圆的方程-高考理科数学试题(汇编)
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全国高考数学试题汇编——直线与圆的方程一、选择题:1.(全国Ⅱ卷文科3)原点到直线052=-+y x 的距离为( D )A .1B .3C .2D .52.(福建文科2)“a =1”是“直线x +y =0和直线x -ay =0互相垂直”的( C )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件3.(四川理科4文科6)将直线3y x =绕原点逆时针旋转90︒,再向右平移1个单位,所得到的直线为( A )A .1133y x =-+B .113y x =-+C .33y x =-D .113y x =+解析:本题有新意,审题是关键.旋转90︒则与原直线垂直,故旋转后斜率为13-.再右移1得1(1)3y x =--. 选A .本题一考两直线垂直的充要条件,二考平移法则.辅以平几背景之旋转变换.4.(全国I 卷理科10)若直线1x ya b+=通过点(cos sin )M αα,,则 ( B )A .221a b +≤B .221a b +≥C .22111a b+≤D .22111a b +≥ 5.(重庆理科7)若过两点P 2),P 2(5,6)的直线与x 轴相交于点P ,则点P 分有向线段12PP 所成的 比λ的值为( A )A .-13B .-15C .15D .13(重庆文科4)若点P 分有向线段AB 所成的比为-13,则点B 分有向线段PA 所成的比是( A )A .-32B .-12C .12D .36.(安徽理科8文科10)若过点(4,0)A 的直线l 与曲线22(2)1x y -+=有公共点,则直线l 的斜率的取值范围为 ( C )A .[B .(C .[D .( 7.(辽宁文、理科3)圆221x y +=与直线2y kx =+没有..公共点的充要条件是 ( C )A .(k ∈B .(,)k ∈-∞⋃+∞C .(k ∈D .(,)k ∈-∞⋃+∞8.(陕西文、理科5)0y m -+=与圆22220x y x +--=相切,则实数m 等于( C )A B . C .- D .-9.(安徽文科11)若A为不等式组0,0,2xyy x⎧⎪⎨⎪-⎩≤≥≤表示的平面区域,则当a从-2连续变化到1时,动直线x+y=a扫过A中的那部分区域的面积为( C )A.34B.1C.74D.210.(湖北文科5)在平面直角坐标系xOy中,满足不等式组,1x yx⎧⎪⎨<⎪⎩≤的点(,)x y的集合用阴影表示为下列图中的( C )11.(辽宁文科9)已知变量x、y满足约束条件10,310,10,y xy xy x+-⎧⎪--⎨⎪-+⎩≤≤≥则z=2x+y的最大值为( B ) A.4 B.2 C.1 D.-412.(北京理科5)若实数x,y满足10x yx yx-+⎧⎪+⎨⎪⎩≥≥≤,则z=3x+y的最小值是( B )A.0 B.1 C.3D.9(北京文科6)若实数x,y满足10x yx yx-+⎧⎪+⎨⎪⎩≥≥≤,则z=x+2y的最小值是( A )A.0 B.21C.1 D.213.(福建理科8)若实数x、y满足错误!,则错误!的取值范围是( C )A.(0,1) B.(0,1]C.(1,+∞) D.[1,+∞)(福建文科10)若实数x、y满足20,0,2,x yxx-+⎧⎪>⎨⎪⎩≤≤则yx的取值范围是( D )A.(0,2)B.(0,2)C.(2,+∞) D.[2,+∞)14.(天津理科2文科3)设变量y x ,满足约束条件0121x y x y x y -⎧⎪+⎨⎪+⎩≥≤≥,则目标函数y x z +=5的最大值为A .2B .3C .4D .5 ( D )15.(广东理科4)若变量x 、y 满足24025000x y x y x y +⎧⎪+⎪⎨⎪⎪⎩≤≤≥≥,则32z x y =+的最大值是( C )A .90B .80C .70D .4016.(湖南理科3)已知变量x 、y 满足条件1,0,290,x x y x y ⎧⎪-⎨⎪+-⎩≥≤≤则x+y 的最大值是( C )A .2B .5C .6D .8(湖南文科3)已知变量x 、y 满足条件120x y x y ⎧⎪⎨⎪-⎩≥≤≤,,,则x +y 是最小值是( C )A .4B .3C .2D .117.(全国Ⅱ卷理科5文科6)设变量x ,y 满足约束条件:,22,2y x x y x ⎧⎪+⎨⎪-⎩≥≤≥则y x z 3-=的最小值为( D )A .-2B 。
高考数学复习圆的方程专项练习(附解析)圆的标准方程(x-a)+(y-b)=r中,有三个参数a、b、r,只要求出a、b、r,这时圆的方程就被确定。
以下是圆的方程专题练习,请考生查缺补漏。
一、填空题1.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________.[解析] 设圆心C(a,b)(a0,b0),由题意得b=1.又圆心C到直线4x-3y=0的距离d==1,解得a=2或a=-(舍).因此该圆的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=1.[答案] (x-2)2+(y-1)2=12.(2021南京质检)已知点P(2,1)在圆C:x2+y2+ax-2y+b=0上,点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆C上,则圆C的圆心坐标为________.[解析] 因为点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆上,该直线过圆心,即圆心满足方程x+y-1=0,因此-+1-1=0,解得a=0,因此圆心坐标为(0,1).[答案] (0,1)3.已知圆心在直线y=-4x上,且圆与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2),则该圆的方程是________.[解析] 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).半径r=2,所求圆的方程为(x-1)2+(y+4)2=8.[答案] (x-1)2+(y+4)2=84.(2021江苏常州模拟)已知实数x,y满足x2+y2-4x+6y+12=0,则|2x-y |的最小值为________.[解析] x2+y2-4x+6y+12=0配方得(x-2)2+(y+3)2=1,令x=2+cos ,y=-3+sin ,则|2x-y|=|4+2cos +3-sin |=|7-sin (-7-(tan =2).[答案] 7-5.已知圆x2+y2+4x-8y+1=0关于直线2ax-by+8=0(a0,b0)对称,则+的最小值是________.[解析] 由圆的对称性可得,直线2ax-by+8=0必过圆心(-2,4),因此a+b =2.因此+=+=++52+5=9,由=,则a2=4b2,又由a+b=2,故当且仅当a=,b =时取等号.[答案] 96.(2021南京市、盐都市高三模拟)在平面直角坐标系xOy中,若圆x2 +(y-1)2=4上存在A,B两点关于点P(1,2)成中心对称,则直线AB的方程为________.[解析] 由题意得圆心与P点连线垂直于AB,因此kOP==1,kAB=-1,而直线AB过P点,因此直线AB的方程为y-2=-(x-1),即x+y-3=0.[答案] x+y-3=07.(2021泰州质检)若a,且方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a =________.[解析] 要使方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a2+(2a)2-4(2a2 +a-1)0,解得-20)关于直线x+y+2=0对称.(1)求圆C的方程;(2)设Q为圆C上的一个动点,求的最小值.[解] (1)设圆心C(a,b),由题意得解得则圆C的方程为x2+y2=r2,将点P的坐标代入得r2=2,故圆C的方程为x2+y2=2.(2)设Q(x,y),则x2+y2=2,=(x-1,y-1)(x+2,y+2)=x2+y2+x+y-4=x+y-2.令x=cos ,y=sin ,=x+y-2=(sin +cos )-2=2sin-2,因此的最小值为-4.10.已知圆的圆心为坐标原点,且通过点(-1,).(1)求圆的方程;(2)若直线l1:x-y+b=0与此圆有且只有一个公共点,求b的值;(3)求直线l2:x-y+2=0被此圆截得的弦长.[解] (1)已知圆心为(0,0),半径r==2,因此圆的方程为x2+y2=4.(2)由已知得l1与圆相切,则圆心(0,0)到l1的距离等于半径2,即=2,解得b=4.(3)l2与圆x2+y2=4相交,圆心(0,0)到l2的距离d==,所截弦长l=2=2= 2.一样说来,“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。
2017-2021全国高考真题数学汇编圆的方程一、单选题1.(2018·全国·高考真题(理))直线20x y ++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点,点P 在圆()2222x y −+=上,则ABP △面积的取值范围是 A .[]26,B .[]48,C.D.⎡⎣2.(2020·全国·高考真题(理))已知⊙M :222220x y x y +−−−=,直线l :220x y ++=,P 为l 上的动点,过点P 作⊙M 的切线,PA PB ,切点为,A B ,当||||PM AB ⋅最小时,直线AB 的方程为( ) A .210x y −−=B .210x y +−=C .210x y −+=D .210x y ++=3.(2020·全国·高考真题(文))已知圆2260x y x +−=,过点(1,2)的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为( ) A .1 B .2 C .3D .44.(2020·全国·高考真题(理))若直线l 与曲线yx 2+y 2=15都相切,则l 的方程为( )A .y =2x +1B .y =2x +12C .y =12x +1D .y =12x +125.(2020·全国·高考真题(理))若过点(2,1)的圆与两坐标轴都相切,则圆心到直线230x y −−=的距离为( ) ABCD二、多选题6.(2021·全国·高考真题)已知点P 在圆()()225516x y −+−=上,点()4,0A 、()0,2B ,则( )A .点P 到直线AB 的距离小于10 B .点P 到直线AB 的距离大于2C .当PBA ∠最小时,PB =D .当PBA ∠最大时,PB =三、填空题7.(2018·全国·高考真题(文))直线1y x =+与圆22230x y y ++−=交于A B ,两点,则AB =________. 四、解答题8.(2017·全国·高考真题(理))已知抛物线C :y 2=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()4,2P −,求直线l 与圆M 的方程."北题库"务号n g s h i a n g .c o m9.(2021·全国·高考真题(文))抛物线C 的顶点为坐标原点O .焦点在x 轴上,直线l :1x =交C 于P ,Q 两点,且OP OQ ⊥.已知点()2,0M ,且M 与l 相切. (1)求C ,M 的方程;(2)设123,,A A A 是C 上的三个点,直线12A A ,13A A 均与M 相切.判断直线23A A 与M 的位置关系,并说明理由.10.(2021·全国·高考真题(理))已知抛物线()2:20C x py p =>的焦点为F ,且F 与圆22:(4)1M x y ++=上点的距离的最小值为4. (1)求p ;(2)若点P 在M 上,,PA PB 是C 的两条切线,,A B 是切点,求PAB △面积的最大值.11.(2017·全国·高考真题(理))设O 为坐标原点,动点M 在椭圆C 22:12x y +=上,过M 作x 轴的垂线,垂足为N ,点P 满足2NP NM =. (1)求点P 的轨迹方程;(2)设点Q 在直线3x =−上,且1OP PQ ⋅=.证明:过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F .12.(2018·全国·高考真题(文))设抛物线24C y x =:的焦点为F ,过F 且斜率为(0)k k >的直线l 与C 交于A ,B 两点,||8AB =.(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.13.(2018·全国·高考真题(理))在平面直角坐标系xOy 中,O 的参数方程为cos sin x y ,θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数),过点(0,且倾斜角为α的直线l 与O 交于A B ,两点.(1)求α的取值范围;(2)求AB 中点P 的轨迹的参数方程.14.(2018·全国·高考真题(文))在直角坐标系xOy 中,曲线1C 的方程为2y k x =+.以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线2C 的极坐标方程为22cos 30ρρθ+−=.(1)求2C 的直角坐标方程;(2)若1C 与2C 有且仅有三个公共点,求1C 的方程.15.(2021·全国·高考真题(理))在直角坐标系xOy 中,C 的圆心为()2,1C ,半径为1. (1)写出C 的一个参数方程;(2)过点()4,1F 作C 的两条切线.以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,求这两条切线的极坐标方程."北京题库"服务号j in g s h i b a n g .c o m参考答案1.A 【详解】分析:先求出A ,B 两点坐标得到AB ,再计算圆心到直线距离,得到点P 到直线距离范围,由面积公式计算即可 详解: 直线x y 20++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点()()A 2,0,B 0,2∴−−,则AB =点P 在圆22x 22y −+=()上 ∴圆心为(2,0),则圆心到直线距离1d ==故点P 到直线x y 20++=的距离2d的范围为则[]2212,62ABPSAB d ==∈ 故答案选A.点睛:本题主要考查直线与圆,考查了点到直线的距离公式,三角形的面积公式,属于中档题. 2.D 【分析】由题意可判断直线与圆相离,根据圆的知识可知,四点,,,A P B M 共圆,且AB MP ⊥,根据44PAMPM AB SPA ⋅==可知,当直线MP l ⊥时,PM AB ⋅最小,求出以 MP 为直径的圆的方程,根据圆系的知识即可求出直线AB 的方程. 【详解】圆的方程可化为()()22114x y −+−=,点 M 到直线l的距离为2d =>,所以直线 l 与圆相离.依圆的知识可知,四点,,,A P B M 四点共圆,且AB MP ⊥,所以14442PAMPM AB SPA AM PA ⋅==⨯⨯⨯=,而PA =当直线MP l ⊥时,min MP min 1PA =,此时PM AB ⋅最小. ∴()1:112MP y x −=−即1122y x =+,由1122220y x x y ⎧=+⎪⎨⎪++=⎩解得, 10x y =−⎧⎨=⎩. 所以以MP 为直径的圆的方程为()()()1110x x y y −++−=,即 2210x y y +−−=, 两圆的方程相减可得:210x y ++=,即为直线AB 的方程. 故选:D. 【点睛】"北京题库"服务号in g s h i b a n g .c o m本题主要考查直线与圆,圆与圆的位置关系的应用,以及圆的几何性质的应用,意在考查学生的转化能力和数学运算能力,属于中档题. 3.B 【分析】当直线和圆心与点(1,2)的连线垂直时,所求的弦长最短,即可得出结论. 【详解】圆2260x y x +−=化为22(3)9x y −+=,所以圆心C 坐标为(3,0)C ,半径为3,设(1,2)P ,当过点P 的直线和直线CP 垂直时,圆心到过点P的直线的距离最大,所求的弦长最短,此时||CP ==根据弦长公式得最小值为2==.故选:B.【点睛】本题考查圆的简单几何性质,以及几何法求弦长,属于基础题. 4.D 【分析】根据导数的几何意义设出直线l 的方程,再由直线与圆相切的性质,即可得出答案. 【详解】设直线l在曲线y =(0x ,则00x >,函数yy '=,则直线l的斜率k =设直线l的方程为)0y x x =−,即00x x −+=, 由于直线l 与圆2215x y +== 两边平方并整理得2005410x x −−=,解得01x =,015x =−(舍),则直线l 的方程为210x y −+=,即1122y x =+. 故选:D. 【点睛】本题主要考查了导数的几何意义的应用以及直线与圆的位置的应用,属于中档题. 5.B 【分析】由题意可知圆心在第一象限,设圆心的坐标为(),,0a a a >,可得圆的半径为a ,写出圆的标准方程,利用点()2,1在圆上,求得实数a 的值,利用点到直线的距离公式可求出圆心到直线230x y −−=的距离. 【详解】"北题库"服务号j in h n g .c o m由于圆上的点()2,1在第一象限,若圆心不在第一象限,则圆与至少与一条坐标轴相交,不合乎题意,所以圆心必在第一象限, 设圆心的坐标为(),a a ,则圆的半径为a , 圆的标准方程为()()222x a y a a −+−=. 由题意可得()()22221a a a −+−=, 可得2650a a −+=,解得1a =或5a =, 所以圆心的坐标为()1,1或()5,5, 圆心到直线的距离均为1d = 圆心到直线的距离均为2d =圆心到直线230x y −−=的距离均为d ==所以,圆心到直线230x y −−=. 故选:B. 【点睛】本题考查圆心到直线距离的计算,求出圆的方程是解题的关键,考查计算能力,属于中等题. 6.ACD 【分析】计算出圆心到直线AB 的距离,可得出点P 到直线AB 的距离的取值范围,可判断AB 选项的正误;分析可知,当PBA ∠最大或最小时,PB 与圆M 相切,利用勾股定理可判断CD 选项的正误.【详解】圆()()225516x y −+−=的圆心为()5,5M ,半径为4,直线AB 的方程为142x y+=,即240x y +−=, 圆心M 到直线AB4=>,所以,点P 到直线AB42<410<,A 选项正确,B 选项错误; 如下图所示:"北京题库"服务号n g s h i b a n g .c o m当PBA ∠最大或最小时,PB 与圆M 相切,连接MP 、BM ,可知PM PB ⊥,BM =4MP =,由勾股定理可得BP ==CD 选项正确.故选:ACD. 【点睛】结论点睛:若直线l 与半径为r 的圆C 相离,圆心C 到直线l 的距离为d ,则圆C 上一点P 到直线l 的距离的取值范围是[],d r d r −+. 7.【分析】首先将圆的一般方程转化为标准方程,得到圆心坐标和圆的半径的大小,之后应用点到直线的距离求得弦心距,借助于圆中特殊三角形半弦长、弦心距和圆的半径构成直角三角形,利用勾股定理求得弦长.【详解】根据题意,圆的方程可化为22(1)4x y ++=, 所以圆的圆心为(0,1)−,且半径是2,根据点到直线的距离公式可以求得d ==结合圆中的特殊三角形,可知AB==【点睛】该题考查的是有关直线被圆截得的弦长问题,在解题的过程中,熟练应用圆中的特殊三角形半弦长、弦心距和圆的半径构成的直角三角形,借助于勾股定理求得结果.8.(1)证明见解析;(2) 20x y −−=, ()()223110x y −+−=或240x y +−=, 2291854216x y ⎛⎫⎛⎫−++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.【详解】(1)设()()1122,,,A x y B x y ,:2l x my =+.由22,2x my y x=+⎧⎨=⎩ 可得2240y my −−=,则124y y =−. 又221212,22y y x x ==,故()2121244y yx x ==. 因此OA 的斜率与OB 的斜率之积为1212414y y x x −⋅==−,所以OA OB ⊥. 故坐标原点O 在圆M 上.(2)由(1)可得()21212122,424y y m x x m y y m +=+=++=+. 故圆心M 的坐标为()22,m m +,圆M的半径r .由于圆M 过点()4,2P −,因此0AP BP ⋅=,故()()()()121244220x x y y −−+++=, 即()()1212121242200x x x x y y y y −+++++=, 由(1)可得12124,4y y x x =−=."北京题库"务号j in g s h i b a n g .c o m所以2210m m −−=,解得1m =或12m =−.当1m =时,直线l 的方程为20x y −−=,圆心M 的坐标为()3,1,圆M,圆M 的方程为()()223110x y −+−=.当12m =−时,直线l 的方程为240x y +−=,圆心M 的坐标为91,42⎛⎫− ⎪⎝⎭,圆M,圆M 的方程为2291854216x y ⎛⎫⎛⎫−++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 【名师点睛】直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,一般要用到根与系数的关系;在解决直线与抛物线的位置关系时,要特别注意直线与抛物线的对称轴平行的特殊情况.中点弦问题,可以利用“点差法”,但不要忘记验证0∆>或说明中点在曲线内部.9.(1)抛物线2:C y x =,M 方程为22(2)1x y −+=;(2)相切,理由见解析 【分析】(1)根据已知抛物线与1x =相交,可得出抛物线开口向右,设出标准方程,再利用对称性设出,P Q 坐标,由OP OQ ⊥,即可求出p ;由圆M 与直线1x =相切,求出半径,即可得出结论;(2)法一:先考虑12A A 斜率不存在,根据对称性,即可得出结论;若121323,,A A A A A A 斜率存在,由123,,A A A 三点在抛物线上,将直线121223,,A A A A A A 斜率分别用纵坐标表示,再由1212,A A A A 与圆M 相切,得出2323,y y y y +⋅与1y 的关系,最后求出M 点到直线23A A 的距离,即可得出结论,法二:12A A 斜率不存在时同法一,当斜率存在时,表达出直线12A A 与13A A 的直线方程,进而表达出直线23A A 的方程,利用点到直线距离公式证明相切. 【详解】(1)依题意设抛物线200:2(0),(1,),(1,)C y px p P y Q y =>−,20,1120,21OP OQ OP OQ y p p ⊥∴⋅=−=−=∴=,所以抛物线C 的方程为2y x =,(0,2),M M 与1x =相切,所以半径为1,所以M 的方程为22(2)1x y −+=;(2)[方法一]设111222333(),(,),(,)A x y A x y A x y 若12A A 斜率不存在,则12A A 方程为1x =或3x =, 若12A A 方程为1x =,根据对称性不妨设1(1,1)A , 则过1A 与圆M 相切的另一条直线方程为1y =,此时该直线与抛物线只有一个交点,即不存在3A ,不合题意; 若12A A 方程为3x =,根据对称性不妨设12(3,A A 则过1A 与圆M 相切的直线13A A为3)y x −=−, "北京题库"服务号j in g s h i b a n g .c o m又13133131313A Ay yk yx x y y−====∴=−+,330,(0,0)x A=,此时直线1323,A A A A关于x轴对称,所以直线23A A与圆M相切;若直线121323,,A A A A A A斜率均存在,则121323121323111,,A A A A A Ak k ky y y y y y===+++,所以直线12A A方程为()11121y y x xy y−=−+,整理得1212()0x y y y y y−++=,同理直线13A A的方程为1313()0x y y y y y−++=,直线23A A的方程为2323()0x y y y y y−++=,12A A与圆M相切,1=整理得22212121(1)230y y y y y−++−=,13A A与圆M相切,同理22213131(1)230y y y y y−++−=所以23,y y为方程222111(1)230y y y y y−++−=的两根,2112323221123,11y yy y y yy y−+=−⋅=−−,M到直线23A A的距离为:2123|2|y−+=22121111yy+===+,所以直线23A A与圆M相切;综上若直线1213,A A A A与圆M相切,则直线23A A与圆M相切.[方法二]【最优解】设()()()222111113333322222,,,,,,,,A x y y x A x y y x A x y y x===.当12x x=时,同解法1.当12x x≠时,直线12A A的方程为()211121y yy y x xx x−−=−−,即121212y yxyy y y y=+++.由直线12A A与M1=,化简得()121212130y y x x x+−−+=,"京题库"服务号jingshibang.com同理,由直线13A A 与M 相切得()131312130y y x x x +−−+=.因为方程()1112130y y x x x +−−+=同时经过点23,A A ,所以23,A A 的直线方程为()1112130y y x x x +−−+=,点M 到直线23A A1==.所以直线23A A 与M 相切.综上所述,若直线1213,A A A A 与M 相切,则直线23A A 与M 相切. 【整体点评】第二问关键点:过抛物线上的两点直线斜率只需用其纵坐标(或横坐标)表示,将问题转化为只与纵坐标(或横坐标)有关;法一是要充分利用1213,A A A A 的对称性,抽象出2323,y y y y +⋅与1y 关系,把23,y y 的关系转化为用1y 表示,法二是利用相切等条件得到23A A 的直线方程为()1112130y y x x x +−−+=,利用点到直线距离进行证明,方法二更为简单,开拓学生思路10.(1)2p =;(2)【分析】(1)根据圆的几何性质可得出关于p 的等式,即可解出p 的值;(2)设点()11,A x y 、()22,B x y 、()00,P x y ,利用导数求出直线PA 、PB ,进一步可求得直线AB 的方程,将直线AB 的方程与抛物线的方程联立,求出AB 以及点P 到直线AB 的距离,利用三角形的面积公式结合二次函数的基本性质可求得PAB △面积的最大值. 【详解】(1)[方法一]:利用二次函数性质求最小值由题意知,0,2p F ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设圆M 上的点()00,N x y ,则()22041++=x y . 所以()()22001453=−+−≤≤−x y y . 从而有||==FN=因为053y −≤≤−,所以当03y =−时,min ||4==FN . 又0p >,解之得2p =,因此2p =.[方法二]【最优解】:利用圆的几何意义求最小值抛物线C 的焦点为0,2p F ⎛⎫⎪⎝⎭,42p FM =+,所以,F 与圆22:(4)1M x y ++=上点的距离的最小值为4142p+−=,解得2p =; (2)[方法一]:切点弦方程+韦达定义判别式求弦长求面积法 抛物线C 的方程为24x y =,即24x y =,对该函数求导得=2x y ',京题库"服务号j s h i b a n g .c o m设点()11,A x y 、()22,B x y 、()00,P x y , 直线PA 的方程为()1112x y y x x −=−,即112x x y y =−,即11220x x y y −−=,同理可知,直线PB 的方程为22220x x y y −−=,由于点P 为这两条直线的公共点,则10102020220220x x y y x x y y −−=⎧⎨−−=⎩,所以,点A 、B 的坐标满足方程00220x x y y −−=, 所以,直线AB 的方程为00220x x y y −−=, 联立0022204x x y y x y −−=⎧⎪⎨=⎪⎩,可得200240x x x y −+=, 由韦达定理可得1202x x x +=,1204x x y =,所以,AB =点P 到直线AB的距离为d所以,()3220011422PABS AB d x y =⋅==−△, ()()2222000000041441215621x y y y y y y −=−+−=−−−=−++,由已知可得053y −≤≤−,所以,当05y =−时,PAB△的面积取最大值321202⨯=[方法二]:【最优解】:切点弦法+分割转化求面积+三角换元求最值同方法一得到1201202,4+==x x x x x y .过P 作y 轴的平行线交AB 于Q ,则2000,2⎛⎫− ⎪⎝⎭x Q x y .()32221200001111||242222⎛⎫=⋅−=−=− ⎪⎝⎭PABSPQ x x x y x y . P 点在圆M 上,则00cos ,4sin ,x y αα=⎧⎨=−+⎩()()333222222001114cos 4sin 16(sin 2)21222ααα⎡⎤=−=−+=−++⎣⎦PABSx y . 故当sin 1α=−时PAB △的面积最大,最大值为 [方法三]:直接设直线AB 方程法设切点A ,B 的坐标分别为211,4x A x ⎛⎫ ⎪⎝⎭,222,4x B x ⎛⎫ ⎪⎝⎭.设:AB l y kx b =+,联立AB l 和抛物线C 的方程得2,4,y kx b x y =+⎧⎨=⎩整理得2440x kx b −−=."北京题"服务号j g s h i b a n g .c o m判别式2Δ16160=+>k b ,即20k b +>,且12124,4x x k x x b +==−.抛物线C 的方程为24x y =,即24x y =,有2x y '=.则()2111:42−=−PA x x l y x x ,整理得21124x x y x =⋅−,同理可得222:24=⋅−PB x x l y x .联立方程211222,24,24x x y x x xy x ⎧=⋅−⎪⎪⎨⎪=⋅−⎪⎩可得点P 的坐标为1212,24x x x x P +⎛⎫ ⎪⎝⎭,即(2,)P k b −. 将点P 的坐标代入圆M 的方程,得22(2)(4)1+−+=k b ,整理得221(4)4b k −−=.由弦长公式得12||=−=AB x.点P 到直线AB的距离为d =.所以21||222==+==PABSAB d kb=其中[5,3]=−∈−−P y b ,即[3,5]∈b . 当5b=时,()max=PAB S【整体点评】(1)方法一利用两点间距离公式求得FN 关于圆M 上的点()00,N x y 的坐标的表达式,进一步转化为关于0y 的表达式,利用二次函数的性质得到最小值,进而求得p 的值;方法二,利用圆的性质,F 与圆22:(4)1M x y ++=上点的距离的最小值,简洁明快,为最优解;(2)方法一设点()11,A x y 、()22,B x y 、()00,P x y ,利用导数求得两切线方程,由切点弦方程思想得到直线AB 的坐标满足方程00220x x y y −−=,然手与抛物线方程联立,由韦达定理可得1202x x x +=,1204x x y =,利用弦长公式求得AB 的长,进而得到面积关于()00,P x y 坐标的表达式,利用圆的方程转化得到关于0y 的二次函数最值问题;方法二,同方法一得到1202x x x +=,1204x x y =,过P 作y 轴的平行线交AB 于Q ,则2000,2⎛⎫− ⎪⎝⎭x Q x y .由121||2PABSPQ x x =⋅−求得面积关于()00,P x y 坐标的表达式,并利用三角函数换元求得面积最大值,方法灵活,计算简洁,为最优解;方法三直接设直线:AB l y kx b =+,联立直线AB 和抛物线方程,利用韦达定理判别式得到20k b +>,且12124,4x x k x x b +==−.利用点P 在圆M 上,求得,k b 的关系,然后利用导数求得两切线方程,解方程组求得P 的坐标(2,)P k b −,进而利用弦长公式和点到直线距离公式求得面积关于b 的函数表达式,然后利用二次函数的性质求得最大值; 11.(1)222x y +=;(2)见解析. 【详解】(1)设P (x ,y ),M (00,x y ),则N (0,0x ),00NP (x ,),NM 0,x y y =−=() 由NP 2NM=得002x x y y ==,. "北京题库"服j in g s h i b a n g .c o m因为M (00,x y )在C 上,所以22x 122y +=. 因此点P 的轨迹为222x y +=.由题意知F (-1,0),设Q (-3,t ),P (m ,n ),则()()OQ 3t PF 1m n OQ PF 33m tn =−=−−−⋅=+−,,,,,()OP m n PQ 3m t n ==−−−,,(,).由OP PQ 1⋅=得-3m-2m +tn-2n =1,又由(1)知222m n +=,故3+3m-tn=0.所以OQ PF 0⋅=,即OQ PF ⊥.又过点P 存在唯一直线垂直于OQ ,所以过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F.点睛:定点、定值问题通常是通过设参数或取特殊值来确定“定点”是什么、“定值”是多少,或者将该问题涉及的几何式转化为代数式或三角问题,证明该式是恒成立的. 定点、定值问题同证明问题类似,在求定点、定值之前已知该值的结果,因此求解时应设参数,运用推理,到最后必定参数统消,定点、定值显现. 12.(1) y =x –1,(2)()()223216x y −+−=或()()22116144x y −++=. 【详解】分析:(1)根据抛物线定义得12AB x x p =++,再联立直线方程与抛物线方程,利用韦达定理代入求出斜率,即得直线l 的方程;(2)先求AB 中垂线方程,即得圆心坐标关系,再根据圆心到准线距离等于半径得等量关系,解方程组可得圆心坐标以及半径,最后写出圆的标准方程.详解:(1)由题意得F (1,0),l 的方程为y =k (x –1)(k >0). 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由()214y k x y x⎧=−⎨=⎩得()2222240k x k x k −++=. 216160k ∆=+=,故212224k x x k ++=.所以()()21224411k AB AF BF x x k +=+=+++=.由题设知22448k k +=,解得k =–1(舍去),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()23y x −=−−,即5y x =−+.设所求圆的圆心坐标为(x 0,y 0),则()()002200051116.2y x y x x =−+⎧⎪⎨−++=+⎪⎩,解得0032x y =⎧⎨=⎩,或00116.x y =⎧⎨=−⎩, 因此所求圆的方程为()()223216x y −+−=或()()22116144x y −++=."北京题库"服务号j in g s h i b a n g .c o m点睛:确定圆的方程方法(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.13.(1)3(,)44ππ(2)sin 2,22x y αα⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(α为参数,344ππα<<) 【详解】分析:(1)由圆与直线相交,圆心到直线距离d r <可得. (2)联立方程,由根与系数的关系求解详解:(1)O 的直角坐标方程为221x y +=. 当2πα=时,l 与O 交于两点.当2πα≠时,记tan k α=,则l的方程为y kx =l 与O1<,解得1k <−或1k >,即,42ππα⎛⎫∈ ⎪⎝⎭或3,24ππα⎛⎫∈ ⎪⎝⎭. 综上,α的取值范围是3,44ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭. (2)l的参数方程为,(x tcos t y tsin αα=⎧⎪⎨=⎪⎩为参数,344ππα<< ). 设A ,B ,P 对应的参数分别为A t ,B t ,P t ,则2A BP t t t +=,且A t ,B t满足210t α−+=.于是A B t t α+=,P t α.又点P 的坐标(),x y满足,.P P x t cos y t sin αα=⎧⎪⎨=⎪⎩ 所以点P的轨迹的参数方程是2,222x y αα⎧=⎪⎪⎨⎪=−−⎪⎩(α为参数,344ππα<< ). 点睛:本题主要考查直线与圆的位置关系,圆的参数方程,考查求点的轨迹方程,属于中档题. 14.(1) 22(1)4x y ++=. (2) 423y x =−+. 京题"服务号j in g s h i b a n g .c o m【详解】分析:(1)就根据cos x ρθ=,sin y ρθ=以及222x y ρ=+,将方程22cos 30ρρθ+−=中的相关的量代换,求得直角坐标方程;(2)结合方程的形式,可以断定曲线2C 是圆心为()1,0A −,半径为2的圆,1C 是过点()0,2B 且关于y 轴对称的两条射线,通过分析图形的特征,得到什么情况下会出现三个公共点,结合直线与圆的位置关系,得到k 所满足的关系式,从而求得结果.详解:(1)由cos x ρθ=,sin y ρθ=得2C 的直角坐标方程为()2214x y ++=.(2)由(1)知2C 是圆心为()1,0A −,半径为2的圆.由题设知,1C 是过点()0,2B 且关于y 轴对称的两条射线.记y 轴右边的射线为1l ,y 轴左边的射线为2l .由于B 在圆2C 的外面,故1C 与2C 有且仅有三个公共点等价于1l 与2C 只有一个公共点且2l 与2C 有两个公共点,或2l 与2C 只有一个公共点且1l 与2C 有两个公共点.当1l 与2C 只有一个公共点时,A 到1l 所在直线的距离为22=,故43k =−或0k =.经检验,当0k =时,1l 与2C 没有公共点;当43k =−时,1l 与2C 只有一个公共点,2l 与2C 有两个公共点.当2l 与2C 只有一个公共点时,A 到2l 所在直线的距离为22=,故0k =或43k =. 经检验,当0k =时,1l 与2C 没有公共点;当43k =时,2l 与2C 没有公共点. 综上,所求1C 的方程为423y x =−+. 点睛:该题考查的是有关坐标系与参数方程的问题,涉及到的知识点有曲线的极坐标方程向平面直角坐标方程的转化以及有关曲线相交交点个数的问题,在解题的过程中,需要明确极坐标和平面直角坐标之间的转换关系,以及曲线相交交点个数结合图形,将其转化为直线与圆的位置关系所对应的需要满足的条件,从而求得结果.15.(1)2cos 1sin x y αα=+⎧⎨=+⎩,(α为参数);(2)2cos()43πρθ+=2cos()43πρθ−=【分析】(1)直接利用圆心及半径可得的圆的参数方程;(2)先求得过(4,1)的圆的切线方程,再利用极坐标与直角坐标互化公式化简即可. 【详解】(1)由题意,C 的普通方程为22(2)(1)1x y −+−=,所以C 的参数方程为2cos 1sin x y αα=+⎧⎨=+⎩,(α为参数)(2)[方法一]:直角坐标系方法①当切线斜率不存在时,切线方程为4x =,此时圆心到直线的距离为2>r ,故舍去. ②当切线斜率存在时,设其方程为(4)1y k x =−+,即410kx y k −−+=."北京题库"j in g s h i b a n o m1=,即22|2|1==+k k k,解得k=.所以切线方程为4)1=−+y x或4)1=−+y x.两条切线的极坐标方程分别为sin cos133ρθρθ=−+和sin cos1ρθθ=+.即5sin26πρθ⎛⎫+=−⎪⎝⎭sin26πρθ⎛⎫+=⎪⎝⎭[方法二]【最优解】定义求斜率法如图所示,过点F作C的两条切线,切点分别为A,B.在ACF中,tan∠==ACAFCAF,又∥CF x轴,所以两条切线,FA FB故切线的方程为4)1=−+y x,(4)1=−+y x,这两条切线的极坐标方程为sin cos1ρθθ=−+和sin cos1ρθθ=.【整体点评】(2)的方法一直角坐标系中直线与圆相切的条件求得切线方程,再转化为极坐标方程,方法二:直接根据倾斜角求得切线的斜率,得到切线的直角坐标方程,然后转化为极坐标方程,在本题中巧妙的利用已知圆和点的特殊性求解,计算尤其简洁,为最优解."北京题库"服务号jingshibang.co。
圆与方程高考真题精选2009年考题1.(2009辽宁)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 )22(1)(1)2x y ++-= (B) 22(1)(1)2x y -++= (C) 22(1)(1)2x y -+-= (D) 22(1)(1)2x y +++=【解析】选B.圆心在x +y =0上,排除C 、D,再结合图象,或者验证A 、B 中圆心到两直线的距离等于半径2即可.2.(2009浙江)已知三角形的三边长分别为3,4,5,则它的边与半径为1的圆的公共点个数最多为( )A .3B .4C .5D .6 【解析】选B.由于3,4,5构成直角三角形S ,故其内切圆半径为r=34512+-=,当该圆运动时,最多与直角三角形S 的两边也有4个交点。
3.(2009上海).过圆22(1)(1)1C x y -+-=:的圆心,作直线分别交x 、y正半轴于点A 、B ,AOB ∆被圆分成四部分(如图),若这四部分图形面积满足|||,S S S S I ∏+=+¥则直线AB 有( )(A ) 0条 (B ) 1条 (C ) 2条 (D ) 3条【解析】选B.由已知,得:,IV II III I S S S S -=-,第II ,IV 部分的面积是定值,所以,IV II S S -为定值,即,III I S S -为定值,当直线AB 绕着圆心C 移动时,只可能有一个位置符合题意,即直线AB 只有一条,故选B 。
4.(2009湖南)已知圆1C :2(1)x ++2(1)y -=1,圆2C 与圆1C 关于直线10x y --=对称,则圆2C 的方程为( )(A )2(2)x ++2(2)y -=1 (B )2(2)x -+2(2)y +=1 (C )2(2)x ++2(2)y +=1 (D )2(2)x -+2(2)y -=1【解析】选B.设圆2C 的圆心为(a ,b ),则依题意,有111022111a b b a -+⎧--=⎪⎪⎨-⎪=-⎪+⎩, 解得:22a b =⎧⎨=-⎩,对称圆的半径不变,为1,故选B. 5.(2009陕西高考)过原点且倾斜角为60︒的直线被圆2240x y y +-=所截得的弦长为(A(B )2 (C(D )2 【解析】选D.过原点且倾斜角为60°的直线方程为220,241,y x y d -=+-=====圆()的圆心(0,2)到直线的距离为因此弦长为6.(2009重庆高考)直线1y x =+与圆221x y +=的位置关系为( ) A .相切 B .相交但直线不过圆心 C .直线过圆心 D .相离【解析】选B.圆心(0,0)为、到直线1y x =+,即10x y -+=的距离2d ==,而012<<,选B 。
一、选择题(每小题5分,共50分)1. 在直角坐标系中,圆C的方程为x² + y² - 4x - 6y + 9 = 0,则圆C的半径为:A. 2B. 3C. 4D. 52. 已知圆O的半径为r,圆心坐标为(a,b),则圆O的标准方程为:A. (x - a)² + (y - b)² = r²B. (x - a)² - (y - b)² = r²C. (x + a)² + (y + b)² = r²D. (x + a)² - (y + b)² = r²3. 若直线y = kx + b与圆x² + y² = 4相切,则k和b的关系为:A. k² + b² = 4B. k² + b² = 1C. k² + b² = 16D. k² + b² = 04. 在平面直角坐标系中,圆C的方程为(x - 1)² + (y + 2)² = 9,则圆C的圆心坐标为:A. (1, -2)B. (1, 2)C. (-1, -2)D. (-1, 2)5. 已知圆C的方程为x² + y² - 6x + 4y + 12 = 0,圆C关于直线y = x的对称圆方程为:A. x² + y² - 6y + 4x + 12 = 0B. x² + y² + 6y - 4x + 12 = 0C. x² + y² + 6x - 4y + 12 = 0D. x² + y² - 6x - 4y + 12 = 06. 圆O的半径为r,圆心坐标为(0,0),若圆上任意一点P的坐标为(x,y),则|OP|的最大值为:A. rB. r + 1C. r - 1D. 2r7. 若圆C的方程为(x - 2)² + (y - 3)² = 1,则圆C上的点到直线3x + 4y - 5 = 0的距离的最大值为:A. 1B. 2C. 3D. 48. 圆O的方程为x² + y² = 4,直线l的方程为y = mx + c,若圆O与直线l相切,则m和c的关系为:A. m² + c² = 4B. m² + c² = 1C. m² + c² = 16D. m² + c² = 09. 圆C的方程为(x - 3)² + (y + 1)² = 25,若直线y = kx + b与圆C相交,则k和b的关系为:A. k² + b² = 25B. k² + b² = 1C. k² + b² = 9D. k² + b² = 1610. 若圆C的方程为x² + y² - 8x + 6y + 12 = 0,则圆C关于原点O的对称圆方程为:A. x² + y² - 8x - 6y + 12 = 0B. x² + y² + 8x - 6y + 12 = 0C. x² + y² - 8x + 6y - 12 = 0D. x² + y² + 8x + 6y - 12 = 0二、填空题(每小题5分,共50分)1. 圆C的方程为(x - 2)² + (y - 3)² = 1,圆心坐标为________,半径为________。
2019年广西理科高考复习专题练习:圆的方程练习题查字典数学网整理了2019年广西理科高考复习专题练习:圆的方程练习题,帮助广大高中学生学习数学知识! [A级基础达标练]一、填空题1.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________.[解析] 设圆心C(a,b)(a0,b0),由题意得b=1.又圆心C到直线4x-3y=0的距离d==1,解得a=2或a=-(舍).所以该圆的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=1.[答案] (x-2)2+(y-1)2=12.(2019南京质检)已知点P(2,1)在圆C:x2+y2+ax-2y+b=0上,点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆C上,则圆C的圆心坐标为________.[解析] 因为点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆上,该直线过圆心,即圆心满足方程x+y-1=0,因此-+1-1=0,解得a=0,所以圆心坐标为(0,1).[答案] (0,1)3.已知圆心在直线y=-4x上,且圆与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2),则该圆的方程是________.[解析] 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).半径r=2,所求圆的方程为(x-1)2+(y+4)2=8.[答案] (x-1)2+(y+4)2=84.(2019江苏常州模拟)已知实数x,y满足x2+y2-4x+6y+12=0,则|2x-y|的最小值为________.[解析] x2+y2-4x+6y+12=0配方得(x-2)2+(y+3)2=1,令x=2+cos ,y=-3+sin ,则|2x-y|=|4+2cos +3-sin |=|7-sin (-7-(tan =2).[答案] 7-5.已知圆x2+y2+4x-8y+1=0关于直线2ax-by+8=0(a0,b0)对称,则+的最小值是________.[解析] 由圆的对称性可得,直线2ax-by+8=0必过圆心(-2,4),所以a+b=2.所以+=+=++52+5=9,由=,则a2=4b2,又由a+b=2,故当且仅当a=,b=时取等号.[答案] 96.(2019南京市、盐城市高三模拟)在平面直角坐标系xOy中,若圆x2+(y-1)2=4上存在A,B两点关于点P(1,2)成中心对称,则直线AB的方程为________.[解析] 由题意得圆心与P点连线垂直于AB,所以kOP==1,kAB=-1,而直线AB过P点,所以直线AB的方程为y-2=-(x-1),即x+y-3=0.[答案] x+y-3=07.(2019泰州质检)若a,且方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a=________.[解析] 要使方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a2+(2a)2-4(2a2+a-1)0,解得-20)关于直线x+y+2=0对称.(1)求圆C的方程;(2)设Q为圆C上的一个动点,求的最小值.[解] (1)设圆心C(a,b),由题意得解得则圆C的方程为x2+y2=r2,将点P的坐标代入得r2=2,故圆C的方程为x2+y2=2.(2)设Q(x,y),则x2+y2=2,=(x-1,y-1)(x+2,y+2)=x2+y2+x+y-4=x+y-2.令x=cos ,y=sin ,=x+y-2=(sin +cos )-2=2sin-2,所以的最小值为-4.10.已知圆的圆心为坐标原点,且经过点(-1,).(1)求圆的方程;(2)若直线l1:x-y+b=0与此圆有且只有一个公共点,求b 的值;(3)求直线l2:x-y+2=0被此圆截得的弦长.[解] (1)已知圆心为(0,0),半径r==2,所以圆的方程为x2+y2=4.(2)由已知得l1与圆相切,则圆心(0,0)到l1的距离等于半径2,即=2,解得b=4.(3)l2与圆x2+y2=4相交,圆心(0,0)到l2的距离d==,所截弦长l=2=2=2.[B级能力提升练]一、填空题1.(2019南通模拟)在圆x2+y2-2x-6y=0内,过点E(0,1)的最长弦和最短弦分别为AC和BD,则四边形ABCD的面积为________.[解析] 圆的标准方程为(x-1)2+(y-3)2=10,则圆心(1,3),半径r=,由题意知ACBD,且|AC|=2,|BD|=2=2,所以四边形ABCD的面积为S=|AC||BD|=22=10.[答案] 102.(2019江苏省连云港市高三第二次调研考试数学试题)在平面直角坐标系xOy中,已知点P(3,0)在圆C:x2+y2-2mx-4y+m2-28=0内,动直线AB过点P且交圆C于A,B两点,若ABC的面积的最大值为16,则实数m的取值范围为________.[解析] 圆C的标准方程为(x-m)2+(y-2)2=32,首先由点P在圆内,则(3-m)2+(0-2)232,解得3-2,圆C与直线y=-2x+4不相交,所以t=-2不符合题意,舍去.故圆C的方程为(x-2)2+(y-1)2=5.2019年广西理科高考复习专题练习:圆的方程练习题已经呈现在各位同学面前,望各位同学能够努力奋斗,更多精彩尽在查字典数学网高考频道!。
高三数学圆的标准方程与一般方程试题1.已知M(-2,0),N(2,0),则以MN为斜边的直角三角形的直角顶点P的轨迹方程为()A.x2+y2=2B.x2+y2=4C.x2+y2=2(x≠±2)D.x2+y2=4(x≠±2)【答案】D【解析】MN的中点为原点O,易知|OP|=|MN|=2,∴P的轨迹是以原点O为圆心,以r=2为半径的圆,除去与x轴的两个交点.2.设圆的方程是x2+y2+2ax+2y+(a-1)2=0,若0<a<1,则原点与圆的位置关系是()A.原点在圆上B.原点在圆外C.原点在圆内D.不确定【答案】B【解析】将原点代入x2+y2+2ax+2y+(a-1)2=(a-1)2>0,所以原点在圆外.3.已知x,y满足x2+y2=1,则的最小值为________.【答案】【解析】表示圆上的点P(x,y)与点Q(1,2)连线的斜率,∴的最小值是直线PQ与圆相切时的斜率.设直线PQ的方程为y-2=k(x-1),即kx-y+2-k=0,由=1,得k=,结合图形可知≥,∴所求最小值为.4.已知平面上点其中,当,变化时,则满足条件的点在平面上所组成图形的面积是()A.B.(C.D.【答案】C【解析】圆心在圆上运动一周,点在平面上所组成图形为以坐标原点为圆心,6为半径的实心圆减去以坐标原点为圆心,2为半径的实心圆的一个圆环,面积是.【考点】圆的方程,动点轨迹5.以抛物线y2=4x的焦点为圆心,且过坐标原点的圆的方程为()A.x2+y2+2x=0B.x2+y2+x=0C.x2+y2﹣x=0D.x2+y2﹣2x=0【答案】D【解析】因为已知抛物线的焦点坐标为(1,0),即所求圆的圆心,又圆过原点,所以圆的半径为r=1,故所求圆的方程为(x﹣1)2+y2=1,即x2﹣2x+y2=0,故选D.6.若圆x2+y2-2kx+2y+2=0(k>0)与两坐标轴无公共点,那么实数k的取值范围为( )A.-1<k<1B.1<k<C.1<k<2D.<k<2【答案】B【解析】圆的方程为(x-k)2+(y+1)2=k2-1,圆心坐标为(k,-1),半径r=,若圆与两坐标无公共点,即,解得1<k<.故选B.7.已知方程x2+y2-2(m+3)x+2(1-4m2)y+16m4+9=0表示一个圆.(1)求实数m的取值范围;(2)求该圆半径r的取值范围;(3)求圆心的轨迹方程.【答案】(1)-<m<1(2)0<r≤(3)y=4(x-3)2-1【解析】(1)方程表示圆的充要条件是D2+E2-4F>0,即有4(m+3)2+4(1-4m2)2-4(16m4+9) >0-<m<1.(2)半径r=0<r≤.(3)设圆心坐标为(x,y),则消去m,得y=4(x-3)2-1.由于-<m<1,所以<x<4.故圆心的轨迹方程为y=4(x-3)2-18. P(x,y)在圆C:(x-1)2+(y-1)2=1上移动,试求x2+y2的最小值.【答案】3-2【解析】由C(1,1)得OC=,则OPmin =-1,即()min=-1.所以x2+y2的最小值为(-1)2=3-2.9.设定点M(-3,4),动点N在圆x2+y2=4上运动,以OM,ON为邻边作平行四边形MONP,则点P的轨迹方程为.【答案】(x+3)2+(y-4)2=4,但应除去两点(-,)和(-,)【解析】设P(x,y),圆上的动点N(x0,y),则线段OP的中点坐标为(,),线段MN的中点坐标为(,),又因为平行四边形的对角线互相平分,所以有可得又因为N(x0,y)在圆上,所以N点坐标应满足圆的方程.即有(x+3)2+(y-4)2=4,但应除去两点(-,)和(-,).10.当a为任意实数时,直线(a-1)x-y+a+1=0恒过定点C,则以C为圆心,为半径的圆的方程为()A.x2+y2-2x+4y=0B.x2+y2+2x+4y=0C.x2+y2+2x-4y=0D.x2+y2-2x-4y=0【答案】C【解析】由(a-1)x-y+a+1=0得(x+1)a-(x+y-1)=0,∴该直线恒过点(-1,2),∴所求圆的方程为(x+1)2+(y-2)2=5.即x2+y2+2x-4y=0.11.设二次函数y=x2-x+1与x轴正半轴的交点分别为A,B,与y轴正半轴的交点是C,则过A,B,C 三点的圆的标准方程是.【答案】(x-2)2+(y-2)2=5【解析】【思路点拨】先由已知求出A,B,C三点坐标,再根据坐标特点选出方程,求方程.由已知三个交点分别为A(1,0),B(3,0),C(0,1),易知圆心横坐标为2,则令圆心为E(2,b),由|EA|=|EC|得b=2,半径为,故圆的方程为(x-2)2+(y-2)2=5.12.已知点P(a,b)关于直线l的对称点为P′(b+1,a-1),则圆C:x2+y2-6x-2y=0关于直线l对称的圆C′的方程为________.【答案】(x-2)2+(y-2)2=10【解析】由圆C:x2+y2-6x-2y=0得,圆心坐标为(3,1),半径r=,所以对称圆C′的圆心为(1+1,3-1)即(2,2),所以(x-2)2+(y-2)2=10.13.已知圆C经过A(5,1),B(1,3)两点,圆心在x轴上,则圆C的方程为________.【答案】(x-2)2+y2=10【解析】依题意设所求圆的方程为(x-a)2+y2=r2,把所给两点坐标代入方程,得解得所以所求圆的方程为(x-2)2+y2=10.14.已知圆:,则下列命题:①圆上的点到的最短距离的最小值为;②圆上有且只有一点到点的距离与到直线的距离相等;③已知,在圆上有且只有一点,使得以为直径的圆与直线相切.真命题的个数为A.B.C.D.【答案】D【解析】已知动圆的圆心的轨迹方程为:,所以动圆构成的轨迹为夹在抛物线和抛物线之间的部分(包括边界),所以①②③都满足题意【考点】圆的方程的性质、点、直线与圆的位置关系及其判断.15.若点为圆的弦的中点,则弦所在直线方程为( )A.B.C.D.【答案】D【解析】化为标准方程为,为圆的弦的中点,∴圆心与点P确定的直线斜率为,∴弦所在直线的斜率为2,∴弦所在直线的方程为,即,故选D.【考点】圆的方程,直线与圆的位置关系,直线的斜率,直线的方程.16.能够把圆:的周长和面积同时分为相等的两部分的函数称为圆的“和谐函数”,下列函数不是圆的“和谐函数”的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】只有D答案是偶函数,这个圆的圆心是,则奇函数会是该圆的“和谐函数”.【考点】1.对称性;2.奇偶性.17.已知P是圆C:上的一个动点,A(,1),则的最小值为______.【答案】2(-1) .【解析】如图:作PQ^OA于Q,CD^OA于D,根据向量数量积的几何意义得min =|OA|·|OQ|min=|OA|·|OT|="2" (|OD|-1)=2(-1) .【考点】圆的标准方程及向量数量积.18.已知圆C经过两点,圆心在x轴上,则圆C的方程是A.B.C.D.【答案】D【解析】根据题意,由于圆C经过两点,圆心在x轴上,那么圆心在线段AB的垂直平分线上,可中点为(2,3),斜率为3,则方程为y-3=3(x-2).可知,3x-y-3=0,同时令y=0,x=1,故可知圆心为(1,0),半径为,因此可知方程为,选D.【考点】圆的方程点评:主要是考查了圆的方程的求解,属于基础题。
2019-2019年高考数学圆的方程专题练习(含答案)圆的标准方程(x-a)+(y-b)=r中,有三个参数a、b、r,下面是查字典数学网整理的2019-2019年高考数学圆的方程专题练习,希望岁考生复习有帮助。
一、填空题1.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________.[解析] 设圆心C(a,b)(a0,b0),由题意得b=1.又圆心C到直线4x-3y=0的距离d==1,解得a=2或a=-(舍).所以该圆的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=1.[答案] (x-2)2+(y-1)2=12.(2019南京质检)已知点P(2,1)在圆C:x2+y2+ax-2y+b=0上,点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆C上,则圆C的圆心坐标为________.[解析] 因为点P关于直线x+y-1=0的对称点也在圆上,该直线过圆心,即圆心满足方程x+y-1=0,因此-+1-1=0,解得a=0,所以圆心坐标为(0,1).[答案] (0,1)3.已知圆心在直线y=-4x上,且圆与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2),则该圆的方程是________.[解析] 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).半径r=2,所求圆的方程为(x-1)2+(y+4)2=8.[答案] (x-1)2+(y+4)2=84.(2019江苏常州模拟)已知实数x,y满足x2+y2-4x+6y+12=0,则|2x-y|的最小值为________.[解析] x2+y2-4x+6y+12=0配方得(x-2)2+(y+3)2=1,令x=2+cos ,y=-3+sin ,则|2x-y|=|4+2cos +3-sin |=|7-sin (-7-(tan =2).[答案] 7-5.已知圆x2+y2+4x-8y+1=0关于直线2ax-by+8=0(a0,b0)对称,则+的最小值是________.[解析] 由圆的对称性可得,直线2ax-by+8=0必过圆心(-2,4),所以a+b=2.所以+=+=++52+5=9,由=,则a2=4b2,又由a+b=2,故当且仅当a=,b=时取等号.[答案] 96.(2019南京市、盐城市高三模拟)在平面直角坐标系xOy中,若圆x2+(y-1)2=4上存在A,B两点关于点P(1,2)成中心对称,则直线AB的方程为________.[解析] 由题意得圆心与P点连线垂直于AB,所以kOP==1,kAB=-1,而直线AB过P点,所以直线AB的方程为y-2=-(x-1),即x+y-3=0.[答案] x+y-3=07.(2019泰州质检)若a,且方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a=________.[解析] 要使方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圆,则a2+(2a)2-4(2a2+a-1)0,解得-20)关于直线x+y+2=0对称.(1)求圆C的方程;(2)设Q为圆C上的一个动点,求的最小值.[解] (1)设圆心C(a,b),由题意得解得则圆C的方程为x2+y2=r2,将点P的坐标代入得r2=2,故圆C的方程为x2+y2=2.(2)设Q(x,y),则x2+y2=2,=(x-1,y-1)(x+2,y+2)=x2+y2+x+y-4=x+y-2.令x=cos ,y=sin ,=x+y-2=(sin +cos )-2=2sin-2,所以的最小值为-4.10.已知圆的圆心为坐标原点,且经过点(-1,).(1)求圆的方程;(2)若直线l1:x-y+b=0与此圆有且只有一个公共点,求b的值;(3)求直线l2:x-y+2=0被此圆截得的弦长.[解] (1)已知圆心为(0,0),半径r==2,所以圆的方程为x2+y2=4.(2)由已知得l1与圆相切,则圆心(0,0)到l1的距离等于半径2,即=2,解得b=4.(3)l2与圆x2+y2=4相交,圆心(0,0)到l2的距离d==,所截弦长l=2=2=2.一般说来,“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。
专专9.2圆的专专一、单选题1. 已知圆1C :22()(2)1x a y ++-=与圆2C :22()(2)4x b y -+-=相外切,a ,b为正实数,则ab 的最大值为 ( )A. B.94C.32D.22. 直线20x y ++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点,点P 在圆22(2)2x y -+=上,则ABP ∆面积的取值范围是( )A. [2,6]B. [4,8]C.D.3. 已知圆2260x y x +-=,过点(1,2)D 的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为( )A. 1B. 2C. 3D. 44. 已知圆M 的方程为22680x y x y +--=,过点(0,4)P 的直线l 与圆M 相交的所有弦中,弦长最短的弦为AC ,弦长最长的弦为BD ,则四边形ABCD 的面积为( )A. 30B. 40C. 60D. 805. 在平面直角坐标系xOy 中,已知点,,若动点M 满足||2||MA MO =,则OM ON ⋅的取值范围是( )A.B.C.D.6. 若平面内两定点A ,B 之间的距离为2,动点P 满足|||PB PA =,则tan ABP∠的最大值为( )A.2B. 1C.D. 7. 已知圆22:2220M x y x y +---=,直线:220l x y ++=,P 为l 上的动点,过点P 作圆M 的切线PA ,PB ,且切点为A ,B ,当||||PM AB ⋅最小时,直线AB 的方程为( )A. 210x y --=B. 210x y +-=C. 210x y -+=D. 210x y ++= 8. 已知圆221x y +=,点(1,0)A ,ABC 内接于圆,且60BAC ︒∠=,当B ,C 在圆上运动时,BC 中点的轨迹方程是( )A. 2212x y +=B. 2214x y +=C. 2211()22x y x +=<D. 2211()44x y x +=<9. 已知线段AB 是圆C :224x y +=上的一条动弦,且||23AB =,若点P 为直线40x y +-=上的任意一点,则的最小值为( )A. 1B. 1C. 2D. 2二、多选题10. 已知点P 在圆22(5)(5)16x y -+-=上,点(4,0)A ,(0,2)B ,则( ) A. 点P 到直线AB 的距离小于10 B. 点P 到直线AB 的距离大于2C. 当PBA ∠最小时,||PB =D. 当PBA ∠最大时,||PB =11. 已知圆C 关于y 轴对称,经过点(1,0)且被x 轴分成两段,弧长比为1:2,则圆C的方程为( )A. 224()33x y ++= B. 224(33x y +-=C. 224(3x y +=D. 224(3x y ++=12. 关于圆2221:2104C x y kx y k k +-++-+=,下列说法正确的是( ) A. k 的取值范围是0k >B. 若4k =,过(3,4)M 的直线与圆C 相交所得弦长为125160x y --=C. 若4k =,圆C 与圆221x y +=相交D. 若4k =,0m >,0n >,直线10mx ny --=恒过圆C 的圆心,则128m n+恒成立13. 圆C :224630x y x y ++--=,直线:3470l x y --=,点P 在圆C 上,点Q在直线l 上,则下列结论正确的是( )A. 直线l 与圆C 相交B. ||PQ 的最小值是1C. 若P 到直线l 的距离为2,则点P 有2个D. 从Q 点向圆C 引切线,切线长的最小值是314. 已知222{(,)|}A x y x y r =+=,222{(,)|()()}B x y x a y b r =-+-=,1122{(,),(,)}A B x y x y ⋂=,则( )A. 22202a b r <+<B. 1212()()0a x x b y y -+-=C. 1212,x x a y y b +=+=D. 221122a b ax by +=+三、填空题15. 已知P ,Q 分别为圆M :22(6)(3)4x y -+-=与圆N :22(4)(2)1x y ++-=上的动点,A 为x 轴上的动点,则||||AP AQ +的最小值为__________.16. 在平面直角坐标系xOy 中,A 为直线l :2y x =上在第一象限内的点,(5,0)B ,以AB 为直径的圆C 与直线l 交于另一点.D 若0AB CD ⋅=,则点A 的横坐标为__________.17. 已知圆C 的圆心在第一象限,且在直线2y x =上,圆C 与抛物线24y x =的准线和x 轴都相切,则圆C 的方程为__________.18. 已知圆O :221x y +=和点(2,0)A -,若定点(,0)(2)B b b ≠-和常数λ满足,对圆O 上任意一点M ,都有||||MB MA λ=,则λ=__________.19. 在平面直角坐标系xOy 中,已知直角ABC 中,直角顶点A 在直线60x y -+=上,顶点B ,C 在圆2210x y +=上,则点A 横坐标的取值范围是__________. 四、解答题20. 已知两个定点(4,0)A -,(1,0)B -,动点P 满足||2||.PA PB =设动点P 的轨迹为曲线E ,直线l : 4.y kx =-()Ⅰ求曲线E 的轨迹方程;()Ⅱ若l 与曲线E 交于不同的C ,D 两点,且90(COD O ︒∠=为坐标原点),求直线l的斜率;()Ⅲ若12k =,Q 是直线l 上的动点,过Q 作曲线E 的两条切线QM ,QN ,切点为M ,N ,探究:直线MN 是否过定点.答案和解析1.【答案】B解:由已知,得圆1C :22()(2)1x a y ++-=的圆心为1(,2)C a -,半径1 1.r = 圆2C :22()(2)4x b y -+-=的圆心为2(,2)C b ,半径2 2.r =圆1C :22()(2)1x a y ++-=与圆2C :22()(2)4x b y -+-=相外切,1212,||C C r r ∴=+即3a b +=, 由基本不等式,得29()24a b ab +=,取等号时32a b ==, 故选:.B2.【答案】A解:直线20x y ++=分别与x 轴,y 轴交于A ,B 两点,∴令0x =,得2y =-,令0y =,得2x =-,(2,0)A ∴-,(0,2)B -,||4422AB =+=,点P 到直线20x y ++=的距离为ABP 的高h , 圆的圆心为(2,0),半径为2,圆心到直线的距离为:,所以点P 到直线的距离h 的最大值为22232+=,最小值为2222-=,则ABP 面积为,最大值为1223262⨯⨯=, 最小值为122222⨯⨯=, 所以ABP 面积的取值范围为[2,6]. 故选.A解:由圆的方程可得圆心坐标(3,0)C ,半径3r =,且点D 在圆内,设圆心到直线的距离为d ,则过(1,2)D 的直线与圆的相交弦长||AB = 当d 最大时||AB 最小,当直线与CD 所在的直线垂直时d 最大,这时||d CD ===所以最小的弦长||2AB ==, 故选.B4.【答案】B解:圆 M 的标准方程为 22(3)(4)25x y -+-=, 即圆是以 (3,4)M 为圆心,5为半径的圆,且由 22(03)(44)925-+-=<,即点 (0,4)P 在圆内, 则最短的弦是以 (0,4)P 为中点的弦, 所以 225()92AC =+,所以 8AC =, 过 (0,4)P 最长的弦 BD 为直径, 所以 10BD =,且 AC BD ⊥, 故而故选.B5.【答案】D解:设(,)M x y ,因为动点M 满足||||MA MO = 则222222(2)22(2)8x y x y x y ++=+⇒+-=,即(,)(1,0)[OM ON x y x ⋅=⋅=∈-, 故选.D解:以经过A ,B 的直线为x 轴,线段AB 的垂直平分线为y 轴,建立直角坐标系, 如图,则(1,0)A ,(1,0)B -,设,2222(1)2(1)x y x y ++=-+,整理得:2222610(3)8x y x x y +-+=⇒-+=,根据图象可知,当BP 为圆C 切线时,tan ABP ∠取得最大值, 此时BP == 则tan 1PC ABP PB ∠===, 故选:.B7.【答案】D解:圆M 方程的圆心(1,1)M ,半径2r =, 根据切线的性质及圆的对称性可知PM AB ⊥, 则||||42||||PAMPM AB SPA AM ⋅==⋅,要使||||PM AB ⋅最小,只需最小,即最小,此时PM l ⊥,min |212|||55PM ++∴==,22||||||1PA PM AM =-=, 过点M 且垂直于l 的方程为11(1)2y x -=-,将其与l 的方程联立,解得(1,0)P -, 以PM 为直径的圆的方程为,结合圆M 的方程两式相减可得直线AB 的方程为210x y ++=, 故选.D(,)P x y8.【答案】D解:设BC 中点是D ,圆周角等于圆心角的一半,120BOC ︒∴∠=,60BOD ︒∠=,在直角三角形BOD 中,有12OD =, 故中点D 的轨迹方程是:2214x y +=, 考虑A ,B 重合的极限情况,此时30OAC ︒∠=, 则直线AC 所在的方程为3333y x =-, 联立,得或故C 的横坐标为12-,AC 的中点横坐标为1.4因为A ,B 不重合,所以D 点横坐标14x <, 故选:.D9.【答案】C解:由题意,过圆心C 作CD AB ⊥交AB 于点D ,又圆C :224x y +=,圆心为(0,0)C ,半径2r =, 所以,则||||2||2||PA PB PC CA PC CB PC CD PD +=+++=+=, 当PC AB ⊥时,且D 在线段PC 上时,||PD 取最小值, 由点C 到直线40x y +-=的距离,所以,所以的最小值为42 2.-故选.C10.【答案】ACD解:由点(4,0)A ,(0,2)B , 可得直线AB 的方程为240.x y +-=则圆心(5,5)=,故P 到直线AB 410<,42<,所以A 正确,B 错误.由题意可知,当直线PB 与圆相切时,PBA ∠最大或最小, 由于圆心到B 的距离为,此时,故C ,D 都正确.故选.ACD11.【答案】AB解:由已知圆心在y 轴上,且被x 轴所分劣弧所对圆心角为23π, 设圆心(0,)a ,半径为 r , 则sin13r π=,cos||3r a π=,解得r =243r =,||3a =,即3a =±,故圆C 的方程为224(.33x y +±= 故选.AB12.【答案】ACD解:对于A ,若方程22212104x y kx y k k +-++-+=表示圆,则,化简得0k >,故A 正确;对于B ,若4k =,则圆22:4210C x y x y +-++=,即,圆心为,半径为2.过(3,4)M 的直线的斜率不存在时,直线方程为3x =,圆心到直线3x =的距离为1,则过(3,4)M 的直线与圆 C 相交所得弦长为2222123-=; 过(3,4)M 的直线的斜率存在时,设直线的斜率为k , 则直线方程为,即430kx y k -+-=,设圆心到直线430kx y k -+-=的距离为d ,因为弦长为23,则222223d -=,解得1d =, 故,解得125k =, 所以直线方程为,即125160x y --=,故满足条件的直线方程为3x =或125160x y --=, 故B 错误;对于C ,若4k =,则圆22:4210C x y x y +-++=,即,圆心为,半径为2.圆221x y +=的圆心为,半径为1,所以两圆心间的距离为,又21521-<<+,故两圆相交,故C 正确;对于D ,若4k =,则圆C 的圆心为,又直线10mx ny --=恒过圆C 的圆心,则21m n +=,又0m >,0n >, 则444248m n m n m n m=++⨯= 当且仅当224n m =,即11,42m n ==时等号成立, 故D 正确. 故选.ACD13.【答案】BCD解:圆的方程化为标准形式为,圆心为,半径 4.r =圆心C 到直线l 的距离为22|3(2)437|543(4)d ⨯--⨯-==>+-,∴直线l 与圆C 相离,不相交,故选项A 错误;||PQ 的最小值为541-=,故选项B 正确;圆C 上的点到l 的距离最小值为541-=,最大值为549+=,2(1,9)∈,∴圆C 上到直线l 的距离为2的点P 有2个,故选项C 正确;Q 到圆C 的切线QT ,T 为切点,则,当||QC 最小时||QT 最小,||QC 的最小值等于C 到直线l 的距离5d =,22||543QT ∴=-=最小值,故选项D 正确.故选.BCD14.【答案】BCD解:设两圆相交于111(,)P x y ,222(,)P x y ,圆,圆C :222()()x a y b r -+-=,则02||OC r <<,即22204a b r <+<,故A 错误,两圆方程相减可得直线12P P 的方程为:22220a b ax by +--=,即2222ax by a b +=+, 分别把111(,)P x y ,222(,)P x y 两点代入2222ax by a b +=+得:221122ax by a b +=+,222222ax by a b +=+,两式相减得:12122()2()0a x x b y y -+-=,即1212()()0a x x b y y -+-=,故BD 正确; 由圆的性质可知:线段12P P 与线段OC 互相平分,12x x a ∴+=,12y y b +=,故C 正确,故选:.BCD15.【答案】3解:如图所示,因为圆N :22(4)(2)1x y ++-=关于x 轴对称的圆为圆G :22(4)(2)1x y +++=, 则||||AP AQ +的最小值为22||12105355 3.MG --=+-=-故答案为55 3.-16.【答案】3解:设(,2)A a a ,0a >,(5,0)B ,5(,)2a C a +∴, 则圆C 的方程为(5)()(2)0.x x a y y a --+-=联立2(5)()(2)0y x x x a y y a =⎧⎨--+-=⎩,解得(1,2).D223215(5,2)(,2)240.22a a a AB CD a a a a a ----∴⋅=--⋅-=+-= 解得:3a =或 1.a =-又0a >, 3.a ∴=即A 的横坐标为3.故答案为:3.17.【答案】22(1)(2)4x y -+-=解:圆C 的圆心在第一象限,且在直线2y x =上,故可设圆心为(,2)C a a ,0a >,圆C 与抛物线24y x =的准线1x =-和x 轴都相切,故有|1||2|a a +=,解得1a =,或1(3a =-舍去),故半径为2, 则圆C 的方程为22(1)(2)4x y -+-=,故答案为:22(1)(2) 4.x y -+-=18.【答案】12解:根据题意,设(,)M x y ,若||||MB MA λ=,变形可得222||||MB MA λ=,即222222()(2)x b y x y λλ-+=++,又由221x y +=,则变形可得:2221245b bx x λλ+-=+, 则有2225142b bλλ⎧=+⎨=-⎩, 解可得1(2λ=负值舍去),12b =-; 故答案为:1.219.【答案】[4,2]--解:如图过直线60x y -+=上点P 作圆2210x y +=的切线,当两条切线垂直时,根据,得4OPB π∠=, 所以, 则由题意得,设(,6)A x x +,则22(6)25x x ++,即2680x x ++,解得42x --,所以点A 横坐标的取值范围是[4,2].--故答案为[4,2].--20.【答案】解:(1)设点P 坐标为(,)x y ,由||2||PA PB ==, 平方可得22228164(21)x y x x y x +++=+++,整理得:曲线E 的轨迹方程为224x y +=; (2)直线l 的方程为4y kx =-,依题意可得三角形COD 为等腰直角三角形,圆心到直线的距离为1||2CD =则d ==,k ∴=;(3)由题意可知:O ,Q ,M ,N 四点共圆且在以OQ 为直径的圆上, 设1(,4)2Q t t -,以OQ 为直径的圆的方程为1()(4)02x x t y y t -+-+=, 即:22(4)02t x tx y y -+--=,又M ,N 在曲线E :224x y +=上,可得MN 的方程为1(4)402tx t y +--=, 即()4(1)02y x t y +-+=,由0210y x y ⎧+=⎪⎨⎪+=⎩得121x y ⎧=⎪⎨⎪=-⎩, ∴直线MN 过定点1(,1).2-。
(四十一) 圆的方程[小题对点练——点点落实]对点练(一) 圆的方程1.已知圆C 的圆心是直线x -y +1=0与x 轴的交点,且圆C 与直线x +y +3=0相切,则圆C 的方程是( )A .(x +1)2+y 2=2B .(x +1)2+y 2=8C .(x -1)2+y 2=2D .(x -1)2+y 2=8解析:选A 直线x -y +1=0与x 轴的交点为(-1,0). 根据题意,圆C 的圆心坐标为(-1,0).因为圆与直线x +y +3=0相切,所以半径为圆心到切线的距离,即r =d =|-1+0+3|12+12=2,则圆的方程为(x +1)2+y 2=2.故选A.2.(2018·河北唐山模拟)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.⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=254B.⎝⎛⎭⎫x +342+y 2=2516C.⎝⎛⎭⎫x -342+y 2=2516D.⎝⎛⎭⎫x -342+y 2=254解析:选C 根据题意,设圆E 的圆心坐标为(a,0)(a >0),半径为r ,即圆的标准方程为(x -a )2+y 2=r 2,则有⎩⎪⎨⎪⎧(-a )2+12=r 2,(2-a )2=r 2,(-a )2+(-1)2=r 2,解得a =34,r 2=2516,则圆E 的标准方程为⎝⎛⎭⎫x -342+y 2=2516.故选C. 3.(2018·河北邯郸联考)以(a,1)为圆心,且与两条直线2x -y +4=0与2x -y -6=0同时相切的圆的标准方程为( )A .(x -1)2+(y -1)2=5B .(x +1)2+(y +1)2=5C .(x -1)2+y 2=5D .x 2+(y -1)2=5解析:选A 因为两平行直线2x -y +4=0与2x -y -6=0的距离为d =|-6-4|5=2 5.故所求圆的半径为r =5,所以圆心(a,1)到直线2x -y +4=0的距离为5=|2a +3|5,即a =1或a =-4.又因为圆心(a,1)到直线2x -y -6=0的距离也为r =5,所以a =1.因此所求圆的标准方程为(x -1)2+(y -1)2=5.故选A.4.已知直线l :x +my +4=0,若曲线x 2+y 2+6x -2y +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 .-1解析:选D 因为曲线x 2+y 2+6x -2y +1=0表示的是圆,其标准方程为(x +3)2+(y -1)2=9,若圆(x +3)2+(y -1)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(-3,1),所以-3+m +4=0,解得m =-1.5.已知△ABC 的三个顶点的坐标分别为A (-2,3),B (-2,-1),C (6,-1),以原点为圆心的圆与此三角形有唯一的公共点,则圆的方程为____________________.解析:依题意,直线AC 的方程为y +13+1=x -6-2-6,化为一般式方程为x +2y -4=0.点O到直线x +2y -4=0的距离d =|-4|5=455>1.又因为|OA |=(-2)2+32=13,|OB |=(-2)2+(-1)2=5,|OC |=62+(-1)2=37,所以原点为圆心的圆若与△ABC 有唯一的公共点,则公共点为(0,-1)或(6,-1),故圆的半径为1或37,则圆的方程为x 2+y 2=1或x 2+y 2=37.答案:x 2+y 2=1或x 2+y 2=376.(2016·天津高考)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________________. 解析:因为圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,设C (a,0),且a >0,所以圆心到直线2x -y =0的距离d =2a 5=455,解得a =2,所以圆C 的半径r =|CM |=4+5=3, 所以圆C 的方程为(x -2)2+y 2=9. 答案:(x -2)2+y 2=9对点练(二) 与圆的方程有关的综合问题1.(2018·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 2解析:选A 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+1.2.(2018·广东七校联考)圆x 2+y 2+2x -6y +1=0关于直线ax -by +3=0(a >0,b >0)对称,则1a +3b 的最小值是( )A .2 3 B.203 C .4D.163解析:选D 由圆x 2+y 2+2x -6y +1=0知其标准方程为(x +1)2+(y -3)2=9,∵圆x 2+y 2+2x -6y +1=0关于直线ax -by +3=0(a >0,b >0)对称,∴该直线经过圆心(-1,3),即-a -3b +3=0,∴a +3b =3(a >0,b >0),∴1a +3b =13(a +3b )⎝⎛⎭⎫1a +3b =13⎝⎛⎭⎫1+3a b +3b a +9≥13⎝⎛⎭⎫10+2 3a b ·3b a =163,当且仅当3b a =3a b ,即a =b =34时取等号,故选D. 3.(2018·安徽安庆模拟)自圆C :(x -3)2+(y +4)2=4外一点P (x ,y )引该圆的一条切线,切点为Q ,PQ 的长度等于点P 到原点O 的距离,则点P 的轨迹方程为( )A .8x -6y -21=0B .8x +6y -21=0C .6x +8y -21=0D .6x -8y -21=0解析:选D 由题意得,圆心C 的坐标为(3,-4),半径r =2,如图.因为|PQ |=|PO |,且PQ ⊥CQ ,所以|PO |2+r 2=|PC |2,所以x 2+y 2+4=(x -3)2+(y +4)2,即6x -8y -21=0,所以点P 的轨迹方程为6x -8y -21=0,故选D.4.已知A (0,33),B ⎝⎛⎭⎫32,332,P 为圆C :x 2+y 2=2x 上的任意一点,则△ABP 面积的最大值为( )A.33+32B. 3 C .2D.23+23解析:选A 化圆为标准方程得(x -1)2+y 2=1,因为A (0,33),B ⎝⎛⎭⎫32,332,所以|AB |=⎝⎛⎭⎫32-02+⎝⎛⎭⎫332-332=3,直线AB 的方程为3x +y =33,所以圆心到直线AB 的距离d =|3-33|4= 3.又圆C 的半径为1,所以圆C 上的点到直线AB 的最大距离为3+1,故△ABP 面积的最大值为S max =12×(3+1)×3=33+32.5.已知A ,B 是圆O :x 2+y 2=16上的两点,且|AB |=6,若以AB 的长为直径的圆M 恰好经过点C (1,-1),则圆心M 的轨迹方程是________________.解析:设圆心M 坐标为(x ,y ),则(x -1)2+(y +1)2=⎝⎛⎭⎫|AB |22,即(x -1)2+(y +1)2=9. 答案:(x -1)2+(y +1)2=96.(2018·北京东城区调研)当方程x 2+y 2+kx +2y +k 2=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 =12k 2+4-4k 2=124-3k 2≤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=3π4.答案:3π47.已知平面区域⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0,y ≥0,x +2y -4≤0恰好被面积最小的圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2及其内部所覆盖,则圆C 的方程为____________________.解析: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,所以覆盖它的面积最小的圆是其外接圆.∵△OPQ 为直角三角形,∴圆心为斜边PQ 的中点(2,1),半径r =|PQ |2=5, 因此圆C 的方程为(x -2)2+(y -1)2=5. 答案:(x -2)2+(y -1)2=5[大题综合练——迁移贯通]1.已知以点P 为圆心的圆经过点A (-1,0)和B (3,4),线段AB 的垂直平分线交圆P 于点C 和D ,且|CD |=410.(1)求直线CD 的方程; (2)求圆P 的方程.解:(1)由题意知,直线AB 的斜率k =1,中点坐标为(1,2).则直线CD 的方程为y -2=-(x -1),即x +y -3=0.(2)设圆心P (a ,b ),则由点P 在CD 上得a +b -3=0.① 又∵直径|CD |=410,∴|PA |=210, ∴(a +1)2+b 2=40.②由①②解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =-3,b =6或⎩⎪⎨⎪⎧a =5,b =-2.∴圆心P (-3,6)或P (5,-2).∴圆P 的方程为(x +3)2+(y -6)2=40或(x -5)2+(y +2)2=40.2.在平面直角坐标系xOy 中,已知圆心在第二象限,半径为2 2 的圆C 与直线y =x 相切于坐标原点O .(1)求圆C 的方程;(2)试探求C 上是否存在异于原点的点Q ,使Q 到定点F (4,0) 的距离等于线段OF 的长?若存在,请求出点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.解:(1)设圆C 的圆心为C (a ,b ), 则圆C 的方程为(x -a )2+(y -b )2=8. 因为直线y =x 与圆C 相切于原点O ,所以O 点在圆C 上,且OC 垂直于直线y =x , 于是有⎩⎪⎨⎪⎧a 2+b 2=8,b a=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =2,b =-2或⎩⎪⎨⎪⎧a =-2,b =2. 由于点C (a ,b )在第二象限,故a <0,b >0, 所以圆C 的方程为(x +2)2+(y -2)2=8. (2)假设存在点Q 符合要求,设Q (x ,y ),则有⎩⎪⎨⎪⎧(x -4)2+y 2=16,(x +2)2+(y -2)2=8,解得x =45或x =0(舍去).所以存在点Q ⎝⎛⎭⎫45,125,使Q 到定点F (4,0)的距离等于线段OF 的长.3.已知圆C 过点P (1,1),且与圆M :(x +2)2+(y +2)2=r 2(r >0)关于直线x +y +2=0对称.(1)求圆C 的方程;(2)设Q 为圆C 上的一个动点,求PQ ―→·MQ ―→的最小值. 解:(1)设圆心C (a ,b ),由已知得M (-2,-2),则⎩⎪⎨⎪⎧a -22+b -22+2=0,b +2a +2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =0,则圆C 的方程为x 2+y 2=r 2,将点P 的坐标代入得r 2=2,故圆C 的方程为x 2+y 2=2.(2)设Q (x ,y ),则x 2+y 2=2, PQ ―→·MQ ―→=(x -1,y -1)·(x +2,y +2) =x 2+y 2+x +y -4=x +y -2.令x =2cos θ,y =2sin θ,所以PQ ―→·MQ ―→=x +y -2=2(sin θ+cos θ)-2=2sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4-2, 又⎣⎡⎦⎤sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4min =-1,所以PQ ―→·MQ ―→的最小值为-4.。