P到直线x+y-4=0的距离为d,则d的取值范围是()A.[0,3]B.[2,4]C.[3,5]D.[4,6]5.(2018甘肃兰州诊断,7)半径为2的圆C的圆心在第四象限,且与直线x=0和x+y=2均相切,则该圆的标准方程为()A.(x-1)2+(y+2)2=4B.(x-2)2+(y+2)2=2C.(x-2)2+(y+2)2=4D.(x-2)2+(y+2)2=46.已知直线l:x+my+4=0,若曲线x2+y2+2x-6y+1=0上存在两点P,Q关于直线l对称,则m的值为()A.2B.-2C.1D.-17.在平面直角坐标系xOy中,以点(1,0)为圆心且与直线mx-y-2m-1=0(m∈R)相切的所有圆中,半径最大的圆的标准方程为.8.若直线l:2ax-by+2=0(a>0,b>0)与x轴相交于点A,与y轴相交于点B,被圆x2+y2+2x-4y+1=0截得的弦长为4,则|OA|+|OB|(O为坐标原点)的最小值为.9.已知等腰三角形ABC,其中顶点A的坐标为(0,0),底边的一个端点B的坐标为(1,1),则另一个端点C的轨迹方程为.10.已知圆M与y轴相切,圆心在直线y=x上,并且在x轴上截得的弦长为2,则圆M的标准方程为.综合提升组11.设点M(x0,1),若在圆O:x2+y2=1上存在点N,使得∠OMN=45°,则x0的取值范围是()A.[-1,1]B.-C.[-]D.-12.已知点P在圆x2+y2=1上,点A的坐标为(-2,0),O为原点,则的最大值为.13.已知M为圆C:x2+y2-4x-14y+45=0上任意一点,且点Q(-2,3).(1)求|MQ|的最大值和最小值;(2)若M(m,n),求的最大值和最小值.14.已知圆C:x2+y2+2x-4y+3=0.(1)若圆C的切线在x轴和y轴上的截距相等,求此切线的方程;(2)从圆C外一点P(x1,y1)向该圆引一条切线,切点为M,O为坐标原点,且有|PM|=|PO|,求使|PM|取得最小值时点P的坐标.创新应用组15.(2018安徽定远重点中学月考,16)如图所示,边长为1的正方形PABC沿x轴滚动,点B恰好经过原点.设顶点P(x,y)的轨迹方程是y=f(x),则对函数y=f(x)有下列判断:①若-2≤x≤2,则函数y=f(x)是偶函数;②对任意的x∈R,都有f(x+2)=f(x-2);③函数y=f(x)在区间[2,3]上单调递减;④函数y=f(x)在区间[4,6]上是减函数.其中判断正确的序号是.(写出所有正确结论的序号)16.已知平面区域恰好被面积最小的圆C:(x-a)2+(y-b)2=r2及其内部所覆盖,则圆C的方程为.参考答案课时规范练46 圆的方程1.B∵圆的方程是x2+y2-(4m+2)x-2my+4m2+4m+1=0,∴圆心坐标是(2m+1,m),∵圆心在直线x+y-4=0上,∴2m+1+m-4=0,解得m=1,∴圆的方程是x2+y2-6x-2y+9=0,即(x-3)2+(y-1)2=1,∴半径r=1,圆的面积S=πr2=π,故选B.2.B由题意知以线段AB为直径的圆的圆心为点,,即(1,-3),其半径为=,故以线段AB为直径的圆的方程是(x-1)2+(y+3)2=29.故选B.3.A∵点(1,1)在圆(x-a)2+(y+a)2=4的内部,∴(1-a)2+(1+a)2<4,解得-1<a<1.故选A.4.C由题得圆的标准方程为(x-2)2+(y+2)2=1,所以圆心坐标为(2,-2),半径为1.所以圆心到已知直线的距离为=4,所以动点P到已知直线的最短距离为4-1=3,最大距离为4+1=5,故选C.5.C设圆心坐标为(2,-a)(a>0),则圆心到直线x+y=2的距离d==2,所以a=2,所以圆C的标准方程为(x-2)2+(y+2)2=4.6.D曲线x2+y2+2x-6y+1=0是圆(x+1)2+(y-3)2=9,若圆(x+1)2+(y-3)2=9上存在两点P,Q关于直线l 对称,则直线l:x+my+4=0过圆心(-1,3),所以-1+3m+4=0,解得m=-1,故选D.7.(x-1)2+y2=2由mx-y-2m-1=0,可得m(x-2)=y+1,由m∈R知该直线过定点(2,-1),从而点(1,0)与直线mx-y-2m-1=0的距离的最大值为=.故所求圆的标准方程为(x-1)2+y2=2.8.3+2由题意可得圆的标准方程为(x+1)2+(y-2)2=4,其圆心为(-1,2),半径为2,而直线l被圆截得的弦长为4,所以直线过圆心,所以a+b=1,又A-,0,B0, ,所以|OA|+|OB|=+=+(a+b)≥=3+2,当且仅当b=a时等号成立.9.x2+y2=2(除去点(1,1)和点(-1,-1))设C(x,y),根据在等腰三角形中|AB|=|AC|,可得(x-0)2+(y-0)2=(1-0)2+(1-0)2,即x2+y2=2.考虑到A,B,C三点要构成三角形,因此点C不能为(1,1)和(-1,-1).所以点C的轨迹方程为x2+y2=2(除去点(1,1)和点(-1,-1)).10.(x-2)2+(y-1)2=4或(x+2)2+(y+1)2=4设圆M的标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,由题意可得解得或所以圆M的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=4或(x+2)2+(y+1)2=4.11.A如图所示,设点A(0,1)关于直线OM的对称点为P,则点P在圆O上,且MP与圆O相切,而点M在直线y=1上运动,圆上存在点N使∠OMN=45°,则∠OMN≤∠OMP=∠OMA,∴∠OMA≥45°,∴∠AOM≤45°.当∠AOM=45°时,x0=±1.∴结合图像知,当∠AOM≤45°时,-1≤x0≤1,∴x0的取值范围为[-1,1].12.6方法1:设P(cos α,sin α),α∈R,则=(2,0),=(cos α+2,sin α),·=2cos α+4.当α=2kπ,k∈Z时,2cos α+4取得最大值,最大值为6.故·的最大值为6.方法2:设P(x,y),x2+y2=1,-1≤x≤1,=(2,0),=(x+2,y),·=2x+4,故·的最大值为6.13.解 (1)由圆C:x2+y2-4x-14y+45=0,可得(x-2)2+(y-7)2=8,所以圆心C的坐标为(2,7),半径r=2.又|QC|==4>2,所以点Q在圆C外,所以|MQ|max=4+2=6,|MQ|min=4-2=2.(2)由题意可知表示直线MQ的斜率,设直线MQ的方程为y-3=k(x+2),即kx-y+2k+3=0,则=k.因为直线MQ与圆C有交点,所以≤2,所以2-≤k≤2+,所以的最大值为2+,最小值为2-.14.解 (1)将圆C的方程配方,得(x+1)2+(y-2)2=2.①当切线在两坐标轴上的截距为零时,设切线方程为y=kx,由=,得k=2±,∴切线方程为y=(2±)x.②当切线在两坐标轴上的截距不为零时,设切线方程为x+y-a=0(a≠0),由=,得|a-1|=2,即a=-1或a=3.∴切线方程为x+y+1=0或x+y-3=0.综上,圆的切线方程为y=(2+)x或y=(2-)x或x+y+1=0或x+y-3=0.(2)由|PO|=|PM|,得+=(x1+1)2+(y1-2)2-2,整理得2x1-4y1+3=0,即点P在直线l:2x-4y+3=0上.当|PM|取最小值时,|PO|取最小值,此时直线PO⊥l,∴直线PO的方程为2x+y=0.解方程组得点P的坐标为-,.15.①②④当-2≤x≤-1,点P的轨迹是以A为圆心,半径为1的圆,当-1≤x≤1时,点P的轨迹是以B为圆心,半径为的圆,当1≤x≤2时,点P的轨迹是以C为圆心,半径为1的圆,当3≤x≤4时,点P的轨迹是以A为圆心,半径为1的圆,∴函数y=f(x)的周期是4.画出函数y=f(x)的部分图像如图所示.①根据图像的对称性可知函数y=f(x)是偶函数,∴①正确.②由图像可知函数的周期是4.∴②正确.③函数y=f(x)在区间[2,3]上单调递增,∴③错误.④函数y=f(x)在区间[4,6]上是减函数,∴④正确.故答案为①②④.16.(x-2)2+(y-1)2=5由题意知,此平面区域表示的是以O(0,0),P(4,0),Q(0,2)所构成的三角形及其内部,所以覆盖它且面积最小的圆是其外接圆.因为△OPQ为直角三角形,所以圆心为斜边PQ的中点(2,1),半径r==,所以圆C的方程为(x-2)2+(y-1)2=5.。
解析几何(3)圆的方程1、已知点(2,0),(0,2)A B ,点M 是圆22220x y x y +++=上的动点,则点M 到直线AB 的距离的最小值为( )A .2 BC .2D . 2、若方程220x y x y m -++=+表示一个圆,则m 的取值范围是( )A .12m <B .2m <C .12m ≤ D .2m ≤ 3、已知圆的方程22290x y ax +++=圆心坐标为()5,0,则它的半径为( )A. 3?C. 5D. 44、圆()222224121600x y ax ay a a +-++=<的周长等于( )A. aB. a -C. 22a πD. a5、如果把一个平面区域内两点间的距离的最大值称为此区域的直径,那么曲线422x y +=围成的平面区域的直径为( )6、以为()1,1A -圆心且与直线20x y +-=相切的圆的方程为( )A. ()()221+1=4x y -+B. ()()221+1=2x y -+C. ()()22+1-1=4x y +D. ()()22+1-1=2x y +7、已知圆的半径为2,圆心在x 轴的正半轴上,且与直线3440x y ++=相切,则圆的方程是( )A. 2240x y x +-=B. 2240x y x ++=C. 22230x y x +--=D. 22230x y x ++-=8、若一动圆的圆心在抛物线216x y =上,且与直线40y +=相切,则此圆恒过定点( )A. ()0,8-B. (0,4)C. (0,4)-D. ()0,89、已知点()()5,0,1,3A B ---,若圆()222:0C x y r r +=>上恰有两点,M N ,使得MAB ∆和NAB ∆的面积均为5,则r 的取值范围是( )A. (B. (1,5)C. ()2,5D. ( 10、若,x y 满足222420? 0x y x y +-+-=,则22x y +的最小值是( )5B. 5-C. 30-D.无法确定11、已知R a ∈,方程222(2)4850a x a y x y a +++++=表示圆,则圆心坐标是________,半径是________.12、已知直线240x y +-=和坐标轴交于A 、B 两点, O 为原点,则经过,,O A B 三点的圆的方程为__________.13、若直线:1l ax by +=与圆22:1C x y +=有两个不同交点,则点(),P a b 与圆C 的位置关系是__________(点在圆内、圆上或圆外)14、圆22:2210O x y x y +--+=上的动点 Q 到直线:3480l x y ++=的距离的最大值是__________.15、已知圆22:1O x y +=和定点()3,2T ,由圆O 外一动点(),P x y 向圆O 引切线PQ ,切 点为Q ,且满足PQ PT =.1.求证:动点P 在定直线上;2.求线段PQ 长的最小值并写出此时点P 的坐标.答案以及解析1答案及解析:答案:B解析:2答案及解析:答案:A解析:2211()40m -+->,12m ∴<.3答案及解析:答案:D解析:由题得252a -=,5a ∴=-842==,故答案为:D 点睛:(1)本题主要考查圆的一般方程,意在考查学生对该基础知识的掌握能力.(2) 当2240D E F +->时, 220x y Dx Ey F ++++=表示圆心为,22D E ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,半径为2的圆.4答案及解析:答案:B解析:原方程配方得()()22232x a y a a -++=.∵0a <,∴半径r =.∴圆的周长为()2πa ⨯=-.5答案及解析:答案:B解析:6答案及解析:答案:B解析:7答案及解析:答案:A解析:解:因为圆的半径为2,圆心在x 轴的正半轴上设为(a,0),a>0,那么利用与直线相切,点到直线的距离公式得到为a=2,故圆的方程是,选A8答案及解析:答案:B解析:9答案及解析:答案:B解析:10答案及解析:答案:C解析:设(),P x y 是圆22:24200C x y x y +-+-=上一点.配方,得()()221?2? 25x y -++=,圆心坐标为()1,2C -,半径5r =.=,则线段PO 最短.如图,当点,,P O C 在同一直线上时,min 55PO PC OC =-==,即()22min 30x y +=-.11答案及解析:答案:();2,45--解析:由题意22a a =+, 1a =-或2, 1a =-时方程为224850x y x y +++-=,即22(2)(4)25x y +++=,圆心为(2,4)--,半径为5,2a =时方程为224448100x y x y ++++=,2215()(1)24x y +++=-不表示圆.12答案及解析:答案:22(2)(1)5x y -+-=解析:13答案及解析:答案:点在圆外解析:直线:1l ax by +=与圆22:1C x y +=有两个不同交点, 则2211a b<+,∴221a b +>,点(),P a b 在圆C 外部,故选C.14答案及解析:答案:4解析:∵圆 O 的标准方程为()()22111x y -+-=,圆心()1,1到直线l 的距离为31=>,∴动点 Q 到直线l 的距离的最大值为3+1=4.15答案及解析:答案:1.证明:由2221PQ PT PQ OP PT =⇒=-=,∴3270x y +-= 即动点P 在定直线3270x y +-=上.2.由221PQ OP =-,要求PQ 的最小值,只需求OP 的最小值,又点P 在直线3270x y +-=上,所以min min OP PQ ===== 此时直线OP 的方程为230x y -=,联立直线3270x y +-= 解得点2114,1313P ⎛⎫ ⎪⎝⎭. 已知圆()()221:4220C x y -+-=与y 轴交于O ,A 两点,圆2C 过O ,A 两点,且直线2C O与圆1C 相切.解析:。
9.1 直线方程与圆的方程【真题典例】挖命题【考情探究】分析解读从高考试题来看,本节主要考查基础知识和基本方法,一是考查直线的倾斜角与斜率的关系、斜率公式以及直线方程的求解;二是圆的标准方程和一般方程的互化以及利用待定系数法、数形结合法求圆的方程,考查形式以选择题和填空题为主.同时圆的方程作为由直线方程向曲线方程的过渡,蕴含着解析法的解题思路和解题方法,是解析法的基础,因此,以圆为载体考查解析法的基本思想和方法是历年高考考查的重点.破考点【考点集训】考点一直线的倾斜角、斜率与方程1.已知直线l过定点(0,1),则“直线l与圆(x-2)2+y2=4相切”是“直线l的斜率为”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 B2.过点M(1,2)的直线l将圆(x-2)2+y2=9分成两段弧,当其中的劣弧最短时,直线l的方程是.答案x-2y+3=0考点二直线与直线的位置关系3.已知圆的方程为(x+1)2+y2=2,则圆心到直线y=x+3的距离为( )A.1B.C.2D.2答案 B4.已知直线3x+(1-a)y+1=0与直线x-y+2=0平行,则a的值为( )A.4B.-4C.2D.-2答案 A5.已知a∈R,则“直线y=ax-1与y=-4ax+2垂直”是“a=”的( )A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 B考点三圆的方程6.若直线x+y+a=0是圆x2+y2-2y=0的一条对称轴,则a的值为( )A.1B.-1C.2D.-2答案 B7.(2015课标Ⅰ, ,5分)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-+y2= 5炼技法【方法集训】方法1 直线方程的求法1.已知直线l过圆x2+(y-3)2=4的圆心,且与直线x+y+1=0垂直,则l的方程是( )A.x+y-2=0B.x-y+2=0C.x+y-3=0D.x-y+3=0答案 D方法2 两直线平行与垂直问题的解决策略2.已知直线3x+4y+3=0与直线6x+my-14=0平行,则它们之间的距离是( )D.A.2B.8C.5答案 A3.已知直线l1:ax+y-1=0,直线l2:x-y-3=0,若直线l1的倾斜角为,则a= ;若l1⊥l2,则a= ;若l1∥l2,则两平行直线间的距离为.答案-1;1;2方法3 关于对称问题的求解策略4.若圆C的半径为1,其圆心与点(1,0)关于直线y=x对称,则圆C的标准方程为( )A.(x-1)2+y2=1B.x2+(y+1)2=1C.x2+(y-1)2=1D.(x+1)2+y2=1答案 C方法4 圆的方程的求法5.(2018天津文,12,5分)在平面直角坐标系中,经过三点(0,0),(1,1),(2,0)的圆的方程为.答案x2+y2-2x=06.(2016江苏改编,18,16分)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.解析圆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0<y0<7,于是圆N的半径为y0,从而7-y0=5+y0,解得y0=1.因此,圆N的标准方程为(x-6)2+(y-1)2=1.(2)因为直线l∥OA,所以直线l的斜率为--=2.设直线l的方程为y=2x+m,即2x-y+m=0,则圆心M到直线l的距离d=5=5.因为BC=OA==25,而MC2=d2+,所以25= 55+5,解得m=5或m=-15.故直线l的方程为2x-y+5=0或2x-y-15=0.评析本题主要考查直线方程、圆的方程、直线与直线、直线与圆的位置关系,考查分析问题、解决问题的能力及运算求解能力.过专题【五年高考】A组自主命题·天津卷题组1.(2013天津文,5,5分)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=( )A.-B.1C.2D.答案 C2.(2016天津文,12,5分)已知圆C的圆心在x轴的正半轴上,点M(0,5)在圆C上,且圆心到,则圆C的方程为.直线2x-y=0的距离为55答案(x-2)2+y2=9B组统一命题、省(区、市)卷题组1.(2016课标Ⅱ, ,5分)圆x2+y2-2x-8y+13=0的圆心到直线ax+y-1=0的距离为1,则a=( )A.-B.-C.D.2答案 A2.(2015课标Ⅱ, ,5分)过三点A(1,3),B(4,2),C(1,-7)的圆交y轴于M,N两点,则|MN|=( )A.2B.8C.4D.10答案 C3.(2014广东,10,5分)曲线y=e-5x+2在点(0,3)处的切线方程为.答案5x+y-3=04.(2014江苏,11,5分)在平面直角坐标系xOy中,若曲线y=ax2+(a,b为常数)过点P(2,-5),且该曲线在点P处的切线与直线7x+2y+3=0平行,则a+b的值是.答案-35.(2018课标Ⅱ, 9, 分)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过F且斜率为k(k>0)的直线l与C 交于A,B两点,|AB|=8.(1)求l的方程;(2)求过点A,B且与C的准线相切的圆的方程.解析(1)由题意得F(1,0),l的方程为y=k(x-1)(k>0),设A(x1,y1),B(x2,y2).由- ,得k2x2-(2k2+4)x+k2=0.Δ=16k2+16>0,故x1+x2=.所以|AB|=|AF|+|BF|=(x1+1)+(x2+1)=.由题设知=8,解得k=-1(舍去),或k=1,因此l的方程为y=x-1.(2)由(1)得AB的中点坐标为(3,2),所以AB的垂直平分线方程为y-2=-(x-3),即y=-x+5. 设所求圆的圆心坐标为(x0,y0),则-5,-解得,或,-因此所求圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=16或(x-11)2+(y+6)2=144.方法总结有关抛物线的焦点弦问题,常用抛物线的定义进行转化求解,在求解过程中应注重利用根与系数的关系进行整体运算.一般地,求直线和圆的方程时,利用待定系数法求解.6.(2017课标Ⅲ, , 分)已知抛物线C:y2=2x,过点(2,0)的直线l交C于A,B两点,圆M是以线段AB为直径的圆.(1)证明:坐标原点O在圆M上;(2)设圆M过点P(4,-2),求直线l与圆M的方程.解析(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),l:x=my+2.由 ,可得y2-2my-4=0,则y1y2=-4.又x1=,x2=,故x1x2==4.因此OA的斜率与OB的斜率之积为·=-=-1,所以OA⊥OB故坐标原点O在圆M上.(2)由(1)可得y1+y2=2m,x1+x2=m(y1+y2)+4=2m2+4.故圆心M的坐标为(m2+2,m),圆M的半径r=.由于圆M过点P(4,-2),因此·=0,故(x1-4)(x2-4)+(y1+2)(y2+2)=0,即x1x2-4(x1+x2)+y1y2+2(y1+y2)+20=0.由(1)可得y1y2=-4,x1x2=4.所以2m2-m-1=0,解得m=1或m=-.当m=1时,直线l的方程为x-y-2=0,圆心M的坐标为(3,1),圆M的半径为圆M的方程为(x-3)2+(y-1)2=10.当m=-时,直线l的方程为2x+y-4=0,圆心M的坐标为9,-,圆M的半径为 5,圆M的方程为-9+= 5.解后反思解直线与圆锥曲线相交问题时,常联立方程,消元得到一个一元二次方程,然后利用根与系数的关系处理.以某线段为直径的圆的方程,也可以用该线段的两端点坐标(x1,y1)、(x2,y2)表示:(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.疑难突破将直径所对的圆周角为9 °转化为两向量数量积等于0,进而由根与系数的关系进行整体运算求解.7.(2015课标Ⅰ, , 分)在直角坐标系xOy中,曲线C:y=与直线l:y=kx+a(a>0)交于M,N 两点.(1)当k=0时,分别求C在点M和N处的切线方程;(2)y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有∠OPM=∠OPN?说明理由.解析(1)由题设可得M(2,a),N(-2,a)或M(-2,a),N(2,a).又y'=,故y=在x=2处的导数值为,C在点(2,a)处的切线方程为y-a=(x-2),即x-y-a=0.y=在x=-2处的导数值为-,C在点(-2,a)处的切线方程为y-a=-(x+2),即x+y+a=0.故所求切线方程为x-y-a=0和x+y+a=0.(5分)(2)存在符合题意的点,证明如下:设P(0,b)为符合题意的点,M(x1,y1),N(x2,y2),直线PM,PN的斜率分别为k1,k2.将y=kx+a代入C的方程得x2-4kx-4a=0.故x1+x2=4k,x1x2=-4a.从而k1+k2=-+-= a-=.当b=-a时,有k1+k2=0,则直线PM的倾斜角与直线PN的倾斜角互补,故∠OPM=∠OPN,所以点P(0,-a)符合题意.(12分)C组教师专用题组1.(2016四川,8,5分)设O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,M 是线段PF上的点,且|PM|=2|MF|,则直线OM的斜率的最大值为( )A. B. C. D.1答案 C2.(2015北京,2,5分)圆心为(1,1)且过原点的圆的方程是( )A.(x-1)2+(y-1)2=1B.(x+1)2+(y+1)2=1C.(x+1)2+(y+1)2=2D.(x-1)2+(y-1)2=2答案 D3.(2017江苏,13,5分)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·≤ ,则点P的横坐标的取值范围是.答案[-5,1]4.(2015湖北文,16,5分)如图,已知圆C与x轴相切于点T(1,0),与y轴正半轴交于两点A,B(B在A的上方),且|AB|=2.(1)圆C的标准..方程为;(2)圆C在点B处的切线在x轴上的截距为.答案(1)(x-1)2+(y-)2=2 (2)--1【三年模拟】一、选择题(每小题5分,共10分)1.(2018天津河西三模,4)设a∈R,则“a= ”是“直线ax+2y+3a=0和直线3x+(a-1)y=a-7平行”的( )A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 C2.(2018天津十二区县二模,4)已知m为实数,直线l1:mx+y-1=0,l2:(3m-2)x+my-2=0,则“m= ”是“l1∥l2”的( )A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件答案 A二、填空题(每小题5分,共20分)3.(2017天津和平四模,12)经过圆x2+2x+y2=0的圆心,且与直线x+y-2=0垂直的直线方程是.答案x-y+1=04.(2017天津耀华中学二模,10)已知圆的方程为x2+y2-6x-8y=0,设该圆过点(3,5)的最长弦和最短弦分别为AC和BD,则四边形ABCD的面积为.答案205.(2017天津一中3月月考,12)圆心在直线x-2y+7=0上的圆C与x轴交于A(-2,0)、B(-4,0)两点,则圆C的方程为.答案(x+3)2+(y-2)2=56.(2018天津河东一模,12)已知A(0,),B(1,0),点P为圆x2+y2+2x=0上的任意一点,则△PAB面积的最大值为.答案。
- 1 - / 72020届高考数学(理)大一轮复习增分练:圆的方程1.圆心在y 轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程是( )A .x 2+(y -2)2=1B .x 2+(y +2)2=1C .(x -1)2+(y -3)2=1D .x 2+(y -3)2=1 解析:选A.设圆心为(0,a ),则(1-0)2+(2-a )2=1, 解得a =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.故选A.2.以M (1,0)为圆心,且与直线x -y +3=0相切的圆的方程是( )A .(x -1)2+y 2=8B .(x +1)2+y 2=8C .(x -1)2+y 2=16D .(x +1)2+y 2=16解析:选A.因为所求圆与直线x -y +3=0相切,所以圆心M (1,0)到直线x -y +3=0的距离即为该圆的半径r ,即r =|1-0+3|2=2 2.所以所求圆的方程为:(x -1)2+y 2=8.故选A. 3.方程|x |-1=1-(y -1)2所表示的曲线是( )A .一个圆B .两个圆C .半个圆D .两个半圆 解析:选 D.由题意得⎩⎨⎧(|x |-1)2+(y -1)2=1,|x |-1≥0,即⎩⎨⎧(x -1)2+(y -1)2=1,x ≥1或⎩⎨⎧(x +1)2+(y -1)2=1,x ≤-1.故原方程表示两个半圆.4.(2019·山西晋中模拟)半径为2的圆C 的圆心在第四象限,且与直线x =0和x +y =22均相切,则该圆的标准方程为( )A .(x -1)2+(y +2)2=4B .(x -2)2+(y +2)2=2C .(x -2)2+(y +2)2=4D .(x -22)2+(y +22)2=4解析:选C.设圆心坐标为(2,-a )(a >0),则圆心到直线x +y =22的距离d。
课时练46 圆的方程1.(2019浙江绍兴模拟,5)已知圆x 2+y 2+kx+2y+k 2=0,当圆的面积最大时,圆心的坐标是( ) A.(-1,1) B.(1,-1) C.(-1,0)D.(0,-1)2.(2019江西南昌八中、二十三中、十三中联考,7)圆心在x+y=0上,且与x 轴交于点A (-3,0)和B (1,0)的圆的方程为( )A.(x+1)2+(y-1)2=5B.(x-1)2+(y+1)2=√5C.(x-1)2+(y+1)2=5D.(x+1)2+(y-1)2=√53.(2019福建宁德模拟,6)已知点M (3,1)在圆C :x 2+y 2-2x+4y+2k+4=0外,则k 的取值范围为( ) A.(-6,12)B.(-∞,-6)∪(12,+∞) C.(6,+∞)D.(-∞,12)4.(2019河南林州一中模拟,5)已知圆的方程为x 2+y 2-6x-8y+16=0,设该圆过点(3,5)的最长弦和最短弦分别为AC 和BD ,则四边形ABCD 的面积为( ) A.12√2 B.3√2C.6√2D.4√25.(2019安徽天长模拟,8)如果圆(x-a )2+(y-a )2=1(a>0)上总存在点到原点的距离为3,则实数a 的取值范围为( ) A.[√2,2] B.[√2,2√2] C.[1,√2]D.[1,2√2] 6.(2019浙江湖州模拟,4)若圆C 1:(x+2)2+(y-1)2=1与圆C 2关于原点对称,则圆C 2的方程是( ) A.(x+1)2+(y-2)2=1 B.(x-1)2+(y+2)2=1 C.(x-2)2+(y-1)2=1D.(x-2)2+(y+1)2=17.在平面直角坐标系xOy 中,以点(1,0)为圆心且与直线mx-y-2m-1=0(m ∈R )相切的所有圆中,半径最大的圆的标准方程为 .8.设点P 是函数y=-√4-(x -1)2图象上的任意一点,点Q 坐标为(2a ,a-3)(a ∈R ),则|PQ|的最小值为 .9.已知等腰三角形ABC ,其中顶点A 的坐标为(0,0),底边的一个端点B 的坐标为(1,1),则另一个端点C 的轨迹方程为 .10.已知圆M 与y 轴相切,圆心在直线y=12x 上,并且在x 轴上截得的弦长为2√3,则圆M 的标准方程为 .11.设点M (x 0,1),若在圆O :x 2+y 2=1上存在点N ,使得∠OMN=45°,则x 0的取值范围是( ) A.[-1,1] B.-12,12 C.[-√2,√2]D.-√22,√2212.(2019安徽江南十校二联,14)已知在直角坐标系xOy中,A(4,0),B(0,32),若点P满足OP=1,PA的中点为M,则BM的最大值为.13.已知M为圆C:x2+y2-4x-14y+45=0上任意一点,且点Q(-2,3).(1)求|MQ|的最大值和最小值;(2)若M(m,n),求n-3m+2的最大值和最小值.14.(2019河北邢台模拟,18)已知圆M:(x+a)2+(y-a)2=r2的圆心M在直线y=x上,且直线3x+4y-15=0与圆M相切.(1)求圆M的方程;(2)设圆M与x轴交于A,B两点,点P在圆M内,且|PM|2=|PA|·|PB|.记直线PA,PB的斜率分别为k1,k2,求k1k2的取值范围.15.如图所示,边长为1的正方形PABC沿x轴滚动,点B恰好经过原点.设顶点P(x,y)的轨迹方程是y=f(x),则对函数y=f(x)有下列判断:①若-2≤x≤2,则函数y=f(x)是偶函数;②对任意的x∈R,都有f(x+2)=f(x-2);③函数y=f(x)在区间[2,3]上单调递减;④函数y=f(x)在区间[4,6]上是减函数.其中判断正确的序号是.(写出所有正确结论的序号)16.(2019宁夏石嘴山四模,14)点M(x,y)在曲线C:x2-4x+y2-21=0上运动,t=x2+y2+12x-12y-150-a,且t的最大值为b,若a,b∈R+,则1a+1+1b的最小值为.参考答案课时练46圆的方程1.D当圆的半径最大时,圆的面积最大,已知圆的一般方程x2+y2+kx+2y+k2=0,其圆心为(-k2,-1),半径为r=√4-3k22,可知当k=0时,r取最大值,即圆的面积最大时,圆心的坐标为(0,-1),故选D.2.A由题意得,圆心在直线x=-1上,又圆心在直线x+y=0上,∴圆心M的坐标为(-1,1).又A(-3,0),半径|AM|=√(-1+3)2+(1-0)2=√5,则圆的方程为(x+1)2+(y-1)2=5.故选A.3.A∵圆C:x2+y2-2x+4y+2k+4=0,∴圆的标准方程为(x-1)2+(y+2)2=1-2k,∴圆心坐标(1,-2),半径r=√1-2k,若M(3,1)在圆C:x2+y2-2x+4y+2k+4=0外,则满足√(3-1)2+(1+2)2>√1-2k,且1-2k>0,即13>1-2k且k<12,即-6<k<12,故选A.4.A圆的方程可化为(x-3)2+(y-4)2=9,故该圆圆心是(3,4),半径是3,圆心到点(3,5)的距离为1,根据题意,知最短弦BD和最长弦(即圆的直径)AC垂直,且|BD|=2√32-1=4√2,|AC|=6,所以四边形ABCD的面积为12|AC|·|BD|=12×6×4√2=12√2,故选A.5.B(x-a)2+(y-a)2=1(a>0),圆心为(a,a),半径为1,圆心到原点的距离为√2a,如果圆(x-a)2+(y-a)2=1(a>0)上总存在点到原点的距离为3,即圆心到原点的距离d∈[2,4],即2≤√2a≤4⇒√2≤a≤2√2,故选B.6.D由题意可得圆C1的圆心为(-2,1),半径为1,由对称性,关于原点对称的圆心(2,-1),半径也是1,∴圆C2的圆心为(2,-1),半径为1,∴圆C2的方程为(x-2)2+(y+1)2=1.故选D.7.(x-1)2+y2=2由mx-y-2m-1=0,可得m(x-2)=y+1,由m∈R知该直线过定点(2,-1),从而点(1,0)与直线mx-y-2m-1=0的距离的最大值为√(2-1)2+(-1-0)2=√2.故所求圆的标准方程为(x-1)2+y2=2.8.√5-2 函数y=-√4-(x -1)2的图象表示圆(x-1)2+y 2=4在x 轴上及下方的部分,令点Q 的坐标为(x ,y ),则{x =2a ,y =a -3,得y=x2-3,即x-2y-6=0,作出图象如图所示,由于圆心(1,0)到直线x-2y-6=0的距离d=√1+(-2)=√5>2,所以直线x-2y-6=0与圆(x-1)2+y 2=4相离,因此|PQ|的最小值是√5-2.9.x 2+y 2=2(除去点(1,1)和点(-1,-1)) 设C (x ,y ),根据在等腰三角形中|AB|=|AC|,可得(x-0)2+(y-0)2=(1-0)2+(1-0)2,即x 2+y 2=2.考虑到A ,B ,C 三点要构成三角形,因此点C 不能为(1,1)和(-1,-1). 所以点C 的轨迹方程为x 2+y 2=2(除去点(1,1)和点(-1,-1)).10.(x-2)2+(y-1)2=4或(x+2)2+(y+1)2=4 设圆M 的标准方程为(x-a )2+(y-b )2=r 2,由题意可得{12a -b =0,|a |=r ,b 2+3=r 2,解得{a =2,b =1,r =2或{a =-2,b =-1,r =2,所以圆M 的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=4或(x+2)2+(y+1)2=4.11.A 如图所示,设点A (0,1)关于直线OM 的对称点为P ,则点P 在圆O 上,且MP 与圆O 相切,而点M 在直线y=1上运动,圆上存在点N 使∠OMN=45°, 则∠OMN ≤∠OMP=∠OMA ,∴∠OMA ≥45°,∴∠AOM ≤45°. 当∠AOM=45°时,x 0=±1.∴结合图象知,当∠AOM ≤45°时,-1≤x 0≤1,∴x 0的取值范围为[-1,1]. 12.3 由A (4,0),B (0,32),OP=1,则P 点轨迹为x 2+y 2=1,设M (x ,y ),则P (2x-4,2y )⇒(2x-4)2+(2y )2=1⇒(x-2)2+y 2=14,M 的轨迹为圆心为D (2,0),半径为12的圆,故BM的最大值为|BD|+12=52+12=3.13.解 (1)由圆C :x 2+y 2-4x-14y+45=0,可得(x-2)2+(y-7)2=8,所以圆心C 的坐标为(2,7),半径r=2√2.又|QC|=√(2+2)2+(7-3)2=4√2>2√2,所以点Q 在圆C 外,所以|MQ|max =4√2+2√2=6√2, |MQ|min =4√2-2√2=2√2.(2)由题意可知n -3m+2表示直线MQ 的斜率, 设直线MQ 的方程为y-3=k (x+2), 即kx-y+2k+3=0,则n -3m+2=k. 因为直线MQ 与圆C 有交点, 所以√1+k≤2√2,所以2-√3≤k ≤2+√3,所以n -3m+2的最大值为2+√3,最小值为2-√3.14.解 (1)因为圆M 的圆心M (-a ,a )在直线y=x 上,所以-a=a ,即a=0,因为直线3x+4y-15=0与圆M 相切,所以r=√3+4=3,故圆M 的方程为x 2+y 2=9.(2)由(1)知,圆心M (0,0),A (-3,0),B (3,0).设P (x ,y ),因为点P 在圆M 内,所以x 2+y 2<9.因为|PM|2=|PA|·|PB|,所以x 2+y 2=√(x +3)2+y 2·√(x -3)2+y 2, 所以2x 2-2y 2=9.因为直线PA ,PB 的斜率分别为k 1,k 2, 所以k 1=yx+3,k 2=yx -3, 则k 1k 2=y 2x 2-9=2x 2-92x 2-18=1+92x 2-18.因为{2x 2-2y 2=9,x 2+y 2<9,所以92≤x 2<274,所以-29<12x 2-18≤-19, 则-1<1+92x 2-18≤0.故k 1k 2的取值范围为(-1,0].15.①②④ 当-2≤x ≤-1,点P 的轨迹是以A 为圆心,半径为1的14圆,当-1≤x≤1时,点P的轨迹是以B为圆心,半径为√2的1圆,当1≤x≤2时,点P的轨迹是以C为圆心,半径为1的1圆,当3≤x≤4时,点P的轨迹是以A为圆心,半径为1的1圆,∴函数y=f(x)的周期是4.画出函数y=f(x)的部分图象如图所示.①根据图象的对称性可知函数y=f(x)是偶函数,∴①正确.②由图象可知函数的周期是4.∴②正确.③函数y=f(x)在区间[2,3]上单调递增,∴③错误.④函数y=f(x)在区间[4,6]上是减函数,∴④正确.故答案为①②④.16.1曲线C可整理为(x-2)2+y2=25,则曲线C表示圆心为(2,0),半径为5的圆,t=x2+y2+12x-12y-150-a=(x+6)2+(y-6)2-222-a,设d=√(x+6)2+(y-6)2,则d表示圆上的点到(-6,6)的距离,则d max=√(2+6)2+(0-6)2+5=15,∴t max=152-222-a=b,整理得a+1+b=4,∴1 a+1+1b=141a+1+1b(a+1+b)=14×1+ba+1+a+1b+1.又ba+1+a+1b≥2√ba+1·a+1b=2当且仅当ba+1=a+1b,即a=1,b=2时取等号,∴1a+1+1 b ≥14×4=1,即1a+1+1b的最小值为1.。
专题44圆的方程(教学案)1.掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程.2.初步了解用代数方法处理几何问题的思想.1.圆的定义和圆的方程2. 平面上的一点M (x 0,y 0)与圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2之间存在着下列关系: (1)d >r ⇔M 在圆外,即(x 0-a )2+(y 0-b )2>r 2⇔M 在圆外;(2)d =r ⇔M 在圆上,即(x 0-a )2+(y 0-b )2=r 2⇔M 在圆上;(3)d <r ⇔M 在圆内,即(x 0-a )2+(y 0-b )2<r 2⇔M 在圆内.高频考点一 求圆的方程例1、(1)(2016·天津卷)已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点M (0,5)在圆C 上,且圆心到直线2x -y =0的距离为455,则圆C 的方程为________.(2)以抛物线y 2=4x 的焦点为圆心,与该抛物线的准线相切的圆的标准方程为________.(2)抛物线y 2=4x 的焦点为(1,0),准线为x =-1,故所求圆的圆心为(1,0),半径为2,所以该圆的标准方程为(x -1)2+y 2=4.答案 (1)(x -2)2+y 2=9 (2)(x -1)2+y 2=4【举一反三】(1)一个圆经过椭圆x 216+y 24=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 ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254解析 由题意知圆过(4,0),(0,2),(0,-2)三点,(4,0),(0,-2)两点的垂直平分线方程为y +1=-2(x -2),令y =0,解得x =32,圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,0,半径为52. (2)根据下列条件,求圆的方程.①经过P (-2,4)、Q (3,-1)两点,并且在x 轴上截得的弦长等于6; ②圆心在直线y =-4x 上,且与直线l :x +y -1=0相切于点P (3,-2).②方法一 如图,设圆心(x 0,-4x 0),依题意得4x 0-23-x 0=1,∴x 0=1,即圆心坐标为(1,-4),半径r =22, 故圆的方程为(x -1)2+(y +4)2=8.方法二 设所求方程为(x -x 0)2+(y -y 0)2=r 2,根据已知条件得⎩⎪⎨⎪⎧y 0=-4x 0,-x 02+-2-y2=r 2,|x 0+y 0-1|2=r ,解得⎩⎨⎧x0=1,y 0=-4,r =2 2.因此所求圆的方程为(x -1)2+(y +4)2=8.【感悟提升】(1)直接法: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①若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程依据已知条件列出关于a ,b ,r 的方程组,从而求出a ,b ,r 的值;②若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D 、E 、F 的方程组,进而求出D 、E 、F 的值.【变式探究】(1)若圆C 的半径为1,其圆心与点(1,0)关于直线y =x 对称,则圆C 的标准方程为____________. (2)过点A (4,1)的圆C 与直线x -y -1=0相切于点B (2,1),则圆C 的方程为________________. 答案 (1)x 2+(y -1)2=1 (2)(x -3)2+y 2=2半径r =-2+-2=2,所以圆C 的方程为(x -3)2+y 2=2. 高频考点二 与圆有关的最值问题例2、已知实数x ,y 满足方程x 2+y 2-4x +1=0. (1)求yx的最大值和最小值; (2)求y -x 的最大值和最小值; (3)求x 2+y 2的最大值和最小值.解 原方程可化为(x -2)2+y 2=3,表示以(2,0)为圆心,3为半径的圆.(1)y x的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率, 所以设y x=k ,即y =kx .当直线y =kx 与圆相切时,斜率k 取最大值或最小值,此时|2k -0|k 2+1=3,解得k =±3(如图1). 所以y x的最大值为3,最小值为- 3.学科@网所以x 2+y 2的最大值是(2+3)2=7+43,x 2+y 2的最小值是(2-3)2=7-4 3. 【感悟提升】与圆有关的最值问题的常见类型及解题策略(1)与圆有关的长度或距离的最值问题的解法.一般根据长度或距离的几何意义,利用圆的几何性质数形结合求解.(2)与圆上点(x ,y )有关代数式的最值的常见类型及解法.①形如u =y -bx -a型的最值问题,可转化为过点(a ,b )和点(x ,y )的直线的斜率的最值问题;②形如t =ax +by 型的最值问题,可转化为动直线的截距的最值问题;③形如(x -a )2+(y -b )2型的最值问题,可转化为动点到定点(a ,b )的距离平方的最值问题. 【变式探究】(1)设P 是圆(x -3)2+(y +1)2=4上的动点,Q 是直线x =-3上的动点,则|PQ |的最小值为 ( ) A .6 B .4 C .3 D .2 答案 B解析 |PQ |的最小值为圆心到直线的距离减去半径.因为圆的圆心为(3,-1),半径为2,所以|PQ |的最小值d =3-(-3)-2=4.(2)已知M 为圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0上任意一点,且点Q (-2,3).①求|MQ |的最大值和最小值; ②若M (m ,n ),求n -3m +2的最大值和最小值. 解 ①由圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0, 可得(x -2)2+(y -7)2=8,由直线MQ 与圆C 有交点, 所以|2k -7+2k +3|1+k 2≤22, 可得2-3≤k ≤2+3, 所以n -3m +2的最大值为2+3,最小值为2- 3. 变式探究三 与圆有关的轨迹问题例3、设定点M (-3,4),动点N 在圆x 2+y 2=4上运动,以OM 、ON 为两边作平行四边形MONP ,求点P 的轨迹.解 如图所示,设P (x ,y ),N (x 0,y 0),则线段OP 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2,线段MN 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-32,y 0+42.由于平行四边形的对角线互相平分,故x 2=x 0-32,y 2=y 0+42.从而⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x +3,y 0=y -4.又N (x +3,y -4)在圆上,故(x +3)2+(y -4)2=4. 因此所求轨迹为圆:(x +3)2+(y -4)2=4,但应除去两点⎝ ⎛⎭⎪⎫-95,125和⎝ ⎛⎭⎪⎫-215,285(点P 在直线OM 上的情况). 【举一反三】已知点P (2,2),圆C :x 2+y 2-8y =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.因为ON 的斜率为3,所以l 的斜率为-13,故l 的方程为x +3y -8=0.又|OM |=|OP |=22,O 到l 的距离为4105,所以|PM |=4105,S △POM =12×4105×4105=165,故△POM 的面积为165.【感悟提升】求与圆有关的轨迹问题时,根据题设条件的不同常采用以下方法: ①直接法:直接根据题目提供的条件列出方程. ②定义法:根据圆、直线等定义列方程. ③几何法:利用圆的几何性质列方程.④代入法:找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式等.【变式探究】已知圆x 2+y 2=4上一定点A (2,0),B (1,1)为圆内一点,P ,Q 为圆上的动点. (1)求线段AP 中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ =90°,求线段PQ 中点的轨迹方程.解 (1)设AP 的中点为M (x ,y ),由中点坐标公式可知,P 点坐标为(2x -2,2y ). 因为P 点在圆x 2+y 2=4上, 所以(2x -2)2+(2y )2=4,故线段AP 中点的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1. (2)设PQ 的中点为N (x ,y ),连接BN .在Rt△PBQ 中,|PN |=|BN |.设O 为坐标原点,连接ON ,则ON ⊥PQ , 所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2, 所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4.故线段PQ 中点的轨迹方程为x 2+y 2-x -y -1=0.1.【2016高考新课标2理数】圆2228130x y x y +--+=的圆心到直线10ax y +-=的距离为1,则a=( ) (A )43-(B )34- (C(D )2 【答案】A【解析】圆的方程可化为22(x 1)(y 4)4-+-=,所以圆心坐标为(1,4),由点到直线的距离公式得:1d ==,解得43a =-,故选A .1.【2015高考新课标2,理7】过三点(1,3)A ,(4,2)B ,(1,7)C -的圆交y 轴于M ,N 两点,则||MN =( ) A .26 B .8 C .46 D .10 【答案】C2.【2015高考山东,理9】一条光线从点()2,3--射出,经y 轴反射后与圆()()22321x y ++-=相切,则反射光线所在直线的斜率为( ) (A )53-或35- (B )32- 或23- (C )54-或45- (D )43-或34- 【答案】D【解析】由光的反射原理知,反射光线的反向延长线必过点()2,3- ,设反射光线所在直线的斜率为k ,则反身光线所在直线方程为:()32y k x +=- ,即:230kx y k ---=.又因为光线与圆相切,()()22321x y ++-=1= ,整理:21225120k k ++= ,解得:43k =-,或34k =-,故选D .3.【2015高考陕西,理15】设曲线xy e =在点(0,1)处的切线与曲线1(0)y x x=>上点P 处的切线垂直,则P 的坐标为 . 【答案】()1,14.【2015高考广东,理20】已知过原点的动直线l 与圆221:650C x y x +-+=相交于不同的两点A ,B . (1)求圆1C 的圆心坐标;(2)求线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程;(3)是否存在实数k ,使得直线:(4)L y k x =-与曲线C 只有一个交点:若存在,求出k 的取值范围;若不存在,说明理由.【答案】(1)()3,0;(2)223953243x y x ⎛⎫⎛⎫-+=<≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭;(3)3325,,4477k ⎡⎧⎫∈--⎨⎬⎢⎩⎭⎣⎦.【解析】(1)由22650x y x +-+=得()2234x y -+=,学科#网 ∴ 圆1C 的圆心坐标为()3,0; (2)设(),M x y ,则∵ 点M 为弦AB 中点即1C M AB ⊥, ∴ 11C M AB k k ⋅=-即13y yx x⋅=--,∴ 线段AB 的中点M 的轨迹的方程为223953243x y x ⎛⎫⎛⎫-+=<≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭;(3)由(2)知点M 的轨迹是以3,02C ⎛⎫ ⎪⎝⎭为圆心32r =为半径的部分圆弧EF (如下图所示,不包括两端点),且53E ⎛ ⎝⎭,5,3F ⎛ ⎝⎭,又直线L :()4y k x =-过定点()4,0D ,当直线L 与圆C 相切时,32=得34k =±,又05743DE DFk k ⎛- ⎝⎭=-=-=-,结合上图可知当3325,,44k ⎡⎧⎫∈--⎨⎬⎢⎩⎭⎣⎦时,直线L :()4y k x =-与曲线C 只有一个交点.1.(2014·福建卷)设P ,Q 分别为圆x 2+(y -6)2=2和椭圆x 210+y 2=1上的点,则P ,Q 两点间的最大距离是( )A .5 2 B.46+ 2 C .7+ 2 D .6 2 【答案】D【解析】设圆心为点C ,则圆x 2+(y -6)2=2的圆心为C (0,6),半径r = 2.设点Q (x 0,y 0)是椭圆上任意一点,则x 2010+y 20=1,即x 20=10-10y 20,L∴|CQ |=10-10y 20+(y 0-6)2=-9y 20-12y 0+46=-9⎝⎛⎭⎪⎫y 0+232+50, 当y 0=-23时,|CQ |有最大值52, 则P ,Q 两点间的最大距离为52+r =62.2.(2013·新课标全国卷Ⅰ)已知圆M :(x +1)2+y 2=1,圆N :(x -1)2+y 2=9,动圆P 与圆M 外切并且与圆N 内切,圆心P 的轨迹为曲线C. (1)求C 的方程;(2)l 是与圆P ,圆M 都相切的一条直线,l 与曲线C 交于A ,B 两点,当圆P 的半径最长时,求|AB|.当且仅当圆P 的圆心为(2,0)时,R =2,所以当圆P 的半径最长时,其方程为(x -2)2+y 2=4. 若l 的倾斜角为90°,则l 与y 轴重合,可得|AB|=2 3.若l 的倾斜角不为90°,由r 1≠R 知l 不平行于x 轴,设l 与x 轴的交点为Q , 则|QP||QM|=R r 1,可求得Q(-4,0),所以可设l :y =k(x +4).由l 与圆M 相切得|3k|1+k2=1,解得k =±24.当k =24时,将y =24x +2代入x 24+y23=1,并整理得7x 2+8x -8=0.解得x 1,2=-4±6 27.所以|AB|=1+k 2|x 2-x 1|=187.当k =-24时,由图形的对称性可知|AB|=187. 综上,|AB|=2 3或|AB|=187.3.(2013·重庆卷)如图1-9所示,椭圆的中心为原点O ,长轴在x 轴上,离心率e =22,过左焦点F 1作x 轴的垂线交椭圆于A ,A′两点,|AA′|=4. (1)求该椭圆的标准方程;(2)取垂直于x 轴的直线与椭圆相交于不同的两点P ,P′,过P ,P′作圆心为Q 的圆,使椭圆上的其余点均在圆Q 外,若PQ⊥P′Q,求圆Q 的标准方程.图1-9【解析】解:(1)由题意知点A(-c ,2)在椭圆上,则(-c )2a 2+22b 2=1,从而e 2+4b 2=1. 由e =22得b 2=41-e 2=8,从而a 2=b 21-e 2=16.故该椭圆的标准方程为x 216+y28=1.即(x 1-x 0)2-y 21=0.由椭圆方程及x 1=2x 0得14x 21-8⎝ ⎛⎭⎪⎫1-x 2116=0,解得x 1=±4 63,x 0=x 12=±2 63,从而|QP|2=8-x 20=163.故这样的圆有两个,其标准方程分别为⎝⎛⎭⎪⎫x +2632+y 2=163,⎝⎛⎭⎪⎫x -2 632+y 2=163. 4.(2013年高考江西卷)若圆C 经过坐标原点和点(4,0),且与直线y =1相切,则圆C 的方程是________. 解析:由已知可设圆心为(2,b ),由22+b 2=(1-b )2=r 2得b =-32,r 2=254.故圆C 的方程为(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=254.答案:(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=2541.已知点A (1,-1),B (-1,1),则以线段AB 为直径的圆的方程是( ) A.x 2+y 2=2 B.x 2+y 2= 2 C.x 2+y 2=1D.x 2+y 2=4答案 A2.圆(x -1)2+(y -2)2=1关于直线y =x 对称的圆的方程为( ) A.(x -2)2+(y -1)2=1 B.(x +1)2+(y -2)2=1 C.(x +2)2+(y -1)2=1 D.(x -1)2+(y +2)2=1解析 已知圆的圆心C (1,2)关于直线y =x 对称的点为C ′(2,1),∴圆(x -1)2+(y -2)2=1关于直线y =x 对称的圆的方程为(x -2)2+(y -1)2=1,故选A.学&科网 答案 A3.方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆,则实数a 的取值范围是( )A.(-∞,-2)∪⎝ ⎛⎭⎪⎫23,+∞B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,0 C.(-2,0)D.⎝⎛⎭⎪⎫-2,23解析 方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +a 22+(y +a )2=1-a -3a 24表示圆,则1-a -3a 24>0,解得-2<a <23.答案 D4.点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点的轨迹方程是( )A.(x -2)2+(y +1)2=1B.(x -2)2+(y +1)2=4 C.(x +4)2+(y -2)2=4 D.(x +2)2+(y -1)2=1解析 设圆上任一点为Q (x 0,y 0),PQ 的中点为M (x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =4+x 02,y =-2+y 02,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y +2.因为点Q 在圆x 2+y 2=4上,所以x 20+y 20=4,即(2x -4)2+(2y +2)2=4,化简得(x -2)2+(y +1)2=1.答案 A5.已知三点A (1,0),B (0,3),C (2,3),则△ABC 外接圆的圆心到原点的距离为( ) A.53 B.213 C.253 D.43答案 B6.若圆C 经过坐标原点和点(4,0),且与直线y =1相切,则圆C 的方程是________.解析 设圆心C 坐标为(2,b )(b <0),则|b |+1=4+b 2.解得b =-32,半径r =|b |+1=52,故圆C 的方程为:(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=254.答案 (x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +322=2547.已知圆C :x 2+y 2+kx +2y =-k 2,当圆C 的面积取最大值时,圆心C 的坐标为________. 解析 圆C 的方程可化为⎝ ⎛⎭⎪⎫x +k 22+(y +1)2=-34k 2+1.所以,当k =0时圆C 的面积最大.答案 (0,-1)8.已知点M (1,0)是圆C :x 2+y 2-4x -2y =0内的一点,那么过点M 的最短弦所在直线的方程是________. 解析 过点M 的最短弦与CM 垂直,圆C :x 2+y 2-4x -2y =0的圆心为C (2,1),∵k CM =1-02-1=1,∴最短弦所在直线的方程为y -0=-(x -1),即x +y -1=0. 答案 x +y -1=09.已知三条直线l 1:x -2y =0,l 2:y +1=0,l 3:2x +y -1=0两两相交,先画出图形,再求过这三个交点的圆的方程.解 l 2平行于x 轴,l 1与l 3互相垂直.三交点A ,B ,C 连线构成直角三角形,经过A ,B ,C 三点的圆就是以AB 为直径的圆.10.在△ABC 中,已知|BC |=2,且|AB ||AC |=m ,求点A 的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形.解 如图,以直线BC 为x 轴、线段BC 的中点为原点,建立直角坐标系. 则有B (-1,0),C (1,0),设点A 的坐标为(x ,y ).由|AB ||AC |=m ,得(x +1)2+y 2=m (x -1)2+y 2.整理得(m 2-1)x 2+(m 2-1)y 2-2(m 2+1)x +(m 2-1)=0.①当m 2=1时,m =1,方程是x =0,轨迹是y 轴.当m 2≠1时,对①式配方,得⎝ ⎛⎭⎪⎫x -m 2+1m 2-12+y 2=4m 2(m 2-1)2.所以,点A 的轨迹是以⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2+1m 2-1,0为圆心,2m |m 2-1|为半径的圆(除去圆与BC 的交点).。
课时跟踪检测(四十八) 圆的方程一、题点全面练1.圆(x-3)2+(y-1)2=5关于直线y=-x对称的圆的方程为( )A.(x+3)2+(y-1)2=5ﻩ B.(x-1)2+(y-3)2=5C.(x+1)2+(y+3)2=5ﻩ D.(x-1)2+(y+3)2=5解析:选 C 由题意知,所求圆的圆心坐标为(-1,-3),半径为错误!未定义书签。
,所以所求圆的方程为(x+1)2+(y+3)2=5,故选C.2.已知三点A(1,0),B(0,错误!未定义书签。
),C(2,错误!未定义书签。
),则△ABC 外接圆的圆心到原点的距离为()A。
错误!未定义书签。
ﻩ B.\f(21)3C。
错误!未定义书签。
D。
错误!未定义书签。
解析:选B设圆的一般方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),∴错误!∴错误!未定义书签。
∴△ABC外接圆的圆心为错误!未定义书签。
,故△ABC外接圆的圆心到原点的距离为错误!=错误!未定义书签。
3.(2019·成都模拟)若抛物线y=x2-2x-3与坐标轴的交点在同一个圆上,则由交点确定的圆的方程为()A.x2+(y-1)2=4ﻩ B.(x-1)2+(y-1)2=4C.(x-1)2+y2=4ﻩ D.(x-1)2+(y+1)2=5解析:选 D 抛物线y=x2-2x-3关于直线x=1对称,与坐标轴的交点为A(-1,0),B(3,0),C(0,-3),设圆心为M(1,b),半径为r,则|MA|2=|MC|2=r2,即4+b2=1+(b+3)2=r2,解得b=-1,r=\r(5),∴由交点确定的圆的方程为(x-1)2+(y+1)2=5,故选D.4.(2019·银川模拟)若圆C与y轴相切于点P(0,1),与x轴的正半轴交于A,B两点,且|AB|=2,则圆C的标准方程是( )A.(x+2)2+(y+1)2=2ﻩB。
(x+1)2+(y+2)2=2C.(x-\r(2))2+(y-1)2=2ﻩD.(x-1)2+(y-错误!未定义书签。
巩固1.圆(x +2)2+y 2=5关于原点(0,0)对称的圆的方程为( )A .(x -2)2+y 2=5B .x 2+(y -2)2=5C .(x +2)2+(y +2)2=5D .x 2+(y +2)2=5 答案:A 2.已知⊙C :x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则F =E =0且D <0是⊙C 与y 轴相切于原点的( ) 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解析:选A.由题意可知,要求圆心坐标为(-D2,0),而D 可以大于0,故选A.3.已知两定点A (-2,0),B (1,0),如果动点P 满足|PA |=2|PB |,则点P 的轨迹所包围的图形的面积等于( )A .πB .4πC .8πD .9π解析:选B.设P (x ,y ),由题知有:(x +2)2+y 2=4[(x -1)2+y 2],整理得x 2-4x +y2=0,配方得(x -2)2+y 2=4.可知圆的面积为4π,故选B.4.(2020年高考广东卷)以点(2,-1)为圆心且与直线x +y =6相切的圆的方程是________.解析:将直线x +y =6化为x +y -6=0,圆的半径r =|2-1-6|1+1=52,所以圆的方程为(x -2)2+(y +1)2=252.答案:(x -2)2+(y +1)2=2525.(原创题)已知圆x 2+y 2+2x -4y +a =0关于直线y =2x +b 成轴对称,则a -b 的取值范围是________.解析:圆的方程变为(x +1)2+(y -2)2=5-a , ∴其圆心为(-1,2),且5-a >0,即a <5. 又圆关于直线y =2x +b 成轴对称,∴2=-2+b ,∴b =4.∴a -b =a -4<1. 答案:(-∞,1)6.已知圆x 2+y 2=4上一定点A (2,0),B (1,1)为圆内一点,P ,Q 为圆上的动点. (1)求线段AP 中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ =90°,求线段PQ 中点的轨迹方程. 解:(1)设AP 中点为M (x ,y ),由中点坐标公式可知,P 点坐标为(2x -2,2y ).∵P 点在圆x 2+y 2=4上, ∴(2x -2)2+(2y )2=4.故线段AP 中点的轨迹方程为(x -1)2+y 2=1. (2)设PQ 的中点为N (x ,y ), 在Rt△PBQ 中,|PN |=|BN |, 设O 为坐标原点,则ON ⊥PQ ,所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2,所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4.故线段PQ 中点的轨迹方程为x 2+y 2-x -y -1=0.练习1.过点A (1,-1),B (-1,1),且圆心在直线x +y -2=0上的圆的方程是( )A .(x -3)2+(y +1)2=4B .(x +3)2+(y -1)2=4C .(x -1)2+(y -1)2=4D .(x +1)2+(y +1)2=4 解析:选C.设圆心C 的坐标为(a ,b ),半径为r . ∵圆心C 在直线x +y -2=0上,∴b =2-a .由|CA |2=|CB |2得(a -1)2+(b +1)2=(a +1)2+(b -1)2,即(a -1)2+(2-a +1)2=(a +1)2+(2-a -1)2,解得a =1,b =1,∴r =|CA |=(1-1)2+(1+1)2=2.即所求圆的方程为(x -1)2+(y -1)2=4.2.若曲线x 2+y 2+a 2x +(1-a 2)y -4=0关于直线y -x =0对称的曲线仍是其本身,则实数a 为( )A .±12B .±22C.12或-22 D .-12或22解析:选B.由题意知,圆心C (-a 22,a 2-12)在直线y -x =0上,∴a 2-12+a 22=0,∴a2=12,∴a =±22.故选B. (注:F =-4<0,不需验D 2+E 2-4F >0)3.(2020年高考上海卷)点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点轨迹方程是( )A .(x -2)2+(y +1)2=1B .(x -2)2+(y +1)2=4C .(x +4)2+(y -2)2=1D .(x +2)2+(y -1)2=1 解析:选A.设圆上任意一点为(x 1,y 1),中点为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+42,y =y 1-22,⎩⎪⎨⎪⎧x 1=2x -4,y 1=2y +2,代入x 2+y 2=4得(2x -4)2+(2y +2)2=4,化简得(x -2)2+(y +1)2=1.4.(2020年高考辽宁卷)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 的方程为( )A .(x +1)2+(y -1)2=2B .(x -1)2+(y +1)2=2C .(x -1)2+(y -1)2=2D .(x +1)2+(y +1)2=2解析:选B.由题意可设圆心坐标为(a ,-a ),则|a +a |2=|a +a -4|2,解得a =1,故圆心坐标为(1,-1),半径r =|1+1|2=2,所以圆的方程为(x -1)2+(y +1)2=2.5.若圆C 的半径为1,圆心在第一象限,且与直线4x -3y =0和x 轴都相切,则该圆的标准方程是( )A .(x -3)2+(y -73)2=1 B .(x -2)2+(y -1)2=1C .(x -1)2+(y -3)2=1D .(x -32)2+(y -1)2=1解析:选B.设圆心坐标为(a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧|b |=1|4a -3b |5=1,又b >0,故b =1,由|4a -3|=5得a =2或a =-12,又a >0,故a =2,所求圆的标准方程是(x -2)2+(y -1)2=1.(采用检验的方法也可以)6.一束光线从点A (-1,1)出发经x 轴反射到圆C :(x -2)2+(y -3)2=1上的最短路程是( )A .4B .5C .32-1D .26 解析:选A.圆C 的圆心C 的坐标为(2,3),半径r =1.点A (-1,1)关于x 轴的对称点A ′的坐标为(-1,-1).因A ′在反射线上,所以最短距离为|A ′C |-r ,即[2-(-1)]2+[3-(-1)]2-1=4.7.如果圆的方程为x 2+y 2+kx +2y +k 2=0.那么当圆面积最大时,圆心为________.解析:将方程配方,得(x +k 2)2+(y +1)2=-34k 2+1.∴r 2=1-34k 2>0,r max =1,此时k =0.∴圆心为(0,-1). 答案:(0,-1)8.圆心在原点且圆周被直线3x +4y +15=0分成1∶2两部分的圆的方程为________.解析:如图,因为圆周被直线3x +4y +15=0分成1∶2两部分,所以∠AOB =120°.而圆心到直线3x +4y+15=0的距离d =1532+42=3,在△AOB 中,可求得OA=6.所以所求圆的方程为x 2+y 2=36.答案:x 2+y 2=369.一个等腰三角形底边上的高等于4,底边两端点的坐标是(-3,0),(3,0),则它的外接圆方程是________.解析:底边端点关于原点对称, 所以底边的中垂线方程为x =0,①底边上的高等于4,说明第三个顶点的坐标为(0,4)或(0,-4).一腰的中垂线方程为y -2=34(x -32)或y +2=-34(x -32),②方程①②联立得圆心坐标为(0,78)或(0,-78),半径为(0-3)2+(±78-0)2=258,所求圆的方程为x 2+(y +78)2=62564或x 2+(y -78)2=62564.答案:x 2+(y +78)2=62564或x 2+(y -78)2=6256410.求与x 轴相交于A (1,0)和B (5,0)两点且半径为5的圆的标准方程.解:法一:设圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=5. ∵点A ,B 在圆上,所以可得到方程组:⎩⎪⎨⎪⎧(1-a )2+(0-b )2=5(5-a )2+(0-b )2=5,解得a =3,b =±1. ∴圆的标准方程是(x -3)2+(y -1)2=5或(x -3)2+(y +1)2=5.法二:由A 、B 两点在圆上可知线段AB 是圆的一条弦,根据平面几何知识:这个圆的圆心在线段AB 的垂直平分线x =3上,于是可设圆心为C (3,b ),又|AC |=5,即(3-1)2+b2=5,解得b =1或b =-1.因此,所求圆的标准方程为(x -3)2+(y -1)2=5或(x -3)2+(y +1)2=5. 11.圆C 通过不同的三点P (k,0)、Q (2,0)、R (0,1),已知圆C 在点P 处的切线斜率为1,试求圆C 的方程.解:设圆C 的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则k 、2为x 2+Dx +F =0的两根, ∴k +2=-D,2k =F , 即D =-(k +2),F =2k ,又圆过R (0,1),故1+E +F =0. ∴E =-2k -1. 故所求圆的方程为x 2+y 2-(k +2)x -(2k +1)y +2k =0,圆心坐标为(k +22,2k +12).∵圆C 在点P 处的切线斜率为1,∴k CP =-1=2k +12-k,∴k =-3.∴D =1,E =5,F =-6.∴所求圆C 的方程为x 2+y 2+x +5y -6=0.12.已知以点C (t ,2t)(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:△OAB 的面积为定值;(2)设直线y =-2x +4与圆C 交于点M ,N ,若OM =ON ,求圆C 的方程.解:(1)证明:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey =0,由于圆心C (t ,2t),∴D =-2t ,E =-4t,令y =0得x =0或x =-D =2t ,∴A (2t,0),令x =0得y =0或y =-E =4t ,∴B (0,4t),∴S △OAB =12|OA |·|OB |=12·|2t |·|4t|=4(定值).(2)∵OM =ON ,∴O 在MN 的垂直平分线上,而MN 的垂直平分线过圆心C, ∴k OC =12,∴2t t =12,解得t =2或t =-2, 而当t =-2时,直线与圆C 不相交,∴t =2, ∴D =-4,E =-2,∴圆的方程为x 2+y 2-4x -2y =0.。