高中数学第2章平面解析几何初步 2.2.2.3 圆与圆的位置关系练习苏教版必修

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2.2.3 圆与圆的位置关系

A级 基础巩固

1.两圆x2+y2=9和x2+y2-8x+6y+9=0的位置关系是( )

A.相离 B.相交 C.内切 D.外切

解析:圆C1:x2+y2=9的圆心为C1(0,0),半径长为r1=3;

圆C2:x2+y2-8x+6y+9=0化为(x-4)2+(y+3)2=16,

圆心为C2(4,-3),半径长为r2=4,

圆心距|C1C2|=42+(-3)2=5.

因为|r1-r2|<|C1C2|

答案:B

2.已知0

A.外切 B.相交 C.外离 D.内含

解析:设圆(x-1)2+(y+1)2=2的圆心为O′,则O′(1,-1).

圆x2+y2=r2的圆心O(0,0),

两圆的圆心距离dOO′= 12+(-1)2=2.

显然有|r-2|<2<2+r.所以两圆相交.

答案:B

3.两圆x2+y2-6x+16y-48=0与x2+y2+4x-8y-44=0的公切线条数为( )

A.4 B.3 C.2 D.1

解析:⊙O1为(x-3)2+(y+8)2=121,O1(3,-8),r=11,

⊙O2为(x+2)2+(y-4)2=64,O2(-2,4),R=8,

所以|O1O2|=(3+2)2+(-8-4)2=13.

所以r-R<|O1O2|

所以两圆相交.所以公切线有2条.

答案:C

4.(2014·湖南卷)若圆C1:x2+y2=1与圆C2:x2+y2-6x-8y+m=0外切,则m=(

)

A.21 B.19 C.9 D.-11

解析:将圆C2的方程化为标准方程,利用圆心距等于两圆半径之和求解.

圆C2的标准方程为(x-3)2+(y-4)2=25-m.

又圆C1:x2+y2=1,所以|C1C2|=5.

又因为两圆外切,所以5=1+25-m,解得m=9.

答案:C

5.半径长为6的圆与x轴相切,且与圆x2+(y-3)2=1内切,则此圆的方程为( )

A.(x-4)2+(y-6)2=6

B.(x±4)2+(y-6)2=6

C.(x-4)2+(y-6)2=36

D.(x±4)2+(y-6)2=36

解析:因为半径长为6的圆与x轴相切,设圆心坐标为(a,b),则b=6.

再由a2+32=5,可以解得a=±4,

故所求圆的方程为(x±4)2+(y-6)2=36.

答案:D

6.圆x2+y2=50与圆x2+y2-12x-6y+40=0公共弦长为( )

A.5 B.6 C.25 D.26

解析:x2+y2=50与x2+y2-12x-6y+40=0作差,得两圆公共弦所在的直线方程为2x+y-15=0,圆x2+y2=50的圆心(0,0)到2x+y-15=0的距离d=35,

因此,公共弦长为2(52)2-(35)2=25.

答案:C

7.若圆C1:x2+y2+m=0与圆C2:x2+y2-6x+8y=0没有公共点,则实数m的取值范围是________.

解析:因为圆C1以原点为圆心,而圆C2过原点,所以两圆无公共点必有圆C2内含于圆C1,从而-m>100,即m<-100.

答案:(-∞,-100)

8.圆x2+y2-2x-1=0关于直线x-y+3=0对称的圆的方程是________.

解析:已知圆方程为(x-1)2+y2=2,

则该圆圆心关于直线x-y+3=0的对称点为(-3,4),半径也是2.

答案:(x+3)2+(y-4)2=2

9.过两圆x2+y2-x-y-2=0与x2+y2+4x-4y-8=0的交点和点(3,1)的圆的方程是________.

解析:设所求圆方程为(x2+y2-x-y-2)+λ(x2+y2+4x-4y-8)=0,

又过点(3,1)代入求出λ=-25.

答案:x2+y2-133x+y+2=0

10.两圆x2+y2-4x+2y+1=0与x2+y2+4x-4y-1=0的公切线有________条.

解析:易判知两圆相外切,故有3条公切线.

答案:3

11.已知圆C1:x2+y2+4x-4y-1=0与圆C2:x2+y2-2x+2y-7=0相交于A,B两点,求公共弦AB的长.

解:由方程x2+y2+4x-4y-1=0,x2+y2-2x+2y-7=0,消去二次项得6x-6y+6=0,即x-y+1=0为所求的公共弦AB所在的直线的方程.

圆C1即:(x+2)2+(y-2)2=9,

所以C1(-2,2)到直线AB的距离d=|-2-2+1|2=32 .

又圆C1半径r=3,故弦长|AB|=2 32-322=32.

B级 能力提升

12.点P在圆C1:x2+y2-8x-4y+11=0上,点Q在圆C2:x2+y2+4x+2y+1=0上,则|PQ|的最小值是(

)

A.5 B.1

C.35-5 D.35+5

解析:圆C1:x2+y2-8x-4y+11=0,即(x-4)2+(y-2)2=9,圆心为C1(4,2);圆C2:x2+y2+4x+2y+1=0,即(x+2)2+(y+1)2=4,圆心为C2(-2,-1),两圆相离,|PQ|的最小值为|C1C2|-(r1+r2)=35-5.

答案:C

13.若直线mx+2ny-4=0始终平分圆x2+y2-4x-2y+4=0的周长,则mn的最大值是________.

解析:由直线mx+2ny-4=0始终平分圆x2+y2-4x-2y+4=0的周长,知直线过圆的圆心(2,1),所以2m+2n-4=0,m+n=2.

所以mn=m(2-m)=-(m-1)2+1≤1.

答案:1

14.一束光线从点A(-1,1)出发经x轴反射,到达圆C:(x-2)2+(y-3)2=1上一点的最短路程是________.

解析:圆C:(x-2)2+(y-3)2=1.

关于x轴的对称圆C′:(x-2)2+(y+3)2=1.

所以A(-1,1)到C′的圆心C′(2,-3)的距离|AC′|=5.

所以从A发出的光线经x轴反射到圆C上一点的最短距离等于A到圆C′的圆心C′的距离减去半径长1.即dmin=5-1=4.

答案:4

15.求圆C1:x2+y2+2kx+k2-1=0与圆C2:x2+y2+2(k+1)y+k2+2k=0的圆心距

的最小值及相应的k值,并指出此时两圆的位置关系.

解:两圆的圆心C1(-k,0),C2(0,-k-1),

所以圆心距|C1C2|=k2+(k+1)2=2k2+2k+1,

当k=-12时,C1C2有最小值22.

此时,两圆的方程为C1:x-122+y2=1,

C2:x2+y+122=1,由|r1-r2|<d<r1+r2,可知两圆相交.

16.已知两定圆O1:(x-1)2+(y-1)2=1,圆O2:(x+5)2+(y+3)2=4,动圆P恒将两定圆的周长平分.试求动圆圆心P的轨迹方程.

解:设动圆P的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,即x2+y2-2ax-2by+a2+b2-r2=0.

将此方程分别与圆O1,圆O2的方程相减得公共弦所在的直线方程为:(2-2a)x+(2-2b)y+a2+b2-r2-1=0.(10+2a)x+(6+2b)y+30-a2-b2+r2=0.由于圆P平分两定圆的周长,所以公共弦分别过两圆圆心,从而有:

-2a-2b+3+a2+b2=r2,10a+6b+a2+b2+38=r2.

消去r2得:12a+8b+35=0.

用(x,y)替换(a,b),得点P的轨迹方程为:12x+8y+35=0.