2018版高考数学二轮复习第1部分重点强化专题专题5解析几何第11讲直线与圆教学案理
- 格式:doc
- 大小:437.50 KB
- 文档页数:8
高考数学二轮复习专题汇总1专题一:集合、函数、导数与不等式。
此专题函数和导数以及应用导数知识解决函数问题是重点,特别要注重交汇问题的训练。
每年高考中导数所占的比重都非常大,一般情况是在客观题中考查导数的几何意义和导数的计算,属于容易题;二是在解答题中进行综合考查,主要考查用导数研究函数的性质,用函数的单调性证明不等式等,此题具有很高的综合性,并且与思想方法紧密结合。
2专题二:数列、推理与证明。
数列由旧高考中的压轴题变成了新高考中的中档题,主要考查等差等比数列的通项与求和,与不等式的简单综合问题是近年来的热门问题。
3专题三:三角函数、平面向量和解三角形。
平面向量和三角函数的图像与性质、恒等变换是重点。
近几年高考中三角函数内容的难度和比重有所降低,但仍保留一个选择题、一个填空题和一个解答题的题量,难度都不大,但是解三角形的内容应用性较强,将解三角形的知识与实际问题结合起来将是今后命题的一个热点。
平面向量具有几何与代数形式的“双重性”,是一个重要的知识交汇点,它与三角函数、解析几何都可以整合。
4专题四:立体几何。
注重几何体的三视图、空间点线面的关系及空间角的计算,用空间向量解决点线面的问题是重点。
5专题五:解析几何。
直线与圆锥曲线的位置关系、轨迹方程的探求以及最值范围、定点定值、对称问题是命题的主旋律。
近几年高考中圆锥曲线问题具有两大特色:一是融“综合性、开放性、探索性”为一体;二是向量关系的引入、三角变换的渗透和导数工具的使用。
我们在注重基础的同时,要兼顾直线与圆锥曲线综合问题的强化训练,尤其是推理、运算变形能力的训练。
6专题六:概率与统计、算法与复数。
要求具有较高的阅读理解和分析问题、解决问题的能力。
高考对算法的考查集中在程序框图,主要通过数列求和、求积设计问题。
高考数学二轮复习策略1.加强思维训练,规范答题过程解题一定要非常规范,俗语说:“不怕难题不得分,就怕每题都扣分”,所以大家要形成良好的思维品质和学习习惯,务必将解题过程写得层次分明结构完整。
专题限时集训(十一) 直线与圆(对应学生用书第99页)(限时:40分钟)1.(2017·豫北名校4月联考)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=4D [设圆(x -2)2+y 2=4的圆心(2,0)关于直线y =33x 对称的点的坐标为(a ,b ),则有⎩⎪⎨⎪⎧b a -2·33=-1,b 2=33·a +22,解得a =1,b =3,从而所求圆的方程为(x -1)2+(y-3)2=4.故选D.]2.(2017·陕西教学质量检测(一))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+ 2 B .2 C .1+22D .2+2 2A [将圆的方程化为(x -1)2+(y -1)2=1,即圆心坐标为(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.]3.(2017·福建厦门4月联考)若a ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫-2,0,1,34,则方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示的圆的个数为( )【导学号:07804083】A .0B .1C .2D .3B [方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆的条件为a 2+4a 2-4(2a 2+a -1)>0,即3a 2+4a -4<0,解得-2<a <23.又a ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫-2,0,1,34,∴仅当a =0时,方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆,故选B.]4.(2017·湖北七市联考)已知圆C :(x -1)2+y 2=r 2(r >0).设条件p :0<r <3,条件q :圆C 上至多有2个点到直线x -3y +3=0的距离为1,则p 是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C [圆C :(x -1)2+y 2=r 2的圆心(1,0)到直线x -3y +3=0的距离d =|1-3×0+3|12+32=2. 当0<r <1时,直线在圆外,圆上没有点到直线的距离为1; 当r =1时,直线在圆外,圆上只有1个点到直线的距离为1; 当1<r <2时,直线在圆外,此时圆上有2个点到直线的距离为1; 当r =2时,直线与圆相切,此时圆上有2个点到直线的距离为1; 当2<r <3时,直线与圆相交,此时圆上有2个点到直线的距离为1.综上,当0<r <3时,圆C 上至多有2个点到直线x -3y +3=0的距离为1,由圆C 上至多有2个点到直线x -3y +3=0的距离为1可得0<r <3,故p 是q 的充分必要条件,故选C.]5.(2017·安徽芜湖六校联考)在平面直角坐标系xOy 中,点A (0,3),直线l :y =2x -4,设圆C 的半径为1,圆心在l 上.若圆C 上存在点M ,使MA =2MO ,则圆心C 的横坐标a 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,125B .[0,1]C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,125 D .⎝⎛⎭⎪⎫0,125A [因为圆心在直线y =2x -4上,所以圆C 的方程为(x -a )2+[y -2(a -2)]2=1. 设点M (x ,y ),因为MA =2MO ,所以x 2+y -2=2x 2+y 2,化简得x 2+y 2+2y-3=0,即x 2+(y +1)2=4,所以点M 在以D (0,-1)为圆心,2为半径的圆上.由题意,点M (x ,y )在圆C 上,所以圆C 与圆D 有公共点,则|2-1|≤CD ≤2+1,即1≤a 2+a -2≤3.由a 2+a -2≥1得5a 2-12a +8≥0,解得a ∈R ;由a 2+a -2≤3得5a 2-12a ≤0,解得0≤a ≤125.所以点C 的横坐标a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,125.故选A.]6.(2017·武汉4月模拟)已知圆C :(x -1)2+(y -4)2=10和点M (5,t ),若圆C 上存在两点A ,B ,使得MA ⊥MB ,则实数t 的取值范围为( ) A .[-2,6] B .[-3,5] C .[2,6]D .[3,5]C [由题意,圆C 上存在两点使MA ⊥MB ,则|CM |=-2+t -2≤20⇒2≤t ≤6,故选C.]7.(2017·石家庄一模)若a ,b 是正数,直线2ax +by -2=0被圆x 2+y 2=4截得的弦长为23,则t =a 1+2b 2取得最大值时a 的值为( ) A.12 B .32C.34D .34D [因为圆心到直线的距离d =24a 2+b2,则直线被圆截得的弦长L =2r 2-d 2=24-44a 2+b 2=23,所以4a 2+b 2=4.t =a 1+2b 2=122·(22a )1+2b 2≤122·12·[(22a )2+(1+2b 2)2]=142[8a 2+1+2(4-4a 2)]=942,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧8a 2=1+2b 24a 2+b 2=4时等号成立,此时a =34,故选D.]8.(2017·安徽淮北一模)已知直线l 1与圆C :(x -1)2+(y -2)2=4相交于不同的A ,B 两点,对平面内任意的点Q 都有QC →=λQA →+(1-λ)QB →.设P 为直线l 2:3x +4y +4=0上的动点,则PA →·PB →的最小值为( )【导学号:07804084】A .21B .9C .5D .0C [由QC →=λQA →+(1-λ)QB →可知,A ,B ,C 三点共线,即弦AB 为圆C 的直径.又因为P 为直线l 2:3x +4y +4=0上的动点,且PA →·PB →=(PC →+CA →)·(PC →+CB →)=PC →2-CB→2=PC →2-4,故PA →·PB →的最小值为PC →2-4的最小值.又因为圆心C (1,2)到直线l 2:3x +4y +4=0的距离为3+8+45=3,故|PC →|min =3,所以PA →·PB →的最小值为9-4=5.故选C.] 二、填空题9.(2017·湖南五市十校联考)已知直线l :mx +y +3=0与圆(x +1)2+y 2=2相交,弦长为2,则m =________.33 [由已知可得圆心(-1,0)到直线的距离d =|3-m |m 2+1,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫|3-m |m 2+12+1=2, 解得m =33.] 10.(2016·承德二模)一条光线从点(-2,-3)射出,经y 轴反射后与圆(x +3)2+(y -2)2=1相切,则反射光线所在直线的斜率为________.-43或-34 [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 ,则反射光线所在直线方程为y +3=k (x -2),即kx -y -2k -3=0.又因为光线与圆(x +3)2+(y -2)2=1相切,所以|-3k -2-2k -3|k 2+1=1,整理得12k 2+25k +12=0,解得k =-43或k =-34.]11.(2016·郑州二模)已知⊙M 的圆心在第一象限,过原点O 被x 轴截得的弦长为6,且与直线3x +y =0相切,则圆M 的标准方程为________.10 [法一:(几何性质法)设⊙M 的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2(a >0,b >0,r >0),由题意知⎩⎪⎨⎪⎧b 2+9=r 2,|3a +b |32+12=r ,a 2+b 2=r 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =1,r 2=10,故⊙M 的方程为(x -3)2+(y -1)2=10.法二:(待定系数法)因为圆M 过原点,故可设方程为x 2+y 2+Dx +Ey =0,又被x 轴截得的弦长为6且圆心在第一象限,则⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 22=32,故D =-6,与3x +y =0相切,则-E2-D 2=13,即E =13D =-2,因此所求方程为x 2+y 2-6x -2y =0.故⊙M 的标准方程为(x -3)2+(y -1)2=10.]12.(2017·广东五校联考)两圆x 2+y 2+2ax +a 2-4=0和x 2+y 2-4by -1+4b 2=0恰有三条公切线,若a ∈R ,b ∈R 且ab ≠0,则1a2+1b2的最小值为________.1 [两圆x 2+y 2+2ax +a 2-4=0和x 2+y 2-4by -1+4b 2=0配方得,(x +a )2+y 2=4,x 2+(y -2b )2=1,依题意得两圆相外切,故a 2+4b 2=1+2=3,即a 2+4b 2=9,1a2+1b 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫a 29+4b 29⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 2+1b 2=19+a 29b 2+4b 29a 2+49≥59+2a 29b 2×4b 29a 2=1,当且仅当a 29b 2=4b 29a2,即a 2=2b 2时等号成立,故1a 2+1b2的最小值为1.]三、解答题13.(2017·河北衡水中学调研)已知直角三角形ABC 的斜边为AB ,且A (-1,0),B (3,0).求:(1)直角顶点C 的轨迹方程; (2)直角边BC 的中点M 的轨迹方程.[解] (1)法一:(直接法)设C (x ,y ),因为A ,B ,C 三点不共线,所以y ≠0. 因为AC ⊥BC ,所以k AC ·k BC =-1,又k AC =y x +1,k BC =y x -3,所以y x +1·yx -3=-1,化简得x 2+y 2-2x -3=0.因此,直角顶点C 的轨迹方程为x 2+y 2-2x -3=0(y ≠0).法二:(定义法)设AB 的中点为D ,由中点坐标公式得D (1,0),由直角三角形的性质知|CD |=12|AB |=2.由圆的定义知,动点C 的轨迹是以D (1,0)为圆心,2为半径的圆(由于A ,B ,C 三点不共线,所以应除去与x 轴的交点). 所以直角顶点C 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=4(y ≠0).(2)设M (x ,y ),C (x 0,y 0),因为B (3,0),M 是线段BC 的中点,由中点坐标公式得x =x 0+32,y =y 0+02,所以x 0=2x -3,y 0=2y .由(1)知,点C 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=4(y ≠0),将x 0=2x -3,y 0=2y 代入得(2x-4)2+(2y )2=4,即(x -2)2+y 2=1.因此动点M 的轨迹方程为(x -2)2+y 2=1(y ≠0).14.(2016·湖南六校联考)已知直线l :4x +3y +10=0,半径为2的圆C 与l 相切,圆心C 在x 轴上且在直线l 的右上方. (1)求圆C 的方程;(2)过点M (1,0)的直线与圆C 交于A ,B 两点(A 在x 轴上方),问在x 轴正半轴上是否存在定点N ,使得x 轴平分∠ANB ?若存在,请求出点N 的坐标;若不存在,请说明理由.【导学号:07804085】[解] (1)设圆心C (a,0)⎝ ⎛⎭⎪⎫a >-52,则|4a +10|5=2⇒a =0或a =-5(舍).所以圆C :x 2+y 2=4.(2)存在.当直线AB ⊥x 轴时,x 轴平分∠ANB .当直线AB 的斜率存在时,设直线AB 的方程为y =k (x -1)(k ≠0),N (t,0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+y 2=4,y =k x -,得(k 2+1)x 2-2k 2x +k 2-4=0,所以x 1+x 2=2k 2k 2+1,x 1x 2=k 2-4k 2+1.若x 轴平分∠ANB ,则k AN =-k BN ⇒y 1x 1-t +y 2x 2-t=0⇒k x 1-x 1-t+k x 2-x 2-t=0⇒2x 1x 2-(t +1)(x 1+x 2)+2t =0⇒k 2-k 2+1-2k2t +k 2+1+2t =0⇒t =4,所以当点N 为(4,0)时,x 轴平分∠ANB .。
第1讲 直线与圆(小题)热点一 直线的方程及应用 1.两条直线平行与垂直的判定若两条不重合的直线l 1,l 2的斜率k 1,k 2存在,则l 1∥l 2⇔k 1=k 2,l 1⊥l 2⇔k 1k 2=-1.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在. 2.求直线方程要注意几种直线方程的局限性.点斜式、斜截式方程要求直线不能与x 轴垂直,两点式不能表示与坐标轴垂直的直线,而截距式方程不能表示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线. 3.两个距离公式(1)两平行直线l 1:Ax +By +C 1=0,l 2:Ax +By +C 2=0间的距离d =|C 1-C 2|A 2+B 2(A 2+B 2≠0).(2)点(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2(A 2+B2≠0). 例1 (1)(2019·宝鸡模拟)若直线x +(1+m )y -2=0与直线mx +2y +4=0平行,则m 的值是( )A .1B .-2C .1或-2D .-32(2)我国魏晋时期的数学家刘徽创立了割圆术,也就是用内接正多边形去逐步逼近圆,即圆内接正多边形边数无限增加时,其周长就越逼近圆周长,这种用极限思想解决数学问题的方法是数学史上的一项重大成就.现作出圆x 2+y 2=2的一个内接正八边形,使该正八边形的其中4个顶点在坐标轴上,则下列4条直线中不是该正八边形的一条边所在直线的为( ) A .x +(2-1)y -2=0 B .(1-2)x -y +2=0 C .x -(2+1)y +2=0D .(2-1)x -y +2=0跟踪演练1 (1)已知直线l 1:x ·sin α+y -1=0,直线l 2:x -3y ·cos α+1=0,若l 1⊥l 2, 则sin 2α等于( ) A.23 B .±35 C .-35 D.35(2)已知直线l 的斜率为3,在y 轴上的截距为直线x -2y -4=0的斜率的倒数,则直线l 的方程为( ) A .y =3x +2 B .y =3x -2 C .y =3x +12D .y =-3x +2热点二 圆的方程及应用 1.圆的标准方程当圆心为(a ,b ),半径为r 时,其标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,特别地,当圆心在原点时,方程为x 2+y 2=r 2. 2.圆的一般方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,其中D 2+E 2-4F >0,表示以⎝⎛⎭⎫-D 2,-E 2为圆心,D 2+E 2-4F 2为半径的圆.3.解决与圆有关的问题一般有两种方法(1)几何法:通过研究圆的性质、直线与圆、圆与圆的位置关系,进而求得圆的基本量和方程. (2)代数法:即用待定系数法先设出圆的方程,再由条件求得各系数.例2 (1)(2018·天津)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____________.方法二 画出示意图如图所示,则△OAB 为等腰直角三角形, 故所求圆的圆心为(1,0),半径为1, ∴所求圆的方程为(x -1)2+y 2=1, 即x 2+y 2-2x =0.(2)抛物线x 2=4y 的焦点为F ,点P 为抛物线上的动点,点M 为其准线上的动点,当△FPM 为等边三角形时,则△FPM 的外接圆的方程为________.跟踪演练2 (1)(2019·黄冈调研)已知圆x 2+y 2+2k 2x +2y +4k =0关于y =x 对称,则k 的值为( )A .-1B .1C .±1D .0(2)(2019·河北省级示范性高中联合体联考)已知A ,B 分别是双曲线C :x 2m -y 22=1的左、右顶点,P (3,4)为C 上一点,则△P AB 的外接圆的标准方程为________________. 热点三 直线与圆、圆与圆的位置关系1.直线与圆的位置关系:相交、相切和相离,判断的方法 (1)点线距离法.(2)判别式法:设圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2,直线l :Ax +By +C =0(A 2+B 2≠0),方程组⎩⎪⎨⎪⎧Ax +By +C =0,(x -a )2+(y -b )2=r 2, 消去y ,得到关于x 的一元二次方程,其根的判别式为Δ,则直线与圆相离⇔Δ<0,直线与圆相切⇔Δ=0,直线与圆相交⇔Δ>0.2.圆与圆的位置关系有五种,即内含、内切、相交、外切、外离.3.圆上的点与圆外点的距离的最值问题,可以转化为圆心到点的距离问题;圆上的点与直线上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到直线的距离问题;圆上的点与另一圆上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到圆心的距离问题.例3 (1)(2019·莆田质检)直线y =x +m 与圆x 2+y 2=4相交于M ,N 两点.若|MN |≥22,则m 的取值范围是( ) A .[-2,2] B .[-4,4]C .[0,2]D .(-22,-2]∪[2,22)(2)(2019·长沙市长郡中学模拟)已知圆C 1:(x -2)2+(y -2)2=r 21(r 1>0),圆C 2:(x +1)2+(y +1)2=r 22(r 2>0),圆C 1与圆C 2相切,并且两圆的一条外公切线的斜率为7,则r 1r 2为________. 跟踪演练3 (1)(2019·柳州模拟)已知点M 是抛物线y 2=2x 上的动点,以点M 为圆心的圆被y 轴截得的弦长为8,则该圆被x 轴截得的弦长的最小值为( ) A .10 B .4 3 C .8 D .215(2)(2019·绵阳诊断)已知圆C 1:x 2+y 2=r 2,圆C 2:(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0)交于不同的A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点,给出下列结论:①a (x 1-x 2)+b (y 1-y 2)=0;②2ax 1+2by 1=a 2+b 2;③x 1+x 2=a ,y 1+y 2=b .其中正确结论的个数是( ) A .0 B .1 C .2 D .3真题体验1.(2018·全国Ⅲ,文,8)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+y 2=2上,则△ABP 面积的取值范围是( )A .[2,6]B .[4,8]C .[2,32]D .[22,32]2.(2016·全国Ⅱ,文,6)圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,则a 等于( )A .-43B .-34C. 3 D .23.(2018·全国Ⅰ,文,15)直线y =x +1与圆x 2+y 2+2y -3=0交于A ,B 两点,则|AB |=________. 押题预测1.圆(x -2)2+y 2=1与直线3x +4y +2=0的位置关系是( ) A .相交 B .相切C .相离D .以上三种情况都有可能2.若圆x 2+y 2=4与圆x 2+y 2+ax +2ay -9=0(a >0)相交,公共弦的长为22,则a =________. 3.甲、乙两人参加歌咏比赛的得分(均为两位数)如茎叶图所示,甲的平均数为b ,乙的众数为a ,且直线ax +by +8=0与以A (1,-1)为圆心的圆交于B ,C 两点,且∠BAC =120°,则圆A 的标准方程为________.A 组 专题通关1.(2019·衡水质检)直线2x ·sin 210°-y -2=0的倾斜角是( ) A .45° B .135° C .30° D .150°2.(2019·黄冈调研)过点A (1,2)的直线在两坐标轴上的截距相等,则该直线方程为( ) A .y -x =1B .y +x =3C .2x -y =0或x +y =3D .2x -y =0或-x +y =13.(2019·厦门模拟)在直角坐标系xOy 中,以O 为圆心的圆与直线x -3y =4相切,则圆O 的方程为( ) A .x 2+(y -1)2=4 B .(x -1)2+y 2=4 C .(x +1)2+(y -1)2=4D .x 2+y 2=44.(2019·湘赣十四校联考)圆(x +2)2+(y -3)2=9上到直线x +y =0的距离等于2的点有( ) A .4个 B .3个 C .2个 D .1个5.(2019·黄山质检)直线2x -y -3=0与y 轴的交点为P ,点P 把圆(x +1)2+y 2=36的直径分为两段,则较长一段与较短一段的长度的比值等于( ) A .2 B .3 C .4 D .56.若直线ax +by +1=0始终平分圆M :x 2+y 2+4x +2y +1=0,则(a -2)2+(b -2)2的最小值为( )A. 5 B .5 C .2 5 D .107.(2019·河北省五个一名校联盟诊断)已知点P 为圆C :(x -1)2+(y -2)2=4上一点,A (0,-6),B (4,0),则|P A →+PB →|的最大值为( ) A.26+2 B.26+4 C .226+4D .226+28.(2019·菏泽模拟)已知点P 是直线l :3x +4y -7=0上的动点,过点P 引圆C :(x +1)2+y 2=r 2(r >0)的两条切线PM ,PN .M ,N 为切点,当∠MPN 的最大值为π3时,则r 的值为( )A .4B .3C .2D .1 9.(2019·宝鸡模拟)设D 为椭圆x 2+y 25=1上任意一点,A (0,-2),B (0,2),延长AD 至点P ,使得|PD |=|BD |,则点P 的轨迹方程为( ) A .x 2+(y -2)2=20 B .x 2+(y -2)2=5 C .x 2+(y +2)2=20D .x 2+(y +2)2=510.(2019·德阳模拟)已知点P (-3,0)在动直线m (x -1)+n (y -3)=0上的投影为点M ,若点N ⎝⎛⎭⎫2,32,那么|MN |的最小值为( ) A .2 B.32 C .1 D.1211.已知圆C :x 2+y 2=1,点P 为直线x +2y -4=0上一动点,过点P 向圆C 引两条切线分别为P A ,PB ,A ,B 为切点,则直线AB 经过定点( ) A.⎝⎛⎭⎫12,14 B.⎝⎛⎭⎫14,12 C.⎝⎛⎭⎫34,0D.⎝⎛⎭⎫0,34 12.(2019·南昌模拟)已知A (-3,0),B (3,0),P 为圆x 2+y 2=1上的动点,AP →=PQ →,过点P 作与AP 垂直的直线l 交直线QB 于点M ,则M 的横坐标的取值范围是( ) A .|x |≥1 B .|x |>1 C .|x |≥2D .|x |≥2213.(2019·福建四校联考)已知直线3x +4y -3=0,6x +my +14=0平行,则它们之间的距离是________.14.(2019·天津市十二重点中学联考)已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,且y 轴和直线3x +4y +4=0均与圆C 相切,则圆C 的标准方程为________.15.(2019·晋中模拟)已知圆C 经过点A (1,3),B (4,2),与直线2x +y -10=0相切,则圆C 的标准方程为________.16.(2019·宝鸡质检)圆x 2+y 2=1的任意一条切线与圆x 2+y 2=4相交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点,O 为坐标原点,则x 1x 2+y 1y 2=________.B 组 能力提高17.(2019·齐齐哈尔模拟)已知半圆C :x 2+y 2=1(y ≥0),A ,B 分别为半圆C 与x 轴的左、右交点,直线m 过点B 且与x 轴垂直,点P 在直线m 上,纵坐标为t ,若在半圆C 上存在点Q 使∠BPQ =π3,则t 的取值范围是( )A.⎣⎡⎭⎫-233,0∪(0,3] B .[-3,0)∪⎝⎛⎦⎤0,233C.⎣⎡⎭⎫-33,0∪⎝⎛⎦⎤0,33 D.⎣⎡⎭⎫-233,0∪⎝⎛⎦⎤0,233 18.(2019·淮南模拟)在平面直角坐标系中,设点P (x ,y ),定义[OP ]=|x |+|y |,其中O 为坐标原点,对于下列结论:①符合[OP ]=2的点P 的轨迹围成的图形面积为8;②设点P 是直线l 1:3x +2y -2=0上任意一点,则[OP ]min =1;③设点P 是直线l 2:y =kx +1(k ∈R )上任意一点,则使得“[OP ]最小的点P 有无数个”的充要条件是k =1;④设点P 是圆x 2+y 2=2上任意一点,则[OP ]max =2. 其中正确的结论序号为( ) A .①②③ B .①③④ C .②③④ D .①②④。
第11讲 直线与圆题型1 圆的方程 (对应学生用书第38页)■核心知识储备………………………………………………………………………· 1.圆的标准方程当圆心为(a ,b ),半径为r 时,其标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,特别地,当圆心在原点时,方程为x 2+y 2=r 2. 2.圆的一般方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,其中D 2+E 2-4F >0,表示以⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 2,-E 2为圆心,D 2+E 2-4F 2为半径的圆.■典题试解寻法………………………………………………………………………·【典题1】 (考查应用圆的几何性质求圆的方程)(2017·山西运城二模)已知圆C 截y 轴所得的弦长为2,圆心C 到直线l :x -2y =0的距离为55,且圆C 被x 轴分成的两段弧长之比为3∶1,则圆C 的方程为________.[解析] 设圆C 的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,则点C 到x 轴,y 轴的距离分别为|b |,|a |.由题意可知⎩⎪⎨⎪⎧r 2=2b 2,r 2=a 2+1,|a -2b |5=55,∴⎩⎪⎨⎪⎧ a =-1,b =-1,r 2=2或⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =1,r 2=2.故所求圆C 的方程为(x +1)2+(y +1)2=2或(x -1)2+(y -1)2=2. [答案] (x +1)2+(y +1)2=2或(x -1)2+(y -1)2=2【典题2】 (考查待定系数法求圆的方程)(2017·广东七校联考)一个圆与y 轴相切,圆心在直线x -3y =0上,且在直线y =x 上截得的弦长为27,则该圆的方程为________.[思路分析] 法一:利用圆心在直线x -3y =0上设圆心坐标为(3a ,a )→利用半径、弦心距、半弦长构成的直角三角形列出关于a 的方程,求解a 的值→得出圆的方程; 法二:设圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2→利用条件列出关于a ,b ,r 的方程组→解方程组,得出圆的方程;法三:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0→利用条件列出关于D 、E 、F 的方程组→解方程组,得出圆的方程.[解析] 法一:(几何法)∵所求圆的圆心在直线x -3y =0上, ∴设所求圆的圆心为(3a ,a ),又所求圆与y 轴相切,∴半径r =3|a |,又所求圆在直线y =x 上截得的弦长为27,圆心(3a ,a )到直线y =x 的距离d =|2a |2,∴d 2+(7)2=r 2,即2a 2+7=9a 2,∴a =±1.故所求圆的方程为(x -3)2+(y -1)2=9或(x +3)2+(y +1)2=9.法二:(待定系数法:标准方程)设所求圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,则{ 由于所求圆与y 轴相切,∴r 2=a 2,又∵所求圆的圆心在直线x -3y =0上,∴a -3b =0,联立①②③,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =1,r 2=9或⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =-1,r 2=9.故所求圆的方程为(x +3)2+(y +1)2=9或(x -3)2+(y -1)2=9.法三:(待定系数法:一般方程)设所求的圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-D2,-E 2,半径r =12D 2+E 2-4F .在圆的方程中,令x =0,得y 2+Ey +F =0. 由于所求圆与y 轴相切,∴Δ=0,则E 2=4F .圆心⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 2,-E 2到直线y =x 的距离为d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪-D 2+E 22,由已知得d 2+(7)2=r 2,即(D -E )2+56=2(D 2+E 2-4F ).又圆心⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 2,-E2在直线x -3y =0上,∴D -3E =0.联立①②③,解得⎩⎪⎨⎪⎧ D =-6,E =-2,F =1或⎩⎪⎨⎪⎧D =6,E =2,F =1.故所求圆的方程为x 2+y 2-6x -2y +1=0或x 2+y 2+6x +2y +1=0. [答案] x 2+y 2-6x -2y +1=0或x 2+y 2+6x +2y +1=0 [类题通法] 求圆的方程的两种方法1.几何法,通过研究圆的性质、直线和圆、圆与圆的位置关系,进而求得圆的基本量和方程.2.代数法,即用待定系数法先设出圆的方程,再由条件求得各系数.■对点即时训练………………………………………………………………………·1.若直线y =kx 与圆(x -2)2+y 2=1的两个交点关于直线2x +y +b =0对称,则点(k ,b )所在的圆为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+(y +5)2=1 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+(y -5)2=1 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +122+(y -5)2=1 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫x +122+(y +5)2=1 A [由题意知直线y =kx 与直线2x +y +b =0互相垂直,所以k =12.又圆上两点关于直线2x +y +b =0对称,故直线2x +y +b =0过圆心(2,0),所以b =-4,结合选项可知,点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,-4在圆⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+(y +5)2=1上,故选A.]2.抛物线y 2=4x 与过其焦点且垂直于x 轴的直线相交于A ,B 两点,其准线与x 轴的交点为M ,则过M ,A ,B 三点的圆的标准方程为________.(x -1)2+y 2=4 [∵抛物线y 2=4x 与过其焦点且垂直于x 轴的直线相交于A ,B 两点,∴A ,B 两点的坐标分别为:(1,2),(1,-2), 又准线与x 轴的交点为M ,∴M 点的坐标为(-1,0), 则过M ,A ,B 三点的圆的圆心在x 轴, 设圆心坐标为O (a,0),则|OA |=|OM |,即a -2+22=a -(-1),解得a =1.∴圆心坐标为(1,0),半径为2.故所求圆的标准方程为(x -1)2+y 2=4.] ■题型强化集训………………………………………………………………………·(见专题限时集训T 1、T 3、T 11、T 13) 题型2 直线与圆、圆与圆的位置关系(对应学生用书第39页)■核心知识储备………………………………………………………………………· 1.直线与圆的位置关系相交、相切和相离,直线与圆的位置关系的判断方法主要有点线距离法和判别式法. (1)点线距离法:设圆心到直线的距离为d ,圆的半径为r ,则d <r ⇔直线与圆相交,d =r ⇔直线与圆相切,d >r ⇔直线与圆相离.(2)判别式法:设圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2,直线l :Ax +By +C =0,联立⎩⎪⎨⎪⎧Ax +By +C =0,x -a 2+y -b2=r2消去y ,得关于x 的一元二次方程,其根的判别式为Δ,则直线与圆相离⇔Δ<0,直线与圆相切⇔Δ=0,直线与圆相交⇔Δ>0. 2.圆与圆的位置关系设圆C 1:(x -a 1)2+(y -b 1)2=r 21,圆C 2:(x -a 2)2+(y -b 2)2=r 22,两圆心之间的距离为d ,则圆与圆的五种位置关系的判断方法如下: (1)d >r 1+r 2⇔两圆外离; (2)d =r 1+r 2⇔两圆外切;(3)|r 1-r 2|<d <r 1+r 2⇔两圆相交; (4)d =|r 1-r 2|(r 1≠r 2)⇔两圆内切; (5)0≤d <|r 1-r 2|(r 1≠r 2)⇔两圆内含.■典题试解寻法………………………………………………………………………·【典题1】 (考查弦长问题)(2016·全国Ⅲ卷)已知直线l :mx +y +3m -3=0与圆x 2+y 2=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 |=23,则|CD |=________.[解析] 由直线l :mx +y +3m -3=0知其过定点(-3,3),圆心O 到直线l 的距离为d =|3m -3|m 2+1.由|AB |=23得⎝⎛⎭⎪⎫3m -3m 2+12+(3)2=12,解得m =-33.又直线l 的斜率为-m =33,所以直线l 的倾斜角α=π6.画出符合题意的图形如图所示,过点C 作CE ⊥BD ,则∠DCE =π6.在Rt△CDE 中,可得|CD |=|AB |cos α=23×23=4.[答案] 4【典题2】 (考查直线与圆位置关系的综合应用)(2017·广东汕头高三期末)如图111,在平面直角坐标系xOy 中,已知以M 为圆心的圆M :x 2+y 2-12x -14y +60=0及其上一点A (2,4).图111(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TA →+TP →=TQ →,求实数t 的取值范围.[解] 圆M 的标准方程为(x -6)2+(y -7)2=25,圆心M (6,7),半径为5. (1)由圆心N 在直线x =6上,可设N (6,y 0),因为圆N 与x 轴相切,与圆M 外切,所以0<y 0<7.于是圆N 的半径为y 0,从而7-y 0=5+y 0,解得y 0=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4-02-0=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 =|2×6-7+m |5=|m +5|5.因为BC =OA =22+42=25,而MC 2=d 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫BC 22,所以25=m +25+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.(3)设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2).因为A (2,4),T (t,0),TA →+TP →=TQ →,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 2=x 1+2-t ,y 2=y 1+4①.因为点Q 在圆M 上,所以(x 2-6)2+(y 2-7)2=25.将①代入②,得(x 1-t -4)2+(y 1-3)2=25.于是点P (x 1,y 1)既在圆M 上,又在圆[x -(t +4)]2+(y -3)2=25上,从而圆(x -6)2+(y -7)2=25与圆[x -(t +4)]2+(y -3)2=25有公共点,所以5-5≤t +-6]2+-2≤5+5,解得2-221≤t ≤2+221.因此实数t的取值范围是[2-221,2+221].[类题通法] 解决直线与圆、圆与圆位置关系问题的方法讨论直线与圆及圆与圆的位置关系时,要注意数形结合,充分利用圆的几何性质寻找解题途径,减少运算量.圆上的点与圆外点的距离的最值问题,可以转化为圆心到点的距离问题;圆上的点与直线上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到直线的距离问题;圆上的点与另一圆上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到圆心的距离问题. ■对点即时训练………………………………………………………………………·1.已知P 是直线kx +y +4=0(k >0)上一动点,PA ,PB 是圆C :x 2+y 2-2y =0的两条切线,切点分别为A ,B ,若四边形PACB 的最小面积为2,则k 的值为( ) A .3 B .2 C .1D .12B [将圆C 的方程化为标准方程,即x 2+(y -1)2=1,所以圆C 的半径为1.S 四边形PACB =|PA |·|AC |=|PA |=CP 2-CA 2=CP 2-1,可知当|CP |最小,即CP ⊥l 时,四边形PACB 的面积最小,由最小面积CP 2-1=2得|CP |min =5,由点到直线的距离公式得|CP |min =51+k2=5,因为k >0,所以k =2.故选B.]2.已知双曲线x 2-y 2=1的左、右两个焦点分别是F 1、F 2,O 为坐标原点,圆O 是以F 1F 2为直径的圆,直线l :5x -3y +t =0与圆O 有公共点,则实数t 的取值范围是( ) A .[-2,2] B .[0,2] C .[-4,4]D .[0,4]C [双曲线x 2-y 2=1的两个焦点分别是F 1(-2,0),F 2(2,0),从而圆O 的方程为x 2+y 2=2.因为直线5x -3y +t =0与圆O 有公共点,所以有|t |5+3≤2,即|t |≤4,从而实数t 的取值范围是[-4,4],故选C.]■题型强化集训………………………………………………………………………·(见专题限时集训T 2、T 4、T 5、T 6、T 7、T 8、T 9、T 10、T 12、T 14)三年真题| 验收复习效果 (对应学生用书第40页)1.(2016·全国Ⅱ卷)圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的圆心到直线ax +y -1=0的距离为1,则a =( )A .-43B .-34C. 3D .2A [圆x 2+y 2-2x -8y +13=0的标准方程为(x -1)2+(y -4)2=4,由圆心到直线ax +y -1=0的距离为1可知|a +4-1|a 2+12=1,解得a =-43,故选A.]2.(2015·全国Ⅱ卷)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 .2 6 B .8 C .4 6D .10C [设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则⎩⎪⎨⎪⎧D +3E +F +10=0,4D +2E +F +20=0,D -7E +F +50=0.解得⎩⎪⎨⎪⎧D =-2,E =4,F =-20.∴圆的方程为x 2+y 2-2x +4y -20=0. 令x =0,得y =-2+26或y =-2-26,∴M (0,-2+26),N (0,-2-26)或M (0,-2-26),N (0,-2+26),∴|MN |=46,故选C.]3.(2015·全国Ⅰ卷)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________.⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254 [由题意知a =4,b =2,上、下顶点的坐标分别为(0,2),(0,-2),右顶点的坐标为(4,0).由圆心在x 轴的正半轴上知圆过点(0,2),(0,-2),(4,0)三点.设圆的标准方程为(x -m )2+y 2=r 2(0<m <4,r >0),则⎩⎪⎨⎪⎧m 2+4=r 2,-m 2=r 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =32,r 2=254.所以圆的标准方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+y 2=254.]4.(2017·全国Ⅲ卷)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P (4,-2),求直线l 与圆M 的方程. [解] (1)证明:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),l :x =my +2,由⎩⎪⎨⎪⎧x =my +2,y 2=2x可得y 2-2my -4=0, 则y 1y 2=-4.又x 1=y 212,x 2=y 222,故x 1x 2=y 1y 224=4.因此OA 的斜率与OB 的斜率之积为y 1x 1·y 2x 2=-44=-1,所以OA ⊥OB ,故坐标原点O 在圆M 上. (2)由(1)可得y 1+y 2=2m ,x 1+x 2=m (y 1+y 2)+4=2m 2+4,故圆心M 的坐标为(m 2+2,m ), 圆M 的半径r =m 2+2+m 2.由于圆M 过点P (4,-2),因此AP →·BP →=0, 故(x 1-4)(x 2-4)+(y 1+2)(y 2+2)=0, 即x 1x 2-4(x 1+x 2)+y 1y 2+2(y 1+y 2)+20=0. 由(1)可知y 1y 2=-4,x 1x 2=4,所以2m 2-m -1=0,解得m =1或m =-12.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10, 圆M 的方程为(x -3)2+(y -1)2=10.当m =-12时,直线l 的方程为2x +y -4=0,圆心M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫94,-12,圆M 的半径为854, 圆M 的方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -942+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +122=8516.。