圆的方程 高考数学知识点总结 高考数学真题复习
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高考数学专题复习:圆及其方程一、单选题1.已知圆C 与x 轴相切,圆心在直线3y x =上,且被直线y x =截得的弦长为则圆C 的半径为( )A B .C .3D .32.过点()2,1P 作圆22:(1)4M x y -+=的最短弦,延长该弦与x 轴、y 轴分别交于,A B 两点,则ABM 的面积为( ) A .2B .3C .4D .53.圆221:(3)(4)1C x y -+-=和圆222:16C x y +=的位置关系为( ) A .内切 B .相交 C .外切D .外离4.直线10mx y -+=与圆22(2)(1)5x y -+-=的位置关系是( ) A .相交B .相切C .相离D .与m 的值有关5.若圆22:2430C x y x y +-++=上存在两点关于直线260ax by ++=对称,则过圆C 外一点(,)a b 向圆C 所作的切线长的最小值是( )A B .2C .3D .46.圆221x y +=上的动点P 到直线34100x y --=的距离的最小值为( ) A .2B .1C .3D .47.两圆1C :221x y +=与2C :()2234x y -+=的公切线条数为( ) A .1B .2C .3D .48.若当[]2,2x ∈-时,不等式6kx ≥k 的取值范围是( )A .[]22-,B .⎡⎣C .(),-∞⋃+∞D .[]1,1-9.已知过点()2,2P 且与两坐标轴都有交点的直线1l 与圆()2211x y -+=相切,则直线1l 的方程为( ) A .3420x y+=- B .4320x y --= C .3420x y+=-或2x =D .4320x y --=或2x =10.已知圆C 的方程为22680x y x y +--=,过点()1,2P 的直线与圆相交于A ,B 两点,当ACB ∠最小时,则直线AB 方程为( ) A .10x y -+= B .10x y --= C .30x y ++=D .30x y +-=11.圆C :22(1)4x y -+=被直线1y kx =-截得的最短弦长为( )A .B .CD 12.已知圆22 : 68240C x y x y +--+=和两点(),0A t -,()(),00B t t >,若圆C 上总存在点P ,使得222PA PB AB +=,则实数t 的取值范围是( ) A .[]6,8 B .[]5,7 C .[]4,6 D .[]3,5二、填空题13.设A 为圆22(2)(2)1x y -+-=上一动点,则A 到直线50x y --=的最大距离为_______. 14.已知圆221:410C x y x +++=及圆222:2210C x y x y ++++=.则两圆的公共弦所在的直线方程为________.15.直线:10l x y +-=与圆22:4C x y +=交于A 、B 两点,则AB =________16.直线10kx y k -+-=与圆C :()()22224x y -+-=相交于A ,B 两点.则ABC 面积的最大值为________. 三、解答题17.已知圆C 过点()()3153A B ,,,,圆心在直线y x =上. (1)求圆C 的方程.(2)判断点P (2,4)与圆C 的关系18.已知点()21A ,在圆22:860M x y x y m +--+=上.(1)求圆M 的标准方程;(2)若圆N过点(1,P ,且与圆M 相切于点A ,求圆N 的标准方程.19.已知点P 在圆C :()()222316x y +++=上运动,点()4,3Q . (1)若点M 是线段PQ 的中点,求点M 的轨迹E 的方程;(2)过原点O 且不与y 轴重合的直线l 与曲线E 交于()11,A x y ,()22,B x y 两点,1211+x x 是否为定值?若是定值,求出该值;否则,请说明理由.20.在平面直角坐标系xOy 中,已知圆N 过点()()1,0,1,0-,且圆心N 在直线:10l x y +-=上;圆22:(3)(4)8M x y -+-=,(1)求圆N 的标准方程,并判断圆M 与圆N 的位置关系;(2)直线MN 上是否存在点B ,使得过点B 分别作圆M 与圆N 的切线,切点分别为T ,S (不重合),满足2BS BT =?若存在,求出点B 的坐标,若不存在,请说明理由.21.已知圆C 的方程:22240,x y x y m +--+=其中5m <. (1)若圆C 与直线:240l x y +-=相交于M N 、两点,且||MN =m 的值;(2)在(1)的条件下,是否存在直线1:20l x y c -+=,使得圆上有四点到直线l 若存在,求出c 的取值范围:若不存在,请说明理由.22.已知圆()22:15C x y +-=,直线:10l mx y m -+-=. (1)求证:对m R ∈,直线l 与圆C 总有两个不同交点;(2)设l 与圆C 交与不同两点,A B ,求弦AB 的中点M 的轨迹方程; (3)若直线过点()1,1P ,且P 点分弦AB 为12AP PB =,求此时直线l 的方程.参考答案1.C【分析】设圆C 的方程为222()()x a y b r -+-=,由圆心在直线上得3b a =,由圆与x 轴相切得r b =,再由弦长公式得一等式,联立可求得,,a b r .【详解】设圆C 的方程为222()()x a y b r -+-=,则3b a =,r b ==解得133a b r =⎧⎪=⎨⎪=⎩,或133a b r =-⎧⎪=-⎨⎪=⎩,即圆C 的半径为3. 故选:C . 2.B 【分析】先利用圆的性质确定最短弦所在直线的方程,再求得,A B 两点坐标,计算面积即得结果. 【详解】依题意,点()1,0M ,由圆的性质可知,过点()2,1P 且垂直PM 的直线l 截得的弦长最短. 而10121PM k -==-,所以直线l 的斜率为1,即方程为:()12y x -=--,即3y x =-+. 所以直线l 与x 轴、y 轴分别交于()()3,0,0,3A B , 故ABM 底边2AM =,高3h =,即面积为12332⨯⨯=.故选:B. 3.C【分析】先根据两圆的方程,求出相应的圆心与半径,再通过计算得出12125C C r r ==+,故两圆外切.【详解】因为圆1C 的方程为22(3)(4)1x y -+-=,所以圆心()13,4C ,半径11r =, 因为圆2C 的方程为2216x y +=,所以圆心()20,0C ,半径24r =, 所以125C C ==.因为12125C C r r ==+,所以圆1C 和圆2C 外切. 故选:C. 4.A【分析】确定直线过定点()0,1,点在圆内,得到答案.【详解】10mx y -+=过定点()0,1,且()22(214501)+-=<-,故()0,1在圆内,故直线和圆相交. 故选:A 5.D【分析】依题意可知动点(),A a b 在直线l :30x y -+=上移动,当CA 与直线l 垂直时,CA 最小,从而切线长最小. 由点到直线距离公式求得CA 的最小值,进而可得结果. 【详解】圆C :()()22122x y -+=+,圆心为()1,2C -,半径r =依题意知,直线260ax by ++=过圆心()1,2C -,所以30a b -+=,即动点(),A a b 在直线l :30x y -+=上移动.所以,当CA 与直线l 垂直时,CA 最小,从而切线长最小,min CA ==4.故选:D.6.B【分析】将问题转化为圆心到直线的距离与半径差的问题求解即可.解:由题知圆221x y +=的圆心为()0,0,半径1r =, 所以圆心到直线34100x y --=的距离为2d =,所以圆221x y +=上的动点P 到直线34100x y --=的距离的最小值为1d r -=. 故选:B 7.C 【分析】根据圆的方程确定圆心、半径,进而判断两圆的位置关系,即可知公切线条数. 【详解】由题意,圆1C 的圆心(0,0),半径为1,而圆2C 的圆心为(3,0),半径为2, ∴123C C =,故圆1C 、圆2C 外切. ∴它们公切线条数为3条. 故选:C 8.B 【分析】把原不等式转化为半圆弧上任意一点到l 的距离大于等于1,也就是原点O 到直线l 的距离大于等于3,利用点到直线的距离公式建立不等式,即可解出实数k 的取值范围. 【详解】1≥对[]2,2x ∀∈-恒成立.记直线l : 6y kx =+,上半圆C :()2204y x y +=≥,1≥表示半圆弧上任意一点到l 的距离大于等于1,也就是原点O 到直线l的距离大于等于3. 而原点O 到直线l3≥,解得:k ≤k的取值范围是⎡⎣.【点睛】距离的计算方法有两类:(1)几何法:利用几何图形求最值;(2)代数法:把距离表示为函数,利用函数求最值. 9.A 【分析】根据点斜式设出直线的方程,1=,解方程即可. 【详解】由于直线1l 过点()2,2P 且与两坐标轴都有交点,则直线1l 的斜率存在且不为零, 设直线1l 的方程为()22y k x -=-,即220kx y k -+-=, 圆()2211x y -+=的圆心坐标为()1,0,半径为1,1=,解得34k =,所以,直线1l 的方程为()3224y x -=-,即3420x y+=-. 故选:A . 10.D 【分析】由题意可知当ACB ∠最小时,则弦AB 最小,此时CP AB ⊥,从而可求出直线AB 的斜率,进而可求出直线AB 的方程 【详解】解:由题意可得圆心C 坐标为()3,4,由三角形的大边对大角可知,当ACB ∠最小时,则弦AB 最小,所以CP AB ⊥,421131CP AB k k -==⇒=--, 所以直线方程为2(1)30y x x y -=--⇒+-=, 故选:D.【分析】由于直线1y kx =-过定点(0,1)P -,所以由圆的性质可知当直线CP 与弦垂直时,弦长最短,从而利用弦、弦心距和半径的关系可求得答案 【详解】直线1y kx =-过定点(0,1)P -,圆心(1,0)C ,当直线CP 与弦垂直时,弦长最短,||CP =故选:B . 12.C 【分析】将圆的方程化简为标准方程,设出点P 的坐标,运用向量垂直的坐标表示得出0AP BP ⋅=,即()()2223cos +4sin t θθ=++,再由正弦函数的性质可得选项. 【详解】由圆22 : 68240C x y x y +--+=得()()22341x y -+-=,又点P 在圆C 上,所以设()3cos ,4sin P θθ++,其中[)02,θπ∈,因为222PA PB AB +=,所以AP BP ⊥,所以0AP BP ⋅=, 又()()3cos +,4sin ,3cos ,4sin AP t BP t θθθθ=++=+-+, 所以()()2223cos +4sin 0AP BP t θθ⋅=+-+=,整理得 ()()2223cos +4sin t θθ=++()26+6cos +8sin 26+10sin +θθθβ==(其中3tan 4β=), 因为[)02,θπ∈,所以()1sin +1θβ-≤≤, 所以21636t ≤≤,所以46t ≤≤, 故选:C.131+ 【分析】求出圆心C 到直线50x y --=的距离d ,进而可得结果.依题意可知圆心为()2,2C ,半径为1.则圆心C 到直线50x y --=的距离d =则A 点直线50x y --=的最大距离为12+.1. 14.x -y =0 【分析】当两圆相交时,将两圆方程相减可得公共弦的方程. 【详解】圆1C :22410x y x +++= ① 圆2C :222210x y x y ++++= ②①-②得公共弦的方程为:220x y -=,即0x y -=. 故答案为:0x y -=.15【分析】先求出圆心C 到直线的距离,即得解. 【详解】圆22:4C x y +=的圆心为原点,半径为2.由题得圆心C 到直线的距离为d =,所以AB =16.2 【分析】由题知直线10kx y k -+-=过点()1,1,且()1,1在圆内,进而设ACB θ∠=,,2πθπ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,再根据三角形面积公式求解即可. 【详解】解:将直线10kx y k -+-=整理得()11y k x -=-,所以直线10kx y k -+-=过点()1,1, 因为()()2212124-+-<,所以()1,1在圆内,连接,AC BC ,则2AC BC ==,设ACB θ∠=,如图,因为CP =所以当直线10kx y k -+-=与CP 垂直时,θ取最小值2π, 所以在ABC 中,,2πθπ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭所以1sin 2sin 22ABC S AC BC θθ==≤,当且仅当2πθ=.故答案为:217.(1)()()22334x y -+-=;(2)P 在圆C 内部. 【分析】(1)由给定条件设出圆心(),C a a 、半径r ,进而写出圆的标准方程,再列出关于a ,r 的方程组即可得解(2)求出点P 与点C 的距离,再将它与r 比较即可得解. 【详解】(1)由题意设圆心为(),C a a ,半径为r ,则圆的标准方程为()222()x a y a r -+-=,由题意得()()222222(3)1(5)3a a ra a r ⎧-+-=⎪⎨-+-=⎪⎩,解得32a r =⎧⎨=⎩, 所以圆C 的标准方程为()()22334x y -+-=; (2)由(1)知PC r =< P (2,4)在圆C 内.18.(1)()()22438x y -+-=;(2)()2212x y -+=. 【分析】(1)将点(2,1)A 代入圆M 的方程即可求出m 的值,再将一般方程化为标准方程即可; (2)设圆N 的标准方程为()()222x a y b r -+-=,圆心为(,)N a b ,根据,,M A N 三点共线,可先求出直线AM 的方程,将(,)N a b 代入可得1b a =-,再结合AN PN =,即()()()(2222211a b a b -+-=-+,即可求出,a b 的值,再求半径r ,从而可得圆N 的标准方程. 【详解】解:(1)将点(2,1)A 代入圆22:860M x y x y m +--+=,可得17m =, 所以圆22:86170M x y x y +--+=, 化为标准方程可得()()22438x y -+-=.(2)设圆N 的标准方程为()()222x a y b r -+-=,圆心为(,)N a b ,直线AM 的方程为123142y x --=--,即 1y x =-, 把(,)N a b 代入得1b a =-,又()()()(2222211a b a b -+-=-+,解得1a =,0b =, 所以r =故圆N 的标准方程为()2212x y -+=. 19.(1)()2214x y -+=;(2)1211+x x 是定值23-. 【分析】(1)根据给定条件探求出动点M 所满足的几何关系,再借助轨迹定义即可得解;(2)由题设条件设出直线l 的方程,联立直线l 与(1)中曲线E 的方程,消去y 得关于x 的一元二次方程,借助韦达定理计算即可得解. 【详解】(1)圆C 的圆心()2,3C --,半径为4, 设CQ 的中点为N ,则()1,0N , 依题意,122MN CP ==,所以点M 的轨迹是以N 为圆心,2为半径的圆, 即M 的轨迹E 的方程为()2214x y -+=;(2)因l 过原点O 且不与y 轴重合,则可设直线l 的方程为y kx =.由22(1)4y kx x y =⎧⎨-+=⎩消去y 并整理得22(1)230k x x +--=, 依题意知1x ,2x 是上述关于x 的一元二次方程的两根,则12221x x k +=+,12231x x k -=+, 于是有2121212221121331x x k x x x x k +++===--+, 所以1211+x x 是定值23-. 20.(1)22(1)2x y +-=;圆M 与圆N 相外切;(2)存在;(7,8)B . 【分析】(1)先确定两圆圆心和半径,再计算圆心距与半径和进行比较即得结果;(2)设直线MN 上是存在点(,1)B a a +满足题意,利用2BS BT =,及其与切线长和半径之间的关系得到22430BN BM =-,再利用距离公式代入计算解得参数a 值,经检验即得结果. 【详解】解:(1)由题意知,圆N 的圆心N 也在直线0x =上,联立10,0x y x +-=⎧⎨=⎩解得0,1x y ==, ∴圆心(0,1)N ,设()1,0A -,则半径为N r NA = 圆N 的标准方程为22(1)2x y +-=. 又∵圆M 的圆心()3,4M,半径M r =∴圆心距NM M N r r MN +, ∴圆M 与圆N 相外切;(2)∵(0,1),N (3,4),M 直线MN 的方程为10x y -+=, 设直线MN 上是存在点B 满足题意,设(,1)B a a +, 由2BS BT =可知,224BS BT =,即2224(8)BN BM -=-,所以22430BN BM =-, 即2222(11)4[(3)(14)]30a a a a ++-=-++--,整理得2870a a -+=,解得1a =或()71,2a B =∴或()7,8B .当(1,2)B 时,点B 为圆N 与圆M 的公切点,此时T ,S ,B 重合,不符合题意. 当(7,8)B 时,满足2BS BT =. 综上,存在点(7,8)B ,满足2BS BT =.21.(1)4m =;(2)存在,42c <<【分析】(1)将圆的一般方程先转化为标准方程,得出圆C 的圆心坐标和半径,再算出圆心到直线的距离,在直角三角形中由边的关系列出方程组即可得出答案;(2)由(1)结论算出圆的半径,算出圆心到直线1l 的距离1d ,若圆上有四点到直线l 的距11d <. 【详解】解:(1)把圆C 的方程化为22(1)(2)5x y m -+-=-,∴圆心为(1,2),半径r∴圆心(1,2)C 到直线:240l x y +-=的距离为d =,由于MN =1122MN =, 由2221()2r d MN =+,得222=+, 解得4m =.(2)假设存在直线1:20l x y c -+=,使得圆上有四点到直线1l由于圆心为1,2(),半径1r =,则圆心(1,2)C 到直线1:20l x y c -+=的距离为1d =,所以11d =<解得42c <<即存在直线1:20l x y c -+=,使得圆上有四点到直线1l c的取值范围为42c <<22.(1)证明见解析;(2)22210x y x y +--+=;(3)0x y -=或20x y +-=. 【分析】(1)求出圆心到直线得距离与半径比较即可得出结论; (2)结合几何性质得到等量关系,即可求出轨迹方程;(3)联立直线与圆的方程,结合韦达定理以及已知条件即可求出结果. 【详解】(1)圆()22:15C x y +-=的圆心()0,1C ()0,1C 到直线l 的距离为1d <=<,所以直线l 与圆C 相交,故对m R ∈,直线l 与圆C 总有两个不同交点; (2)当M 与P 不重合时,连接,CM CP ,则CM MP ⊥,所以222CM MP CP +=, 设()(),1M x y x ≠,则()()()22221111x y x y +-+-+-=,整理得()222101x y x y x +--+=≠,当M 与P 重合时,1x y ==也满足22210x y x y +--+=, 故弦AB 的中点M 的轨迹方程为22210x y x y +--+=; (3)设()()1122,,,A x y B x y ,由12AP PB =,得12AP PB =,所以()121112x x -=-,即2132x x =-,又()221015mx y m x y -+-=⎧⎪⎨+-=⎪⎩,消去y 得()22221250m x m x m +-+-=,所以212221m x x m +=+,()()4222441516200m m m m ∆=-+-=+>,由2121223221x x m x x m =-⎧⎪⎨+=⎪+⎩得21231m x m +=+, 将21231m x m+=+带入()22221250m x m x m +-+-=得1m =±, 所以此时直线l 的方程为0x y -=或20x y +-=.。
高中数学圆与方程知识点归纳与常考题型专题练习(附解析) 知识点:4.1.1 圆的标准方程1、圆的标准方程:222()()x a y b r -+-=圆心为A(a,b),半径为r 的圆的方程2、点00(,)M x y 与圆222()()x a y b r -+-=的关系的判断方法:(1)2200()()x a y b -+->2r ,点在圆外(2)2200()()x a y b -+-=2r ,点在圆上(3)2200()()x a y b -+-<2r ,点在圆内4.1.2 圆的一般方程1、圆的一般方程:022=++++F Ey Dx y x ,圆心为半径为2、圆的一般方程的特点:(1)①x2和y2的系数相同,不等于0.②没有xy 这样的二次项.(2)圆的一般方程中有三个特定的系数D 、E 、F ,因之只要求出这三个系数,圆的方程就确定了.(3)、与圆的标准方程相比较,它是一种特殊的二元二次方程,代数特征明显,圆的标准方程则指出了圆心坐标与半径大小,几何特征较明显。
4.2.1 圆与圆的位置关系1、用点到直线的距离来判断直线与圆的位置关系.设直线l :0=++c by ax ,圆C :022=++++F Ey Dx y x ,圆的半径为r ,圆心)2,2(E D --到直线的距离为d ,则判别直线与圆的位置关系的依据有以下几点: (1)当r d >时,直线l 与圆C 相离;(2)当r d =时,直线l 与圆C 相切;(3)当r d <时,直线l 与圆C 相交;直线、圆的位置关系注意:1.直线与圆的位置关系 直线与圆相交,有两个公共点d R ⇔<⇔方程组有两组不同实数解(0)∆> 直线与圆相切,只有一个公共点d R ⇔=⇔方程组有唯一实数解(0)∆=直线与圆相离,没有公共点d R ⇔>⇔方程组无实数解(0)∆<2.求两圆公共弦所在直线方程的方法:将两圆方程相减。
高中数学高考总复习圆的方程习题及详解一、选择题1.(文)(2010·山东潍坊)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 -732=1 B .(x -2)2+(y -1)2=1 C .(x -1)2+(y -3)2=1 D.⎝⎛⎭⎫x -322+(y -1)2=1 [答案] B[解析] 依题意设圆心C (a,1)(a >0),由圆C 与直线4x -3y =0相切得,|4a -3|5=1,解得a =2,则圆C 的标准方程是(x -2)2+(y -1)2=1,故选B.(理)(2010·厦门三中阶段训练)以双曲线x 26-y 23=1的右焦点为圆心且与双曲线的渐近线相切的圆的方程是( )A .x 2+y 2-23x +2=0B .(x -3)2+y 2=9C .x 2+y 2+23x +2=0D .(x -3)2+y 2=3[答案] D[解析] 双曲线右焦点F (3,0),渐近线方程y =±22x ,故圆半径r =3,故圆方程为(x-3)2+y 2=3.2.已知两点A (-1,0),B (0,2),点P 是圆(x -1)2+y 2=1上任意一点,则△P AB 面积的最大值与最小值分别是( )A .2,12(4-5)B.12(4+5),12(4-5) C.5,4- 5D.12(5+2),12(5-2) [答案] B[解析] 如图圆心(1,0)到直线AB :2x -y +2=0的距离为d =45,故圆上的点P 到直线AB 的距离的最大值是45+1,最小值是45-1.又|AB |=5,故△P AB 面积的最大值和最小值分别是2+52,2-52.3.(文)(2010·延边州质检)已知圆(x +1)2+(y -1)2=1上一点P 到直线3x -4y -3=0距离为d ,则d 的最小值为( )A .1 B.45 C.25D .2[答案] A[解析] ∵圆心C (-1,1)到直线3x -4y -3=0距离为2,∴d min =2-1=1.(理)(2010·安徽合肥六中)已知圆C 的方程为x 2+y 2+2x -2y +1=0,当圆心C 到直线kx +y +4=0的距离最大时,k 的值为( )A.13B.15 C .-13D .-15[答案] D[解析] 圆C 的方程可化为(x +1)2+(y -1)2=1,所以圆心C 的坐标为(-1,1),又直线kx +y +4=0恒过点A (0,-4),所以当圆心C 到直线kx +y +4=0的距离最大时,直线CA 应垂直于直线kx +y +4=0,直线CA 的斜率为-5,所以-k =15,k =-15.4.方程x 2+y 2+4mx -2y +5m =0表示的圆的充要条件是( ) A.14<m <1 B .m >1 C .m <14D .m <14或m >1[答案] D[解析] ∵方程表示圆∴16m 2+4-20m >0,∴m <14或m >1.5.已知f (x )=(x -1)(x +2)的圆象与x 轴、y 轴有三个不同的交点,有一个圆恰好经过这三个点.则此圆与坐标轴的另一个交点的坐标是( )A .(0,1)B .(0,-1)C .(0,2)D .(0,22) [答案] A[解析] f (x )的图象与x 轴交于点A (1,0),B (-2,0),与y 轴交于点C (0,-2),设过A 、B 、C 三点的圆与y 轴另一个交点为D (0,a ),易知a =1.6.(2010·北京海淀区)已知动圆C 经过点F (0,1),并且与直线y =-1相切,若直线3x -4y +20=0与圆C 有公共点,则圆C 的面积( )A .有最大值πB .有最小值πC .有最大值4πD .有最小值4π[答案] D[解析] 由于圆经过点F (0,1)且与直线y =-1相切,所以圆心C 到点F 与到直线y =-1的距离相等,由抛物线的定义知点C 的轨迹方程为x 2=4y ,设C 点坐标为⎝⎛⎭⎫x 0,x 024,∵⊙C 过点F ,∴半径r =|CF |=(x 0-0)2+⎝⎛⎭⎫x 024-12=x024+1,直线3x -4y +20=0与圆C 有公共点,即转化为点⎝⎛⎭⎫x 0,x 024到直线3x -4y +20=0的距离d =|3x 0-4×x 024+20|5≤x 024+1,解得x 0≥103或x 0≤-2,从而得圆C 的半径r =x 024+1≥2,故圆的面积有最小值4π. 7.(文)已知a ≠b ,且a 2sin θ+a cos θ-π4=0,b 2sin θ+b cos θ-π4=0,则连结(a ,a 2),(b ,b 2)两点的直线与单位圆的位置关系是( )A .相交B .相切C .相离D .不能确定[答案] A[解析] ∵A (a ,a 2),B (b ,b 2)都在直线x cos θ+y sin θ-π4=0上,原点到该直线距离d =⎪⎪⎪⎪-π4sin 2θ+cos 2θ=π4<1,故直线AB 与单位圆相交.(理)(2010·温州中学)设圆过双曲线x 29-y 216=1的一个顶点和一个焦点,圆心在此双曲线上,则圆心到双曲线中心的距离为( )A .4 B.163 C.473D .5[答案] B[解析] 由题意知圆心在双曲线顶点和焦点连线的垂直平分线上,顶点A 1(-3,0),A 2(3,0),焦点F 1(-5,0),F 2(5,0),A 1F 1的垂直平分线x =-4,代入双曲线方程中得,y =±473,∴圆心⎝⎛⎭⎫-4,473到双曲线中心距离为d =(-4-0)2+⎝⎛⎭⎫473-02=163,A 1F 2的中垂线x=1与双曲线无交点,故选B.8.(2010·吉林省质检)圆x 2+y 2-2x +6y +5a =0关于直线y =x +2b 成轴对称图形,则a -b 的取值范围是( )A .(-∞,4)B .(-∞,0)C .(-4,+∞)D .(4,+∞)[答案] A[解析] ∵方程x 2+y 2-2x +6y +5a =0表示圆, ∴4+36-20a >0,∴a <2,又圆关于直线y =x +2b 成轴对称图形, ∴圆心(1,-3)在直线上,∴-3=1+2b ,∴b =-2,∴a -b <4. 9.(文)已知不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x ≥0y ≥0x +2y -4≤0表示的平面区域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( )A .(x -1)2+(y -2)2=5B .(x -2)2+(y -1)2=8C .(x -4)2+(y -1)2=6D .(x -2)2+(y -1)2=5 [答案] D[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)为顶点的三角形及其内部,且△OPQ 是直角三角形,所以覆盖它的且面积最小的圆是其外接圆,故圆心是(2,1),半径是5,所以圆C 的方程是(x -2)2+(y -1)2=5.(理)(2010·北京东城区)已知不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≤1x -y ≥-1y ≥0表示的平面区域为M ,若直线y =kx-3k 与平面区域M 有公共点,则k 的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-13,0B.⎝⎛⎦⎤-∞,13 C.⎝⎛⎦⎤0,13 D.⎝⎛⎦⎤-∞,-13 [答案] A[解析] 画出可行域如图,直线y =kx -3k 过定点(3,0),由数形结合知该直线的斜率的最大值为k =0,最小值为k =0-13-0=-13.10.已知点P (x ,y )在直线x +2y =3上移动,当2x +4y 取最小值时,过点P (x ,y )引圆C :⎝⎛⎭⎫x -122+⎝⎛⎭⎫y +142=12的切线,则此切线长等于( )A.12B.32C.62D.32[答案] C[解析] 由于点P (x ,y )在直线x +2y =3上移动,得x ,y 满足x +2y =3,又2x +4y =2x+22y ≥22x+2y=42,取得最小值时x =2y ,此时点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫32,34.由于点P 到圆心C ⎝⎛⎭⎫12,-14的距离为d =⎝⎛⎭⎫32-122+⎝⎛⎭⎫34+142=2,而圆C 的半径为r =22,那么切线长为d 2-r 2=2-12=62,故选C. 二、填空题11.(文)(2010·金华十校)圆C 的半径为1,圆心在第一象限,与y 轴相切,与x 轴相交于A 、B ,|AB |=3,则该圆的标准方程是________.[答案] (x -1)2+⎝⎛⎭⎫y -122=1 [解析] 设圆心C (a ,b ),由条件知a =1,取弦AB 中点D ,则CD =AC 2-AD 2=12-⎝⎛⎭⎫322=12,即b =12,∴圆方程为(x -1)2+⎝⎛⎭⎫y -122=1.(理)已知正三角形OAB 的三个顶点都在抛物线y 2=2x 上,其中O 为坐标原点,则△OAB 的外接圆的方程是________________.[答案] (x -4)2+y 2=16[解析] 由抛物线的性质知,A ,B 两点关于x 轴对称,所以△OAB 外接圆的圆心C 在x 轴上.设圆心坐标为(r,0),并设A 点在第一象限,则A 点坐标为⎝⎛⎭⎫32r ,32r ,于是有⎝⎛⎭⎫32r 2=2×32r ,解得r =4,所以圆C 的方程为(x -4)2+y 2=16.12.(2010·南京师大附中)定义在(0,+∞)上的函数f (x )的导函数f ′(x )<0恒成立,且f (4)=1,若f (x 2+y 2)≤1,则x 2+y 2+2x +2y 的最小值是________.[答案] 6-4 2[解析] 依题意得,f (x )在(0,+∞)上单调递减, ∵f (x 2+y 2)≤1,f (4)=1,∴f (x 2+y 2)≤f (4), ∴x 2+y 2≥4,又因为x 2+y 2+2x +2y =(x +1)2+(y +1)2-2,(x +1)2+(y +1)2可以看作是点(x ,y )到点(-1,-1)的距离的平方.由圆的知识可知,最小值为(r -|OC |)2=(2-2)2=6-4 2.13.(文)(2010·浙江杭州市质检)已知A 、B 是圆O :x 2+y 2=16上的两点,且|AB |=6,若以AB 为直径的圆M 恰好经过点C (1,-1),则圆心M 的轨迹方程是________.[答案] (x -1)2+(y +1)2=9[解析] ∵M 是以AB 为直径的圆的圆心,|AB |=6,∴半径为3, 又⊙M 经过点C ,∴|CM |=12|AB |=3,∴点M 的轨迹方程为(x -1)2+(y +1)2=9.(理)(2010·胶州三中)以椭圆x 241+y 216=1的右焦点为圆心,且与双曲线x 29-y 216=1的渐近线相切的圆的方程为________.[答案] (x -5)2+y 2=16[解析] 由c 2=41-16=25得c =5,∴椭圆右焦点F 2(5,0),又双曲线渐近线方程为y =±43x ,∴圆半径r =|4×5+0|42+32=4,∴圆方程为(x -5)2+y 2=16. 14.(文)(2010·天津文,14)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 的方程为__________.[答案] (x +1)2+y 2=2[解析] 在直线方程x -y +1=0中,令y =0得,x =-1,∴圆心坐标为(-1,0), 由点到直线的距离公式得圆的半径 R =|-1+0+3|2=2,∴圆的标准方程为(x +1)+y 2=2.(理)(2010·瑞安中学)已知圆x 2+y 2=r 2在曲线|x |+|y |=4的内部(含边界),则半径r 的范围是______.[答案] (0,22][解析] 如图,曲线C :|x |+|y |=4为正方形ABCD ,∵圆x 2+y 2=r 2在曲线C 的内部(含边界) ∴0<r ≤|OM |=2 2. 三、解答题15.(2010·广东华南师大附中)已知圆C :x 2+y 2-4x -6y +12=0,点A (3,5),求: (1)过点A 的圆的切线方程;(2)O 点是坐标原点,连结OA ,OC ,求△AOC 的面积S . [解析] (1)⊙C :(x -2)2+(y -3)2=1.当切线的斜率不存在时,过点A 的直线方程为x =3,C (2,3)到直线的距离为1,满足条件.当k 存在时,设直线方程为y -5=k (x -3), 即kx -y +5-3k =0,由直线与圆相切得, |-k +2|k 2+1=1,∴k =34.∴过点A 的圆的切线方程为x =3或y =34x +114.(2)|AO |=9+25=34,过点A 的圆的切线OA :5x -3y =0, 点C 到直线OA 的距离d =134, S =12·d ·|AO |=12. 16.(文)(2010·烟台诊断)已知圆C 的圆心为C (m,0),m <3,半径为5,圆C 与椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)有一个公共点A (3,1),F 1、F 2分别是椭圆的左、右焦点.(1)求圆C 的标准方程;(2)若点P 的坐标为(4,4),试探究斜率为k 的直线PF 1与圆C 能否相切,若能,求出椭圆E 和直线PF 1的方程;若不能,请说明理由.[解析] (1)由已知可设圆C 的方程为(x -m )2+y 2=5(m <3) 将点A 的坐标代入圆C 的方程得,(3-m )2+1=5 即(3-m )2=4,解得m =1,或m =5 ∵m <3,∴m =1∴圆C 的方程为(x -1)2+y 2=5. (2)直线PF 1能与圆C 相切依题意设直线PF 1的方程为y =k (x -4)+4, 即kx -y -4k +4=0若直线PF 1与圆C 相切,则|k -0-4k +4|k 2+1= 5 ∴4k 2-24k +11=0,解得k =112,或k =12当k =112时,直线PF 1与x 轴的交点横坐标为3611,不合题意,舍去当k =12时,直线PF 1与x 轴的交点横坐标为-4,∴c =4,F 1(-4,0),F 2(4,0) ∴由椭圆的定义得: 2a =|AF 1|+|AF 2|=(3+4)2+12+(3-4)2+12 =52+2=6 2∴a =32,即a 2=18,∴b 2=a 2-c 2=2直线PF 1能与圆C 相切,直线PF 1的方程为x -2y +4=0,椭圆E 的方程为x 218+y 22=1.(理)在平面直角坐标系xOy 中,已知圆心在第二象限、半径为22的圆C 与直线y =x 相切于坐标原点O .椭圆x 2a 2+y 29=1与圆C 的一个交点到椭圆两焦点的距离之和为10.(1)求圆C 的方程;(2)试探究圆C 上是否存在异于原点的点Q ,使Q 到椭圆右焦点F 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.[解析] (1)设圆C 的圆心为A (p ,q ),则圆C 的方程为(x -p )2+(y -q )2=8. ∵直线y =x 与圆C 相切于坐标原点O , ∴O 在圆C 上,且直线OA 垂直于直线y =x .于是有⎩⎪⎨⎪⎧p 2+q 2=8p q=-1,∴⎩⎪⎨⎪⎧ p =2q =-2,或⎩⎪⎨⎪⎧p =-2q =2. 由于点C (p ,q )在第二象限,故p <0. 所以圆C 的方程为(x +2)2+(y -2)2=8.(2)∵椭圆x 2a 2+y 29=1与圆C 的一个交点到椭圆两焦点距离之和为10,∴2a =10,∴a =5.故椭圆右焦点为F (4,0).若圆C 上存在异于原点的点Q (x 0,y 0)到椭圆右焦点F 的距离等于线段OF 的长,则有|QF |=|OF |,于是(x 0-4)2+y 02=42,且x 02+y 02≠0①由于Q (x 0,y 0)在圆上,故有(x 0+2)2+(y 0-2)2=8.②解①和②得⎩⎨⎧x 0=45y 0=125,故圆C 上存在满足条件的点Q ⎝⎛⎭⎫45,125.17.(文)设O 点为坐标原点,曲线x 2+y 2+2x -6y +1=0上有两点P 、Q 关于直线x +my +4=0对称,且OP →·OQ →=0.(1)求m 的值; (2)求直线PQ 的方程.[解析] (1)曲线方程为(x +1)2+(y -3)2=9,表示圆心为(-1,3),半径为3的圆. ∵点P ,Q 在圆上且关于直线x +my +4=0对称. ∴圆心(-1,3)在直线上,代入直线方程得m =-1. (2)∵直线PQ 与直线y =x +4垂直,∴设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),PQ 方程为y =-x +b . 将y =-x +b 代入圆方程得, 2x 2+2(4-b )x +b 2-6b +1=0. Δ=4(4-b )2-8×(b 2-6b +1)>0, ∴2-32<b <2+32, 由韦达定理得,x 1+x 2=b -4,x 1·x 2=b 2-6b +12,y 1·y 2=(-x 1+b )(-x 2+b )=b 2-b (x 1+x 2)+x 1·x 2=b 2+2b +12,∵OP →·OQ →=0,∴x 1x 2+y 1y 2=0, 即b 2-6b +12+b 2+2b +12=0.解得b =1∈(2-32,2+32). ∴所求的直线PQ 方程为y =-x +1.(理)已知动圆P 与定圆B :x 2+y 2+25x -31=0内切,且动圆P 经过一定点A (5,0). (1)求动圆圆心P 的轨迹E 的方程;(2)若已知点D (0,3),M 、N 在曲线E 上,且DM →=λDN →,求实数λ的取值范围. [解析] (1)定圆B 的圆心B (-5,0),半径r =6, ∵动圆P 与定圆B 内切,且过A (5,0), ∴|P A |+|PB |=6.∴动圆圆心P 的轨迹E 是以B 、A 为焦点,长轴长为6的椭圆. 设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),则2a =6,a =3,c =5,∴b 2=a 2-c 2=4. ∴椭圆的方程为x 29+y 24=1.(2)设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则由DM →=λDN →,可得(x 1,y 1-3)=λ(x 2,y 2-3),故⎩⎪⎨⎪⎧x 1=λx 2y 1=λ(y 2-3)+3.∵M ,N 在动点P 的轨迹上,∴⎩⎨⎧(λx 2)29+(λy 2+3-3λ)24=1x 229+y224=1,消去x 2得,(λy 2+3-3λ)2-λ2y 224=1-λ2.解得y 2=13λ-56λ(λ≠1)或λ=1.①当λ=1时,M 与N 重合,DM →=DN →,满足条件.高考总复习含详解答案 ②当λ≠1时,∵|y 2|≤2,∴⎪⎪⎪⎪13λ-56λ≤2,解得15≤λ≤5,且λ≠1. 综上可得λ的取值范围是⎣⎡⎦⎤15,5.。
高考数学复习考点题型归类解析专题39圆与方程一、关键能力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.能根据给定直线、圆的方程判断直线与圆的位置关系;能根据给定两个圆的方程判断两圆的位置关系.3.能用直线和圆的方程解决一些简单的问题,初步了解用代数方法处理几何问题的思想.二、教学建议1.处理解决几何问题时,主要表现在两个方面:(1)根据曲线的性质,建立与之等价的方程;(2)根据方程的代数特征洞察并揭示曲线的性质.要重视坐标法,体会用坐标法研究平面几何问题的解析思想.2.帮助学生经历如下的过程:首先将几何问题代数化,用代数的语言描述几何要素及其关系,进而将几何问题转化为代数问题;处理代数问题;分析代数结果的几何含义,最终解决几何问题.学会借助于坐标系,用代数方法研究几何问题,感受“数”与“形”的对应和统一,不断地体会“数形结合”的思想方法.三、自主梳理1.圆的方程:(1)圆的标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)是以点(a,b)为圆心,r为半径的圆的方程,叫做圆的标准方程.(2)圆的一般方程:当D 2+E 2-4F >0时,二元二次方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0叫做圆的一般方程. 圆心为⎝ ⎛⎭⎪⎫-D2,-E 2,半径长为12D 2+E 2-4F .2.直线与圆的位置关系(半径为r ,圆心到直线的距离为d )Δ<0 Δ=0 Δ>0 (1)圆的切线方程常用结论①过圆x 2+y 2=r 2上一点P (x 0,y 0)的圆的切线方程为x 0x +y 0y =r 2.②过圆(x -a )2+(y -b )2=r 2上一点P (x 0,y 0)的圆的切线方程为(x 0-a )(x -a )+(y 0-b )(y -b )=r 2.③过圆x 2+y 2=r 2外一点M (x 0,y 0)作圆的两条切线,则两切点所在直线方程为x 0x +y 0y =r 2.(2)有关弦长问题的2种求法3.圆与圆的位置关系(两圆半径为r1,r2,d=|O1O2|)|r-r|<d(1)判断两圆的位置关系时常用几何法,即利用两圆圆心之间的距离与两圆半径之间的关系,一般不采用代数法.(2)若两圆相交,则两圆公共弦所在直线的方程可由两圆的方程作差消去x2,y2项得到.四、高频考点+重点题型考点一、圆的方程、轨迹方程例1-1.已知圆C的圆心在直线x﹣2y﹣3=0上,且过点A(2,﹣3),B(﹣2,﹣5),则圆C的标准方程为.【解答】解:根据题意,圆C的圆心在直线x﹣2y﹣3=0上,设圆心的坐标为(2t+3,t),圆C经过点A(2,﹣3),B(﹣2,﹣5),则(2t+3﹣2)2+(t+3)2=(2t+3+2)2+(t+5)2,解可得t=﹣2,则2t+3=﹣1,即圆心C的坐标为(﹣1,﹣2),圆的半径为r,则r2=|CA|2=(﹣1﹣2)2+(﹣2+3)2=10,故圆C的标准方程为(x+1)2+(y+2)2=10;故答案为:(x+1)2+(y+2)2=10.例1-2.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.(Ⅰ)求圆C的标准方程;【解答】解:(1)由题意,圆的半径为√1+1=√2,圆心坐标为(1,√2),∴圆C的标准方程为(x﹣1)2+(y−√2)2=2;例1-3.在平面直角坐标系xOy中,O为坐标原点,动点P与两个定点M(1,0),N(4,0)的距离之比为12.(Ⅰ)求动点P的轨迹W的方程;【解答】解:(Ⅰ)设点P坐标为(x,y),依题意得:|PM||PN|=12,又M(1,0),N(4,0),∴2√(x−1)2+y2=√(x−4)2+y2,化简得:x 2+y 2=4,则动点P 轨迹W 方程为x 2+y 2=4;例1-4.已知Rt △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)方法一 设C (x ,y ),因为A ,B ,C 三点不共线,所以y ≠0. 因为AC ⊥BC ,且BC ,AC 斜率均存在, 所以k AC ·k BC =-1,又k AC =y x +1,k BC =y x -3,所以y x +1·y x -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).方法二 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 =12AB =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).例1-5.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 的轨迹方程. 解 如图,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. 因为平行四边形的对角线互相平分, 所以x 2=x 0-32,y 2=y 0+42, 整理得⎩⎨⎧x 0=x +3,y 0=y -4,又点N (x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上, 所以(x +3)2+(y -4)2=4.所以点P 的轨迹是以(-3,4)为圆心,2为半径的圆,直线OM 与轨迹相交于两点⎝ ⎛⎭⎪⎫-95,125和⎝ ⎛⎭⎪⎫-215,285,不符合题意,舍去,所以点P 的轨迹为(x +3)2+(y -4)2=4,除去两点⎝ ⎛⎭⎪⎫-95,125和⎝ ⎛⎭⎪⎫-215,285.例1-6.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________________. 答案 (x -2)2+(y +1)2=1解析 设圆上任一点坐标为(x 0,y 0),x 20+y 20=4,连线中点坐标为(x ,y ),则⎩⎨⎧ 2x =x 0+42y =y 0-2⇒⎩⎨⎧x 0=2x -4y 0=2y +2, 代入x 20+y 20=4中得(x -2)2+(y +1)2=1.例1-7.若AB =2,AC =√2BC ,则S △ABC 的最大值. 【解答】解:设BC =x ,则AC =√2x ,根据面积公式得S △ABC =12AB •BC sin B =12×2x ×√1−cos 2B , 又根据余弦定理得cos B =AB 2+BC 2−AC 22AB⋅BC =4+x 2−(√2x)24x=4−x 24x,代入上式得: S △ABC =x √1−(4−x 24x)2=√128−(x 2−12)216,由三角形三边关系有:{√2x +x >2x +2>√2x,解得:2√2−2<x <2√2+2.所以当x =2√3时,x 2﹣12=0,此时S △ABC 取得最大值√12816=√8=2√2. 故答案为:2√2例1-8.(多选)设有一组圆C :(x -1)2+(y -k )2=k 4(k ∈N *),下列四个命题正确的是( ) A .存在k ,使圆与x 轴相切 B .存在一条直线与所有的圆均相交 C .存在一条直线与所有的圆均不相交 D .所有的圆均不经过原点 答案 ABD解析对于A,存在k,使圆与x轴相切⇔k=k2(k∈N*)有正整数解⇔k=1,故A正确;对于B,因为圆心(1,k)恒在直线x=1上,故B正确;对于C,当k取无穷大的正数时,半径k2也无穷大,因此所有直线与圆都相交,故C不正确;对于D,将(0,0)代入得1+k2=k4,即1=k2(k2-1),因为右边是两个相邻整数相乘为偶数,而左边为奇数,故方程恒不成立,故D正确.考点二. 直线与圆的位置关系例2-1.已知点M(a,b)在圆O:x2+y2=1外,则直线ax+by=1与圆O的位置关系是()A.相切B.相交C.相离D.不确定【解答】解:∵M(a,b)在圆x2+y2=1外,∴a2+b2>1,∴圆O(0,0)到直线ax+by=1的距离d=√a2+b21=r,则直线与圆的位置关系是相交.故选:B.例2-2.若过点A(4,0)的直线l与曲线(x﹣2)2+y2=1有公共点,则直线l的斜率的取值范围为[−√33,√33].【解答】解:设直线l的方程为y=k(x﹣4),即kx﹣y﹣4k=0 ∵直线l与曲线(x﹣2)2+y2=1有公共点,∴圆心到直线l的距离小于等于半径即|2k−4k|√k2+1≤1,解得−√33≤k≤√33∴直线l的斜率的取值范围为[−√33,√33]故答案为[−√33,√33]例2-3.若无论实数a取何值时,直线ax+y+a+1=0与圆x2+y2-2x-2y+b=0都相交,则实数b的取值范围为( )A.(-∞,2)B.(2,+∞)C.(-∞,-6)D.(-6,+∞)解析:选C ∵x2+y2-2x-2y+b=0表示圆,∴8-4b>0,即b<2.∵直线ax+y+a+1=0过定点(-1,-1),∴点(-1,-1)在圆x2+y2-2x-2y+b=0的内部,∴6+b<0,解得b<-6,∴b的取值范围是(-∞,-6).故选C.例2-4.圆(x-3)2+(y-3)2=9上到直线3x+4y-11=0的距离等于1的点的个数为( )A.1B.2C.3D.4解析:选C 由圆的方程知圆心坐标为(3,3),半径为3,如图所示,因为圆心到直线的距离为|9+12-11|5=2,又因为圆的半径为3,所以直线与圆相交,故圆上到直线的距离为1的点有3个.题型三切线问题例3-1.已知圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=2,点P坐标为(2,﹣1),过点P作圆C的切线,切点为A,B.(1)求切线PA,PB的方程;(2)求过P点的圆的切线长;(3)求直线AB的方程.【解答】解:(1)根据题意,分析易得切线斜率存在,则设切线的斜率为k,又由切线过点P(2,﹣1),则切线方程为:y+1=k(x﹣2)即:kx﹣y﹣2k﹣1=0,又圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=2的圆心坐标为(1,2),半径r=√2,=√2,则有√1+k2解可得k=7或k=﹣1,则所求的切线方程为:x+y﹣1=0和7x﹣y﹣15=0;(2)根据题意,圆心C到P的距离d=√(2−1)2+(2+1)2=√10,则切线长为√(√10)2−(√2)2=√8=2√2,(3)以P为圆心,切线长为半径的圆的方程为:(x﹣2)2+(y+1)2=8…①由圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=2,…②②﹣①可得AB的方程:(x﹣1)2+(y﹣2)2﹣(x﹣2)2﹣(y+1)2=﹣6,可得x﹣3y+3=0.例3-2.直线l1和l2是圆x2+y2=2的两条切线.若l1与l2的交点为(1,3),则l1与l2的夹角的正切值等于.【解答】解:设l 1与l 2的夹角为2θ,由于l 1与l 2的交点A (1,3)在圆的外部, 且点A 与圆心O 之间的距离为OA =√10, 圆的半径为r =√2, ∴sin θ=√2√10, ∴cos θ=√2√10,tan θ=12,∴tan2θ=11−14=43,故答案为:43.例3-3.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,√22] 【解答】解:由题意画出图形如图:点M (x 0,1),要使圆O :x 2+y 2=1上存在点N ,使得∠OMN =45°,则∠OMN 的最大值大于或等于45°时一定存在点N ,使得∠OMN =45°, 而当MN 与圆相切时∠OMN 取得最大值, 此时MN =1,图中只有M ′到M ″之间的区域满足MN =1, ∴x 0的取值范围是[﹣1,1]. 故选:A .例3-4.在平面直角坐标系xOy 中,已知圆C :x 2+(y ﹣3)2=2,点A 是x 轴上的一个动点,AP ,AQ 分别切圆C 于P ,Q 两点,则线段PQ 长的取值范围是( ) A .[2√73,2√2)B .[2√143,2√2)C .[2√53,2√3)D .[2√33,2√5) 【解答】解:设AC =x ,则x ≥3,由PC ⊥AP 可知AP =√AC 2−PC 2=√x 2−2, ∵AC 垂直平分PQ , ∴PQ =2PC⋅AP AC=2•√2⋅√x 2−2x=2√2•√1−2x 2.∴当x =3时,PQ 取得最小值2√2•√1−29=2√143. 又√1−2x 2<1, ∴PQ <2√2. ∴2√143≤PQ <2√2.故选:B .例3-5.已知P是直线3x+4y+8=0上的动点,PA,PB是圆x2+y2﹣2x﹣2y+1=0的两条切线,A,B是切点,C是圆心,那么四边形PACB面积的最小值为.【解答】解:∵圆的方程为:x2+y2﹣2x﹣2y+1=0∴圆心C(1,1)、半径r为:1根据题意,若四边形面积最小当圆心与点P的距离最小时,距离为圆心到直线的距离时,切线长PA,PB最小圆心到直线的距离为d=3∴|PA|=|PB|=√d2−r2=2√2|PA|r=2√2∴s PACB=2×12故答案为:2√2考点四直线与圆相交的弦长问题例4-1.直线l:kx+y+4=0(k∈R)是圆C:x2+y2+4x﹣4y+6=0的一条对称轴,过点A(0,k)作斜率为1的直线m,则直线m被圆C所截得的弦长为()A.√2B.√2C.√6D.2√62【解答】解:∵圆C:x2+y2+4x﹣4y+6=0,即(x+2)2+(y﹣2)2 =2,表示以C (﹣2,2)为圆心、半径等于√2的圆.由题意可得,直线l :kx +y +4=0经过圆C 的圆心(﹣2,2), 故有﹣2k +2+4=0,∴k =3,点A (0,3). 直线m :y =x +3,圆心到直线的距离d =√2=√2,∴直线m 被圆C 所截得的弦长为2√2−12=√6. 故选:C .例4-2.直线y =kx +3与圆(x ﹣3)2+(y ﹣2)2=4相交于M ,N 两点,若MN <2√3,则k 的取值范围是.【解答】解:设圆心(3,2)到直线y =kx +3的距离为d ,则d =√k 2+12,由于(MN 2)2=4﹣d 2,且MN <2√3,求得 d ≥1,∴1≤d <2,即√k 2+1∈[1,2),由d ≥1求得k ≤−34,k ≥0,由d <2 求得 −3−2√65<d <−3+2√65, 即k 的取值范围是{k |−3−2√65<k ≤−34,或0≤k <−3+2√65}, 故答案为:{k |−3−2√65<k ≤−34,或0≤k <−3+2√65}. 例4-3.已知圆C :(x ﹣1)2+(y ﹣2)2=25,直线l :(2m +1)x +(m +1)y ﹣7m ﹣4=0,则直线l 被圆C 截得的弦长的最小值为( ) A .2√5B .4√5C .6√3D .8√3【解答】解:圆C :(x ﹣1)2+(y ﹣2)2=25的圆心坐标为C (1,2),半径为5. 由直线l :(2m +1)x +(m +1)y ﹣7m ﹣4=0,得m (2x +y ﹣7)+x +y ﹣4=0, 联立{2x +y −7=0x +y −4=0,解得{x =3y =1.∴直线l 过定点P (3,1),点P(3,1)在圆内部,则当直线l与线段PC垂直时,直线l被圆C截得的弦长最小.此时|PC|=√(1−3)2+(2−1)2=√5.∴直线l被圆C截得的弦长的最小值为2√52−(√5)2=4√5.故选:B.例4-4.已知AC、BD为圆O:x2+y2=4的两条相互垂直的弦,垂足为M(1,√2),则四边形ABCD的面积的最大值为5.【解答】解:如图连接OA、OD作OE⊥ACOF⊥BD垂足分别为E、F∵AC⊥BD∴四边形OEMF为矩形已知OA=OC=2 OM=√3,设圆心O到AC、BD的距离分别为d1、d2,则d12+d22=OM2=3.•|AC|(|BM|+|MD|),四边形ABCD的面积为:s=12从而:s=1|AC|⋅|BD|=2√(4−d12)(4−d22)≤8−(d12+d22)=5,2当且仅当d12=d22时取等号,故答案为:5.考点五、直线与圆的交点问题例5-1.在平面直角坐标系中,已知圆:,过点且斜率为的直线与圆相交于不同的两点,线段的中点为。
高考数学一轮复习考点知识与题型讲解考点42 圆的方程一.求圆的方程1.圆的定义:在平面内,到定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆. 2.圆的标准方程(1) 若圆的圆心为C(a,b ),半径为r ,则该圆的标准方程为:. (2) 方程表示圆心为C(a,b ),半径为r 的圆. 3.圆的一般方程(1)任意一个圆的方程都可化为:.这个方程就叫做圆的一般方程. (2) 对方程:. ①若,则方程表示以,为圆心,为半径的圆; ②若,则方程只表示一个点,; ③若,则方程不表示任何图形. 4.点与⊙C 的位置关系(1)|AC |<r ⇔点A 在圆内⇔; (2)|AC |=r ⇔点A 在圆上⇔; (3)|AC |>r ⇔点A 在圆外⇔.二.圆与圆的位置关系设两圆的圆心分别为、,圆心距为,半径分别为、(). (1)两圆相离:无公共点;,方程组无解.222()()x a y b r -+-=222()()x a y b r -+-=220x y Dx Ey F ++++=220x y Dx Ey F ++++=2240D E F +->(2D -)2E -F E D 42122-+0422=-+F E D (2D -)2E-0422<-+F E D 00()A x y ,22200()()x a y b r <-+-22200()()x a y b r =-+-22200()()x a y b r >-+-1C 2C 12d C C =R r R r >d R r >+(2)两圆外切:有一个公共点;,方程组有一组不同的解. (3)两圆相交:有两个公共点;,方程组有两组不同的解. (4)两圆内切:有一公共点;,方程组有一组不同的解.(5)两圆内含:无公共点;,方程组无解.特别地,时,为两个同心圆.三.直线与圆位置关系(或交点个数)的解题思路(1)把圆化成圆的标准方程22200()()x x y y r -+-=找出圆心()00,x y 和半径r (2)利用点到直线到距离公式求圆心到直线的距离d =(3)d 与r 比较大小d r d r d r >⎧⎪=⎨⎪<⎩相离,没有交点相切,一个交点相交,两个交点四.直线与圆弦长解题思路---垂定定理(1)把圆化成圆的标准方程22200()()x x y y r -+-=找出圆心()00,x y 和半径r (2)利用点到直线到距离公式求圆心到直线的距离d =(3)利用弦长公式l =五.圆上的点到直接距离最值的解题思路(1)把圆化成圆的标准方程22200()()x x y y r -+-=找出圆心()00,x y 和半径r(2)利用点到直线到距离公式求圆心到直线的距离d =(3)判断位置关系max min max min max min 200d d rd r d d r d d r r d r d d d r d r d ⎧=+⎧>⎨⎪=-⎩⎪⎪=+=⎧⎪=⎨⎨=⎩⎪⎪=+⎧⎪<⎨=⎪⎩⎩相离,相切,相交,d R r =+R r d R r -<<+d R r =-0d R r ≤<-0d =考点题型分析考点题型一 圆的方程【例1】(1)(2022·浙江杭州市·学军中学)圆22(1)3x y -+=的圆心坐标和半径分别是( ) A .(-1,0),3 B .(1,0),3 C .()1,0-D .()1,0(2)(2022·河南洛阳市)已知圆C 经过原点(0,0)O ,()4,3A ,(1,3)B -三点,则圆C 的方程为( ) A .22430x y x y +--= B .2230x y x y +-+= C .22550x y x +--= D .2270x y x y +-+=【答案】(1)D(2)D【解析】(1)根据圆的标准方程可得,22(1)3x y -+=的圆心坐标为(1,0),故选:D.(2)设圆的方程为220x y Dx Ey F ++++=()2240D E F +->,把点(0,0)O ,(4,3)A ,(1,3)B -代入得16943019300D E F D E F F ++++=⎧⎪++-+=⎨⎪=⎩,解得7D =-,1E =,0F =, 所以圆的方程是2270x y x y +-+=.故选:D . 【举一反三】1.(2022·河北区)圆22221x y x y ++-=的圆心和半径分别是( ) A .()1,1-;1 B .(1,1)-C .()1,1-;1D .()1,1-【答案】D【解析】圆22221x y x y ++-=的标准方程是:()()22113x y ++-=,所以圆的圆心和半径分别是()1,1-故选:D2.(2022·河南周口市)圆224240x y x y +-++=的半径和圆心坐标分别为( ) A .1;(2,1)r =- B .2;(2,1)r =-C .2;(2,1)r =-D .1;(2,1)r =-【答案】D 【解析】22(2)(1)1x y -++=∴半径和圆心坐标分别为()1;2,1r =-,选D3.(2022·全国课时练习)若方程x 2+y 2+2λx +2λy +2λ2―λ+1=0表示圆,则λ的取值范围是( )A .(1,+∞)B .1,15⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .(1,+∞)∪1(,)5-∞ D .R【答案】A【解析】因为方程x 2+y 2+2λx +2λy +2λ2―λ+1=0表示圆,所以D 2+E 2―4F >0, 即4λ2+4λ2―4(2λ2―λ+1)>0,解不等式得λ>1,即λ的取值范围是(1,+∞).故选:A. 4.(2022·内蒙古包头市)AOB 顶点坐标分别为()2,0A ,()0,4B ,()0,0O .则AOB 外接圆的标准方程为______. 【答案】()()22125x y -+-=【解析】设圆的标准方程为()()222x a y b r -+-=,因为过点()2,0A ,()0,4B ,()0,0O所以()()()()()()222222222200400a b r a b r a b r ⎧-+-=⎪⎪-+-=⎨⎪-+-=⎪⎩解得2125a b r =⎧⎪=⎨⎪=⎩则圆的标准方程为()()22125x y -+-=故答案为:()()22125x y -+-=考点题型二 点与圆的位置关系【例2】(1)(2022·福建厦门市·大同中学)点()3,4P 与圆的2224x y +=的位置关系是( )A .在圆外B .在圆内C .在圆上D .不确定(2)(2022·黑龙江哈尔滨市)已知圆22:2440C x y x y ++++=,则圆上的点到坐标原点的距离的最大值为( )A B .6C 1D 1【答案】(1)A(2)D 【解析】(1)223424+>,因此,点P 在圆2224x y +=外.故选:A.(2)由222440x y x y ++++=得:()()22121x y +++=,∴圆心()1,2C --,半径1r =,∴圆心到坐标原点的距离d ==∴圆上的点到坐标原点的距离的最大值为1d r +=+.故选:D.【举一反三】1.(2022·山东省济南回民中学)若圆的方程是()()22234x y -+-=,则点()1,2( )A .是圆心B .在圆上C .在圆内D .在圆外【答案】C【解析】圆心()2,3,半径2r ,圆心到点()1,2距离2d ==<,故点()1,2在圆内,故选:C.2.(2022·江苏省苏州中学园区校)点P 在圆()22:34C x y -+=上,点()3,0Q -,则PQ 的最大值为( ) A .6 B .4 C .8 D .3【答案】C【解析】由于()22330364--+=>,所以Q 在圆C 外,圆C 的圆心为()3,0C ,半径2r ,则PQ 的最大值为2628QC r +==+=.故选:C3.(2022·四川宜宾市)若点(2,1)在圆22()5x a y -+=的内部,则实数a 的取值范围是______________. 【答案】()0,4【解析】因为点(2,1)在圆22()5x a y -+=的内部,所以2(2)15a -+<,即240a a -<,解得04a <<故答案为:()0,4考点题型三 直线与圆的位置关系【例3】(1)(2022·天津高三月考)已知直线:1l y kx =-与圆22:430C x y x +-+=相切,则正实数k 的值为___________.(2)2022·黑龙江哈尔滨市·哈尔滨三中高三一模(文))直线l :0x y -=与圆C :()2211x y -+=交于A 、B 两点,则AB =______.【答案】(1)43【解析】(1):110l y kx kx y =-⇒--=,()2222:43021C x y x x y +-+=⇒-+=, 圆心为()2,0,1r =1=,解得43k =或0k =,所以正实数k 的值为43故答案为:43(2)2=,故AB ==【举一反三】1.(2022·黑龙江哈尔滨市)若过点()4,3A 的直线l 与曲线22231x y 有公共点,则直线l的斜率的取值范围为( )A.⎡⎣B.(C.33⎡-⎢⎣⎦ D.33⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭【答案】C【解析】由题意,易知,直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为()34y k x -=-,即340kx y k -+-= 曲线22231x y 表示圆心()2,3,半径为1的圆,圆心()2,3到直线340kx y k -+-=的距离应小于等于半径1,1≤,即2k -≤,解得33k -≤≤.故选:C.2.(2022·林芝市第二高级中学)直线4350x y +-=与圆22(1)(2)9x y -+-=相交于A ,B 两点,则AB 的长度等于__________.【答案】【解析】22(1)(2)9x y -+-=圆心(1,2)C ,半径为3, 圆心C 到直线4350x y +-=的距离为d ,1,||d AB ==∴==.故答案为:3.(2022·宁夏吴忠市·高三其他模拟(文))若直线430x y a ++=与圆22(1)(2)9x y -+-=相交于,A B两点,且||AB =a =________. 【答案】5a =-或15a =- 【解析】直线430x y a ++=与圆22(1)(2)9x y -+-=相交于,A B 两点,且||AB =∴圆心()1,2到直线430x y a ++=1=,即1=,解得5a =-或15a =-.故答案为:5a =-或15a =-考点题型四 圆与圆的位置关系【例4】(2022·沙坪坝区·重庆八中)圆221:4C x y +=与圆()222:11C x y -+=的位置关系是( )A .相离B .外切C .相交D .内切【答案】D【解析】圆1C 的圆心为()10,0C ,半径为12r =,圆2C 的圆心为()21,0C ,半径为21r =,12121C C r r ∴==-,因此,两圆内切.故选:D.【举一反三】1.(2022·云南省大姚县第一中学)圆221:46120O x y x y +--+=与圆222:86160O x y x y +--+=的位置关系是( )A .相交B .相离C .内含D .内切【答案】D【解析】圆221:46120O x y x y +--+=即22231x y ,则圆心为()2,3,半径为1圆222:86160O x y x y +--+=即()()22439x y -+-=,则圆心为()4,3,半径为3两圆心间的距离122d r r ===-,所以两圆的位置关系为内切,故选:D .2.(2022·重庆)已知圆2123:C x y +=和圆()()222:1312C x y ++-=,那么这两个圆的位置关系是( ) A .相离 B .外切 C .相交 D .内切【答案】C【解析】由已知的()()12120,0,1,3,C C r r -==所以2112r r r r =+=-12C C == 所以211212r r C C r r <<+-,故两圆相交.故选:C.3.(2022·河南洛阳市)已知圆221:64120C x y x y +-++=,圆222:142340C x y x y +--+=,两圆公切线的条数为( ) A .1 B .2C .3D .4【答案】C【解析】圆()()221:321C x y -++=,圆心()13,2C -,半径11r =,圆()()222:7116C x y -+-=,圆心()27,1C ,半径24r =,圆心距5d ==,12d r r =+,所以两圆相外切,公切线条数是3条.故选:C4.(2022·四川凉山彝族自治州)已知圆221:1C x y +=和圆()()2222:20C x y r r +-=>,若圆1C 和2C 有公共点,则r 的取值范围是( ) A .(]0,1 B .(]0,3 C .[]1,3D .[)1,+∞【答案】C【解析】由题意可知,圆1C 的圆心为()10,0C ,半径为1,圆2C 的圆心为()20,2C ,半径为r , 所以,122C C =,由于两圆有公共点,则1211r C C r -≤≤+,即1210r r r ⎧-≤≤+⎨>⎩,解得13r ≤≤.故选:C.。
课时过关检测(四十八)圆的方程【原卷版】1.圆心为(2,1)且和x轴相切的圆的方程是()A.(x-2)2+(y-1)2=1B.(x+2)2+(y+1)2=1C.(x-2)2+(y-1)2=5D.(x+2)2+(y+1)2=52.设a∈R,则“a>2”是“方程x2+y2+ax-2y+2=0的曲线是圆”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3.若x2+y2=8,则2x+y的最大值为()A.8B.4C.210D.54.已知圆C:(x-3)2+(y-1)2=1和两点A(-t,0),B(t,0)(t>0),若圆C上存在点P,使得∠APB=90°,则t的取值范围是()A.(0,2]B.[1,2]C.[2,3]D.[1,3]5.点M为圆C:(x+2)2+(y+1)2=1上任意一点,直线(1+3λ)x+(1+2λ)y=2+5λ过定点P,则|MP|的最大值为()A.23B.13C.23+1D.13+16.(多选)已知圆x2+y2-4x-1=0,则下列关于该圆说法正确的有()A .关于点(2,0)对称B .关于直线y =0对称C .关于直线x +3y -2=0对称D .关于直线x -y +2=0对称7.(多选)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 可能的方程为()A .x 2=43B .x 2=43C .(x -3)2+y 2=43D .(x +3)2+y 2=438.已知三个点A (0,0),B (2,0),C (4,2),则△ABC 的外接圆的圆心坐标是________.9.已知点P 为圆C :x 2+y 2-4x -2y +1=0上任意一点,A ,B 为直线3x +4y +5=0上的两动点,且|AB |=2,则△ABP 的面积的取值范围是________.10.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.11.瑞士数学家欧拉在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.若已知△ABC 的顶点A (-4,0),B (0,4),其欧拉线方程为x -y +2=0,则顶点C 的坐标可以是()A .(1,3)B .(3,1)C .(-2,0)D .(0,-2)12.写出一个关于直线x +y -1=0对称的圆的方程____________.13.已知A (-2,0),B (2,0),动点M 满足|MA |=2|MB |,则点M 的轨迹方程是____________________;又若MA ―→·MB ―→=0,此时△MAB 的面积为________.14.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)求点M 的轨迹方程;(2)当|OP |=|OM |时,求l 的方程及△POM 的面积.15.(多选)设有一组圆C k :(x -k )2+(y -k )2=4(k ∈R ),下列命题正确的是()A .不论k 如何变化,圆心C 始终在一条直线上B .所有圆C k 均不经过点(3,0)C .经过点(2,2)的圆C k 有且只有一个D .所有圆的面积均为4π16.已知曲线T :F (x ,y )=0,对坐标平面上任意一点P (x ,y ),定义F [P ]=F (x ,y ),若两点P ,Q 满足F [P ]·F [Q ]>0,称点P ,Q 在曲线T 同侧;F [P ]·F [Q ]<0,称点P ,Q 在曲线T 两侧.(1)直线过l 原点,线段AB 上所有点都在直线l 同侧,其中A (-1,1),B (2,3),求直线l 的斜率的取值范围;(2)已知曲线F (x ,y )=(3x +4y -5)4-x 2-y 2=0,O 为坐标原点,求点集S ={P |F [P ]·F [O ]>0}的面积.课时过关检测(四十八)圆的方程【解析版】1.圆心为(2,1)且和x 轴相切的圆的方程是()A .(x -2)2+(y -1)2=1B .(x +2)2+(y +1)2=1C .(x -2)2+(y -1)2=5D .(x +2)2+(y +1)2=5解析:A 圆心为(2,1)且和x 轴相切的圆,它的半径为1,故它的方程是(x -2)2+(y -1)2=1,故选A .2.设a ∈R ,则“a >2”是“方程x 2+y 2+ax -2y +2=0的曲线是圆”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:A方程x 2+y 2+ax -2y +2=0的曲线是圆,则有D 2+E 2-4F =a 2+4-8>0,解得a >2或a <-2,则“a >2”是“a >2或a <-2”的充分不必要条件,所以“a >2”是“方程x 2+y 2+ax -2y +2=0的曲线是圆”的充分不必要条件.故选A .3.若x 2+y 2=8,则2x +y 的最大值为()A .8B .4C .210D .5解析:C 设2x +y =t ,则y =t -2x ,当直线y =t -2x 与x 2+y 2=8相切时,t 取到最值,所以|t |5≤22,解得-210≤t ≤210,所以2x +y 的最大值为210,故选C .4.已知圆C :(x -3)2+(y -1)2=1和两点A (-t,0),B (t,0)(t >0),若圆C 上存在点P ,使得∠APB =90°,则t 的取值范围是()A .(0,2]B .[1,2]C .[2,3]D .[1,3]解析:D圆C :(x -3)2+(y -1)2=1的圆心C (3,1),半径为1,因为圆心C 到O (0,0)的距离为2,所以圆C 上的点到O (0,0)的距离最大值为3,最小值为1,又因为∠APB =90°,则以AB 为直径的圆和圆C 有交点,可得|PO |=12|AB |=t ,所以有1≤t ≤3,故选D .5.点M 为圆C :(x +2)2+(y +1)2=1上任意一点,直线(1+3λ)x +(1+2λ)y =2+5λ过定点P ,则|MP |的最大值为()A .23B .13C .23+1D .13+1解析:D 整理直线方程得:(x +y -2)+(3x +2y -5)λ=0+y -2=0,x +2y -5=0得=1,=1,∴P (1,1),由圆的方程知圆心C (-2,-1),半径r =1,∴|MP |max =|CP |+r =(-2-1)2+(-1-1)2+1=13+1.故选D .6.(多选)已知圆x 2+y 2-4x -1=0,则下列关于该圆说法正确的有()A .关于点(2,0)对称B .关于直线y =0对称C .关于直线x +3y -2=0对称D .关于直线x -y +2=0对称解析:ABCx 2+y 2-4x -1=0⇒(x -2)2+y 2=5,所以圆心的坐标为(2,0),半径为5.A项,圆是关于圆心对称的中心对称图形,而点(2,0)是圆心,所以本选项正确;B 项,圆是关于直径所在直线对称的轴对称图形,直线y =0过圆心,所以本选项正确;C 项,圆是关于直径所在直线对称的轴对称图形,直线x +3y -2=0过圆心,所以本选项正确;D 项,圆是关于直径所在直线对称的轴对称图形,直线x -y +2=0不过圆心,所以本选项不正确.故选A 、B 、C .7.(多选)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 可能的方程为()A .x 2=43B .x 2=43C .(x -3)2+y 2=43D .(x +3)2+y 2=43解析:AB由题意知圆心在y 轴上,且被x 轴所分劣弧所对圆心角为2π3,设圆心C (0,a ),半径为r ,则r sin π3=1,r cos π3=|a |,解得r =23,即r 2=43,|a |=33,即a =±33,故圆C的方程为x 2=43.8.已知三个点A (0,0),B (2,0),C (4,2),则△ABC 的外接圆的圆心坐标是________.解析:设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则=0,+2D +F =0,+4D +2E +F =0,解得=-2,=-6,=0,所以圆的方程为x 2-2x +y 2-6y =0,即(x -1)2+(y -3)2=10,所以圆心坐标为(1,3).答案:(1,3)9.已知点P 为圆C :x 2+y 2-4x -2y +1=0上任意一点,A ,B 为直线3x +4y +5=0上的两动点,且|AB |=2,则△ABP 的面积的取值范围是________.解析:圆C 的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=4,圆心C (2,1),半径r =2,圆心C 到直线3x +4y +5=0的距离d =|6+4+5|32+42=3,设P 到直线AB 的距离为h ,则S △ABP =12·|AB |·h=h ,∵d -r ≤h ≤d +r ,∴1≤h ≤5,∴S △ABP ∈[1,5],即△ABP 的面积的取值范围为[1,5].答案:[1,5]10.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)直线AB 的斜率k =1,AB 的中点坐标为(1,2).所以直线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,所以|PA |=210.所以(a +1)2+b 2=40.②=-3,=6=5,=-2,所以圆心P (-3,6)或P (5,-2),所以圆P 的方程为(x +3)2+(y -6)2=40或(x -5)2+(y +2)2=40.11.瑞士数学家欧拉在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.若已知△ABC 的顶点A (-4,0),B (0,4),其欧拉线方程为x -y +2=0,则顶点C 的坐标可以是()A .(1,3)B .(3,1)C .(-2,0)D .(0,-2)解析:D ∵A (-4,0),B (0,4),∴AB 的垂直平分线方程为x +y =0,又外心在欧拉线x-y +2=0+y =0,-y +2=0,解得三角形ABC 的外心为G (-1,1),又r =|GA |=(-1+4)2+(1-0)2=10,∴△ABC 外接圆的方程为(x +1)2+(y -1)2=10.设C (x ,y ),则三角形ABC 即x -43-y +43+2=0.整理得x -y -2=0.联x +1)2+(y -1)2=10,-y -2=0,=0,=-2=2,=0.∴顶点C 的坐标可以是(0,-2).故选D .12.写出一个关于直线x +y -1=0对称的圆的方程____________.解析:设圆心坐标为C (a ,b ),因为圆C 关于x +y -1=0对称,所以C (a ,b )在直线x +y -1=0上,则a +b -1=0,取a =1⇒b =0,设圆的半径为1,则圆的方程(x -1)2+y 2=1.答案:(x -1)2+y 2=1(答案不唯一)13.已知A (-2,0),B (2,0),动点M 满足|MA |=2|MB |,则点M 的轨迹方程是____________________;又若MA ―→·MB ―→=0,此时△MAB 的面积为________.解析:设M (x ,y ),由|MA |=2|MB |,得(x +2)2+y 2=2(x -2)2+y 2,整理得3x 2+3y 2-20x +12=0.以AB 为直径的圆的方程为x 2+y 2=4,x 2+3y 2-20x +12=0,2+y 2=4,解得|y |=85.即M 点的纵坐标的绝对值为85.此时△MAB 的面积为S =12×4×85=165.答案:3x 2+3y 2-20x +12=016514.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)求点M 的轨迹方程;(2)当|OP |=|OM |时,求l 的方程及△POM 的面积.解:圆C :x 2+(y -4)2=42,故圆心为C (0,4),半径为4.(1)当C ,M ,P 三点均不重合时,∠CMP =90°,所以点M 的轨迹是以线段PC 为直径的圆(除去点P ,C ),线段PC 中点为(1,3),12|PC |=12(2-0)2+(2-4)2=2,故M 的轨迹方程为(x -1)2+(y -3)2=2(x ≠2,且y ≠2或x ≠0,且y ≠4).当C ,M ,P 三点中有重合的情形时,易求得点M 的坐标为(2,2)或(0,4).综上可知,点M 的轨迹是一个圆,轨迹方程为(x -1)2+(y -3)2=2.(2)由(1)可知点M 的轨迹是以点N (1,3)为圆心,2为半径的圆.法一(几何法):由于|OP |=|OM |,故O 在线段PM 的垂直平分线上.又P 在圆N 上,从而ON⊥PM.因为ON的斜率为3,所以直线l的斜率为-13,故直线l的方程为y=-13x+83,即x+3y-8=0.又易得|OM|=|OP|=22,点O到直线l的距离为812+32=4105,|PM|==4105,所以△POM的面积为12×4105×4105=165.法二(代数法):设M(x,y),由|OM|=|OP|=22得x2+y2=8,2+y2=8,①-1)2+(y-3)2=2,②①-②得直线l方程为x+3y-8=0,将x=8-3y代入①得5y2-24y+28=0,解得y1=145,y2=2.从而x1=-25,x2=2.所以M-25,|PM|==4105.又点O到l距离d=812+32=4105,所以△POM的面积S=12|PM|·d=12×4105×4105=165.15.(多选)设有一组圆C k:(x-k)2+(y-k)2=4(k∈R),下列命题正确的是()A.不论k如何变化,圆心C始终在一条直线上B.所有圆C k均不经过点(3,0)C.经过点(2,2)的圆C k有且只有一个D.所有圆的面积均为4π解析:ABD圆心坐标为(k,k),在直线y=x上,A正确;令(3-k)2+(0-k)2=4,化简得2k2-6k+5=0,∵Δ=36-40=-4<0,∴2k2-6k+5=0无实数根,B正确;由(2-k)2+(2-k)2=4,化简得k2-4k+2=0,∵Δ=16-8=8>0,有两不等实根,∴经过点(2,2)的圆C k有两个,C错误;由圆的半径为2,得圆的面积为4π,D正确.故选A、B、D.16.已知曲线T:F(x,y)=0,对坐标平面上任意一点P(x,y),定义F[P]=F(x,y),若两点P,Q满足F[P]·F[Q]>0,称点P,Q在曲线T同侧;F[P]·F[Q]<0,称点P,Q在曲线T 两侧.(1)直线过l原点,线段AB上所有点都在直线l同侧,其中A(-1,1),B(2,3),求直线l 的斜率的取值范围;(2)已知曲线F(x,y)=(3x+4y-5)4-x2-y2=0,O为坐标原点,求点集S={P|F[P]·F[O]>0}的面积.解:(1)由题意,显然直线l斜率存在,设方程为y=kx,则F(x,y)=kx-y=0,因为A(-1,1),B(2,3),线段AB上所有点都在直线l同侧,则F[A]·F[B]=(-k-1)(2k-3)>0,解得-1<k<3 2.(2)因为F[O]<0,所以F[P]=(3x+4y-5)·4-x2-y2<0,x+4y-5<0,2+y2<4,点集S为圆x2+y2=4在直线3x+4y-5=0下方内部,如图所示,设直线与圆的交点为A,B,则O到AB的距离为1,故∠AOB=2π3,因此,所求面积为S=12·4π3·22+12·32·22=8π3+3.。
2019-2020年高考数学总复习专题9.1直线方程和圆的方程试题含解析 【三年高考】 1.【xx 江苏高考,10】在平面直角坐标系中,以点为圆心且与直线)(012R m m y mx ∈=---相切的所有圆中,半径最大的圆的标准方程为【答案】【考点定位】直线与圆位置关系2.【xx 江苏,理9】在平面直角坐标系中,直线被圆截得的弦长为 .【答案】【解析】圆的圆心为,半径为,点到直线的距离为2222(1)33512d +⨯--==+,所求弦长为22925522455l r d =-=-=. 【考点】直线与圆相交的弦长问题.3.【xx 江苏,理12】在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为x 2+y 2-8x +15=0,若直线y =kx -2上至少存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆C 有公共点,则k 的最大值是__________.【答案】4. 【xx 高考新课标2理数改编】圆的圆心到直线的距离为1,则a = .【答案】【解析】试题分析:圆的方程可化为,所以圆心坐标为,由点到直线的距离公式得:考点:圆的方程、点到直线的距离公式.【名师点睛】直线与圆的位置关系的判断方法(1)几何法:由圆心到直线的距离d与半径长r的大小关系来判断.若d>r,则直线与圆相离;若d=r,则直线与圆相切;若d<r,则直线与圆相交.(2)代数法:联立直线与圆的方程,消元后得到关于x(或y)的一元二次方程,根据一元二次方程的解的个数(也就是方程组解的个数)来判断.如果Δ<0,方程无实数解,从而方程组也无实数解,那么直线与圆相离;如果Δ=0,方程有唯一实数解,从而方程组也有唯一一组实数解,那么直线与圆相切;如果Δ>0,方程有两个不同的实数解,从而方程组也有两组不同的实数解,那么直线与圆相交.提醒:直线与圆的位置关系的判断多用几何法.5. 【xx高考新课标3理数】已知直线:与圆交于两点,过分别做的垂线与轴交于两点,若,则__________________.【答案】4考点:直线与圆的位置关系.【技巧点拨】解决直线与圆的综合问题时,一方面,要注意运用解析几何的基本思想方法(即几何问题代数化),把它转化为代数问题;另一方面,由于直线与圆和平面几何联系得非常紧密,因此,准确地作出图形,并充分挖掘几何图形中所隐含的条件,利用几何知识使问题较为简捷地得到解决.6.【xx高考山东文数改编】已知圆M:截直线所得线段的长度是,则圆M与圆N:的位置关系是.【答案】相交【解析】由()得(),所以圆的圆心为,半径为,因为圆截直线所得线段的长度是,所以=MN ==,,因为,所以圆与圆相交. 考点:1.直线与圆的位置关系;2.圆与圆的位置关系.【名师点睛】本题主要考查直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系问题,是高考常考知识内容.本题综合性较强,具有“无图考图”的显著特点,解答此类问题,注重“圆的特征直角三角形”是关键,本题能较好的考查考生分析问题解决问题的能力、基本计算能力等.7.【xx 高考北京文数改编】圆的圆心到直线的距离为 .【答案】【解析】试题分析:圆心坐标为,由点到直线的距离公式可知.考点:直线与圆的位置关系【名师点睛】点到直线(即)的距离公式记忆容易,对于知求,很方便.8.【xx 高考上海文科】已知平行直线012:,012:21=++=-+y x l y x l ,则的距离________.【答案】 【解析】试题分析:利用两平行线间距离公式得d 5=== 考点:两平行线间距离公式.【名师点睛】确定两平行线间距离,关键是注意应用公式的条件,即的系数应该分别相同,本题较为容易,主要考查考生的基本运算能力.9.【xx 高考浙江文数】已知,方程222(2)4850a x a y x y a +++++=表示圆,则圆心坐标是_____,半径是______.【答案】;5.【解析】试题分析:由题意,,时方程为,即,圆心为,半径为5,时方程为224448100x y x y ++++=,不表示圆.考点:圆的标准方程.【易错点睛】由方程222(2)4850a x a y x y a +++++=表示圆可得的方程,解得的值,一定要注意检验的值是否符合题意,否则很容易出现错误.10.【xx 高考天津文数】已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点在圆C 上,且圆心到直线 的距离为,则圆C 的方程为__________.【答案】【解析】 试题分析:设,则2|2|452,25355a a r =⇒==+=,故圆C 的方程为 考点:直线与圆位置关系【名师点睛】求圆的方程有两种方法:(1)代数法:即用“待定系数法”求圆的方程.①若已知条件与圆的圆心和半径有关,则设圆的标准方程,列出关于a ,b ,r 的方程组求解.②若已知条件没有明确给出圆的圆心或半径,则选择圆的一般方程,列出关于D ,E ,F 的方程组求解.(2)几何法:通过研究圆的性质,直线和圆的关系等求出圆心、半径,进而写出圆的标准方程.11.【xx 高考新课标2,理7】过三点,,的圆交y 轴于M ,N 两点,则________.【答案】412.【xx 高考陕西,理15】设曲线在点(0,1)处的切线与曲线上点处的切线垂直,则的坐标为 .【答案】【解析】因为,所以,所以曲线在点处的切线的斜率,设的坐标为(),则,因为,所以,所以曲线在点处的切线的斜率,因为,所以,即,解得,因为,所以,所以,即的坐标是,所以答案应填:.13.【xx 高考湖北,理14】如图,圆与轴相切于点,与轴正半轴交于两点(在的上方), 且.(Ⅰ)圆的标准..方程为 ; (Ⅱ)过点任作一条直线与圆相交于两点,下列三个结论:①; ②; ③.其中正确结论的序号是 . (写出所有正确结论的序号)【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)①②③【解析】(Ⅰ)依题意,设(为圆的半径),因为,所以,所以圆心,故圆的标准方程为.(Ⅱ)联立方程组,解得或,因为在的上方,所以,,令直线的方程为,此时,,所以,,,,因为,,所以. 所以2221(21)22222NBMANA MB -==-=-+,222121222222NBMANA MB +=+=+=-+14.【xx 陕西高考理第12题】若圆的半径为1,其圆心与点关于直线对称,则圆的标准方程为_______.【答案】【解析】因为圆心与点关于直线对称,所以圆心坐标为.所以圆的标准方程为:,故答案为.【xx 年高考命题预测】纵观近几年各地高考试题,对直线方程和圆的方程这部分的考查,主要考查直线的方程、圆的方程,从题型来看,高考中一般以选择题和填空的形式考查,难度较低,部分省份会在解答题中,这部分内容作为一问,和作为进一步研究其他问题的基础出现,难度较高,虽然全国各地对这部分内容的教材不同,故对这部分内容的侧重点不同,但从直线方程和圆的方程的基础知识,解析几何的基本思想的考查角度来说,有共同之处,恰当地关注图形的几何特征,提高解题效率.对直线方程的考查.一般会和倾斜角、斜率、直线方向向量或者其他知识结合.平面内两条直线的位置关系的考查,属于简单题,主要以两条直线平行、垂直为主,以小题的形式出现.对圆的方程的考查,在高考中应一般在选择题、填空题中出现,关注确定圆的条件.预测xx年对这一部分考查不会有太大变化.【xx年高考考点定位】高考对直线的方程和圆的方程的考查有二种主要形式:一是考查直线的方程;二是考查平面内两条直线的位置关系;三是考查圆的方程.【考点1】直线的方程【备考知识梳理】1、直线的倾斜角和斜率(1)直线的的斜率为k,倾斜角为α,它们的关系为:k=tanα;(2)若A(x1,y1),B(x2,y2),则.2.直线的方程a.点斜式:;b.斜截式:;c.两点式:;d.截距式:;e.一般式:,其中A、B不同时为0.【规律方法技巧】1. 斜率的定义是,其中是切斜角,故可结合正切函数的图象研究切斜角的范围与斜率的取值范围以及斜率的变化趋势.2. 直线的方向向量也是体现直线倾斜程度的量,若是直线的方向向量,则().3.平行或者垂直的两条直线之间的斜率关系要倍加注意.3.直线的五种直线方程,应注意每个方程的适用范围,解答完后应检验不适合直线方程的情形是否也满足已知条件.【考点针对训练】1.已知直线过直线和的交点,且与直线垂直,则直线的方程为________【答案】【解析】由题意得:直线可设为,又过直线和的交点,所以直线的方程为2.过点引直线,使点,到它的距离相等,则这条直线的方程为.【答案】【解析】显然直符合题意,此直线过线段的中点,又,时方程为,化简为,因此所求直线方程为或.【考点2】两条直线的位置关系【备考知识梳理】(1)若l 1,l 2均存在斜率且不重合:①l 1//l 2 k 1=k 2;②l 1l 2 k 1k 2=-1;③(2)若0:,0:22221111=++=++C y B x A l C y B x A l 当时,平行或重合,代入检验;当时,相交;当时,.【规律方法技巧】1.与已知直线垂直及平行的直线系的设法与直线22(00)Ax By C A B ≠++=+垂直和平行的直线方程可设为:(1)垂直:;(2)平行:.2.转化思想在对称问题中的应用对称问题一般是将线与线的对称转化为点与点的对称,利用坐标转移法.【考点针对训练】1.若直线l 1:x +2y -4=0与l 2:mx +(2-m )y -3=0平行,则实数m 的值为 .【答案】【解析】由题意得:2.已知直线,直线()()2:2220l m x m y -+++=,且,则的值为____.【答案】-1或-2【解析】根据两直线平形当斜率存在时,需满足斜率相等,纵截距不等,所以当时,显然两直线平行,符合题意;当时,,,若平行需满足且,解得:,综上,答案为-1或-2.【考点3】几种距离【备考知识梳理】(1)两点间的距离:平面上的两点间的距离公式:(2)点到直线的距离:点到直线的距离.(3)两条平行线间的距离:两条平行线与间的距离.【规律方法技巧】1.点到直线的距离问题可直接代入点到直线的距离公式去求.注意直线方程为一般式.2.动点到两定点距离相等,一般不直接利用两点间距离公式处理,而是转化为动点在两定点所在线段的垂直平分线上,从而计算简便,如本例中|PA |=|PB |这一条件的转化处理.1.已知直线与直线平行,则它们之间的距离是 .【答案】2【解析】由题意,,所以直线方程为,即,.2.已知直线l 1:ax+2y+6=0,l 2:x+(a 1)y+a 21=0,若l 1⊥l 2,则a= ,若 l 1∥l 2,则a= ,此时l 1和l 2之间的距离为 .【答案】, 1,;【考点4】圆的方程【备考知识梳理】标准式:,其中点(a ,b )为圆心,r>0,r 为半径,圆的标准方程中有三个待定系数,使用该方程的最大优点是可以方便地看出圆的圆心坐标与半径的大小. 一般式:022=++++F Ey Dx y x ,其中为圆心为半径,,圆的一般方程中也有三个待定系数,即D 、E 、F .若已知条件中没有直接给出圆心的坐标(如题目为:已知一个圆经过三个点,求圆的方程),则往往使用圆的一般方程求圆方程.【规律方法技巧】1.二元二次方程是圆方程的充要条件“A=C ≠0且B=0”是一个一般的二元二次方程022=+++++F Ey Dx Cy Bxy Ax 表示圆的必要条件.二元二次方程022=+++++F Ey Dx Cy Bxy Ax 表示圆的充要条件为“A=C ≠0、B=0且”,它可根据圆的一般方程推导而得.2.确定一个圆的方程,需要三个独立条件.“选形式、定参数”是求圆的方程的基本方法:是指根据题设条件恰当选择圆的方程的形式,进而确定其中的三个参数.3.求圆的方程时,要注意应用圆的几何性质简化运算.(1)圆心在过切点且与切线垂直的直线上.(2)圆心在任一弦的中垂线上.(3)两圆内切或外切时,切点与两圆圆心三点共线.1.已知圆的圆心为抛物线的焦点,且与直线相切,则该圆的方程为_________________.【答案】【解析】抛物线的焦点为(1,0),所以圆的圆心为(1,0),圆心到直线的距离,所以所求圆的方程为.2.已知圆与直线及都相切,圆心在直线上,则圆的方程为______________________.【答案】【解析】直线与直线两条平行线的距离,圆的半径,由,得,由,得,直径的两个端点,,因此圆心坐标,圆的方程.【两年模拟详解析】1.【xx届江苏省如东高级中学高三2月摸底】在平面直角坐标系中,已知过点的直线与圆相切,且与直线垂直,则实数__________.【答案】2.【xx届湖南省长沙市长郡中学高三下第六次月考理科】若直线和直线将圆分成长度相等的四段弧,则.【答案】18【解析】试题分析:由题意得:圆心到两直线距离相等,且等于,因此或,即18考点:直线与圆位置关系3.【xx届江苏省扬州中学高三12月月考】已知动圆与直线相切于点,圆被轴所截得的弦长为,则满足条件的所有圆的半径之积是.【答案】【解析】试题分析:设圆心,半径为,根据圆被轴所截得的弦长为得:,又切点是,所以,且,所以解得或,从而或,,所以答案应填:.考点:1、直线与圆相切;2、直线与圆相交;3、圆的标准方程.4.【xx 届南京市、盐城市高三年级第二次模拟】在平面直角坐标系中,直线与直线相交于点,则当实数变化时,点到直线的距离的最大值为______.【答案】【解析】 由题意得,直线的斜率为,且经过点,直线的斜率为,且经过点,且直线所以点落在以为直径的圆上,其中圆心坐标,半径为,则圆心到直线的距离为,所以点到直线的最大距离为。
§9.3 圆的方程2014高考会这样考 1.考查圆的方程的形式及应用;2.利用待定系数法求圆的方程. 复习备考要这样做 1.熟练掌握圆的方程的两种形式及其特点;2.会利用代数法、几何法求圆的方程,注意圆的方程形式的选择.1. 圆的定义在平面内,到定点的距离等于定长的点的集合叫圆. 2. 确定一个圆最基本的要素是圆心和半径. 3. 圆的标准方程(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0),其中(a ,b )为圆心,r 为半径. 4. 圆的一般方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0表示圆的充要条件是D 2+E 2-4F >0,其中圆心为⎝⎛⎭⎫-D 2,-E2,半径r =D 2+E 2-4F2.5. 确定圆的方程的方法和步骤确定圆的方程主要方法是待定系数法,大致步骤为: (1)根据题意,选择标准方程或一般方程;(2)根据条件列出关于a ,b ,r 或D 、E 、F 的方程组; (3)解出a 、b 、r 或D 、E 、F 代入标准方程或一般方程. 6. 点与圆的位置关系点和圆的位置关系有三种.圆的标准方程(x -a )2+(y -b )2=r 2,点M (x 0,y 0)(1)点在圆上:(x 0-a )2+(y 0-b )2=r 2; (2)点在圆外:(x 0-a )2+(y 0-b )2>r 2; (3)点在圆内:(x 0-a )2+(y 0-b )2<r 2. [难点正本 疑点清源]1. 确定圆的方程时,常用到的圆的三个性质(1)圆心在过切点且垂直切线的直线上; (2)圆心在任一弦的中垂线上;(3)两圆内切或外切时,切点与两圆圆心三点共线. 2. 圆的一般方程的特征圆的一般方程:x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,若化为标准式,即为⎝⎛⎭⎫x +D 22+⎝⎛⎭⎫y +E 22=D 2+E 2-4F 4.由于r 2相当于D 2+E 2-4F 4. 所以①当D 2+E 2-4F >0时,圆心为⎝⎛⎭⎫-D 2,-E 2,半径r =D 2+E 2-4F 2.②当D 2+E 2-4F =0时,表示一个点⎝⎛⎭⎫-D 2,-E 2. ③当D 2+E 2-4F <0时,这样的圆不存在.1. 若方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0表示圆,则a 的取值范围是______________.答案 ⎝⎛⎭⎫-2,23 解析 方程x 2+y 2+ax +2ay +2a 2+a -1=0 转化为⎝⎛⎭⎫x +a 22+(y +a )2=-34a 2-a +1,所以若方程表示圆,则有-34a 2-a +1>0,∴3a 2+4a -4<0,∴-2<a <23.2. (2011·辽宁)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+y 2=10 解析 设圆心坐标为(a,0),易知(a -5)2+(-1)2=(a -1)2+(-3)2,解得a =2,∴圆心为(2,0),半径为10,∴圆C 的方程为(x -2)2+y 2=10. 3. (2011·四川)圆x 2+y 2-4x +6y =0的圆心坐标是( )A .(2,3)B .(-2,3)C .(-2,-3)D .(2,-3)答案 D解析 圆x 2+y 2-4x +6y =0的圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫--42,-62,即(2,-3).4. (2012·辽宁)将圆x 2+y 2-2x -4y +1=0平分的直线是( )A .x +y -1=0B .x +y +3=0C .x -y +1=0D .x -y +3=0答案 C解析 因为圆心是(1,2),所以将圆心坐标代入各选项验证知选C.5. (2012·湖北)过点P (1,1)的直线,将圆形区域{(x ,y )|x 2+y 2≤4}分为两部分,使得这两部分的面积之差最大,则该直线的方程为( )A .x +y -2=0B .y -1=0C .x -y =0D .x +3y -4=0答案 A解析 当圆心与P 的连线和过点P 的直线垂直时,符合条件. 圆心O 与P 点连线的斜率k =1,∴过点P 垂直于OP 的直线方程为x +y -2=0.题型一 求圆的方程例1 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). 思维启迪:(1)求圆心和半径,确定圆的标准方程. (2)设圆的一般方程,利用待定系数法求解. 解 (1)设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0, 将P 、Q 点的坐标分别代入得⎩⎪⎨⎪⎧ 2D -4E -F =20,3D -E +F =-10.①②又令y =0,得x 2+Dx +F =0.③ 设x 1,x 2是方程③的两根, 由|x 1-x 2|=6有D 2-4F =36,④由①、②、④解得D =-2,E =-4,F =-8,或D =-6,E =-8,F =0. 故所求圆的方程为x 2+y 2-2x -4y -8=0,或x 2+y 2-6x -8y =0.(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,(3-x 0)2+(-2-y 0)2=r 2,|x 0+y 0-1|2=r ,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=1,y 0=-4,r =2 2.因此所求圆的方程为(x -1)2+(y +4)2=8.探究提高 求圆的方程时,应根据条件选用合适的圆的方程.一般来说,求圆的方程有两种方法:①几何法,通过研究圆的性质进而求出圆的基本量.②代数法,即设出圆的方程,用待定系数法求解.(1)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(2)经过点A (5,2),B (3,2),圆心在直线2x -y -3=0上的圆的方程为 ____________________.答案 (1)B (2)(x -4)2+(y -5)2=10 解析 (1)设圆心坐标为(a ,-a ), 则|a -(-a )|2=|a -(-a )-4|2, 即|a |=|a -2|,解得a =1, 故圆心坐标为(1,-1),半径r =22=2, 故圆的方程为(x -1)2+(y +1)2=2. (2)设圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2,则⎩⎪⎨⎪⎧(5-a )2+(2-b )2=r 2(3-a )2+(2-b )2=r 22a -b -3=0,可得a =4,b =5,r 2=10. 题型二 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.思维启迪:根据代数式的几何意义,借助图形来求最值.解 (1)原方程化为(x -2)2+y 2=3,表示以点(2,0)为圆心,以3为半径的圆.设yx=k ,即y =kx ,当直线y =kx 与圆相切时,斜率k 取最大值和最小值,此时|2k -0|k 2+1=3,解得k =±3.故yx的最大值为3,最小值为- 3.(2)设y -x =b ,即y =x +b ,当y =x +b 与圆相切时,纵截距b 取得最大值和最小值,此时|2-0+b |2=3,即b =-2±6.故y -x 的最大值为-2+6,最小值为-2- 6.探究提高 与圆有关的最值问题,常见的有以下几种类型:(1)形如μ=y -bx -a 形式的最值问题,可转化为动直线斜率的最值问题;(2)形如t =ax +by形式的最值问题,可转化为动直线截距的最值问题;(3)形如(x -a )2+(y -b )2形式的最值问题,可转化为动点到定点的距离的平方的最值问题.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C :x 2+y 2-4x -14y +45=0可得(x -2)2+(y -7)2=8,∴圆心C 的坐标为(2,7),半径r =2 2. 又|QC |=(2+2)2+(7-3)2=4 2.∴|MQ |max =42+22=62, |MQ |min =42-22=2 2. (2)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 .由直线MQ 与圆C 有交点,所以|2k -7+2k +3|1+k 2≤2 2.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.题型三 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.思维启迪:结合图形寻求点P 和点M 坐标的关系,用相关点法(代入法)解决.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 +3y 0=y -4. 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 上时的情况). 探究提高 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.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=4D .(x +2)2+(y -1)2=1 答案 A解析 设圆上任一点坐标为(x 0,y 0),x 20+y 20=4,连线中点坐标为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧ 2x =x 0+42y =y 0-2⇒⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4y 0=2y +2, 代入x 20+y 20=4中得(x -2)2+(y +1)2=1.利用方程思想求解圆的问题典例:(12分)已知圆x 2+y 2+x -6y +m =0和直线x +2y -3=0交于P ,Q 两点,且OP ⊥OQ (O为坐标原点),求该圆的圆心坐标及半径. 审题视角 (1)求圆心及半径,关键是求m . (2)利用OP ⊥OQ ,建立关于m 的方程求解.(3)利用x 1x 2+y 1y 2=0和根与系数的关系或利用圆的几何性质. 规范解答解 方法一 将x =3-2y ,代入方程x 2+y 2+x -6y +m =0, 得5y 2-20y +12+m =0.[2分]设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则y 1、y 2满足条件: y 1+y 2=4,y 1y 2=12+m5.[4分]∵OP ⊥OQ ,∴x 1x 2+y 1y 2=0. 而x 1=3-2y 1,x 2=3-2y 2.∴x 1x 2=9-6(y 1+y 2)+4y 1y 2=-27+4m5.[6分]故-27+4m 5+12+m5=0,解得m =3,[9分] 此时Δ>0,圆心坐标为⎝⎛⎭⎫-12,3,半径r =52.[12分]方法二 如图所示,设弦PQ 中点为M , ∵O 1M ⊥PQ ,∴kO 1M =2.[2分] ∴O 1M 的方程为y -3=2⎝⎛⎭⎫x +12, 即y =2x +4.[4分]由方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =2x +4x +2y -3=0.解得M 的坐标为(-1,2).[6分]则以PQ 为直径的圆可设为(x +1)2+(y -2)2=r 2. ∵OP ⊥OQ ,∴点O 在以PQ 为直径的圆上.∴(0+1)2+(0-2)2=r 2,即r 2=5,|MQ |2=r 2. 在Rt △O 1MQ 中,|O 1Q |2=|O 1M |2+|MQ |2. ∴1+(-6)2-4m 4=⎝⎛⎭⎫-12+12+(3-2)2+5.∴m =3.[9分]∴半径为52,圆心为⎝⎛⎭⎫-12,3.[12分] 方法三 设过P 、Q 的圆系方程为 x 2+y 2+x -6y +m +λ(x +2y -3)=0.[2分] 由OP ⊥OQ 知,点O (0,0)在圆上. ∴m -3λ=0,即m =3λ.[4分] ∴圆系方程可化为x 2+y 2+x -6y +3λ+λx +2λy -3λ=0. 即x 2+(1+λ)x +y 2+2(λ-3)y =0.[6分]∴圆心M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1+λ2,2(3-λ)2,又圆心在PQ 上.∴-1+λ2+2(3-λ)-3=0,∴λ=1,∴m =3.[9分]∴圆心为⎝⎛⎭⎫-12,3,半径为52.[12分] 温馨提醒 (1)在解决与圆有关的问题中,借助于圆的几何性质,往往会使得思路简捷明了,简化思路,简便运算.(2)本题中三种解法都是用方程思想求m值,即三种解法围绕“列出m的方程”求m值.(3)本题的易错点:不能正确构建关于m的方程,找不到解决问题的突破口,或计算错误.方法与技巧1.确定一个圆的方程,需要三个独立条件.“选形式、定参数”是求圆的方程的基本方法,是指根据题设条件恰当选择圆的方程的形式,进而确定其中的三个参数.2.解答圆的问题,应注意数形结合,充分运用圆的几何性质,简化运算.失误与防范1.求圆的方程需要三个独立条件,所以不论是设哪一种圆的方程都要列出系数的三个独立方程.2.过圆外一定点,求圆的切线,应该有两个结果,若只求出一个结果,应该考虑切线斜率不存在的情况.A组专项基础训练(时间:35分钟,满分:57分)一、选择题(每小题5分,共20分)1.若圆x2+y2-2ax+3by=0的圆心位于第三象限,那么直线x+ay+b=0一定不经过() A.第一象限B.第二象限C .第三象限D .第四象限答案 D解析 圆x 2+y 2-2ax +3by =0的圆心为⎝⎛⎭⎫a ,-32b , 则a <0,b >0.直线y =-1a x -b a ,k =-1a >0,-ba >0,直线不经过第四象限.2.若点(1,1)在圆(x -a )2+(y +a )2=4的内部,则实数a 的取值范围是( )A .-1<a <1B .0<a <1C .a >1或a <-1D .a =±1答案 A解析 因为点(1,1)在圆的内部, ∴(1-a )2+(1+a )2<4,∴-1<a <1.3. (2011·安徽)若直线3x +y +a =0过圆x 2+y 2+2x -4y =0的圆心,则a 的值为 ( )A .-1B .1C .3D .-3答案 B解析 化圆为标准形式(x +1)2+(y -2)2=5,圆心为(-1,2). ∵直线过圆心,∴3×(-1)+2+a =0,∴a =1. 4. 圆心在y 轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程为( )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答案 A解析 设圆心坐标为(0,b ),则由题意知 (0-1)2+(b -2)2=1,解得b =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1. 二、填空题(每小题5分,共15分)5. 若圆x 2+y 2-4x +2my +m +6=0与y 轴的两交点A ,B 位于原点的同侧,则实数m 的取值范围是______________. 答案 -6<m <-2或m >3解析 令x =0,可得y 2+2my +m +6=0,由题意知,此方程有两个不相等且同号的实数根,即⎩⎪⎨⎪⎧m +6>0,4m 2-4(m +6)>0,解得-6<m <-2或m >3.6. 以直线3x -4y +12=0夹在两坐标轴间的线段为直径的圆的方程为________________.答案 (x +2)2+⎝⎛⎭⎫y -322=254解析 直线3x -4y +12=0与两坐标轴的交点分别为 A (-4,0)、B (0,3),所以线段AB 的中点为C ⎝⎛⎭⎫-2,32,|AB |=5. 故所求圆的方程为(x +2)2+⎝⎛⎭⎫y -322=⎝⎛⎭⎫522. 7. 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__________. 答案 x +y -1=0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=-1(x -1),即x +y -1=0. 三、解答题(共22分)8. (10分)根据下列条件求圆的方程:(1)经过点P (1,1)和坐标原点,并且圆心在直线2x +3y +1=0上; (2)过三点A (1,12),B (7,10),C (-9,2). 解 (1)设圆的标准方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2, 由题意列出方程组 ⎩⎪⎨⎪⎧a 2+b 2=r 2(a -1)2+(b -1)2=r 22a +3b +1=0,解之得⎩⎪⎨⎪⎧a =4,b =-3,r 2=25.∴圆的标准方程是(x -4)2+(y +3)2=25. (2)方法一 设圆的一般方程为 x 2+y 2+Dx +Ey +F =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. ∴所求圆的方程为x 2+y 2-2x -4y -95=0. 方法二 由A (1,12),B (7,10), 得AB 的中点坐标为(4,11),k AB =-13,则AB 的中垂线方程为3x -y -1=0. 同理得AC 的中垂线方程为x +y -3=0.联立⎩⎪⎨⎪⎧ 3x -y -1=0x +y -3=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =2,即圆心坐标为(1,2),半径r =(1-1)2+(2-12)2=10.∴所求圆的方程为(x -1)2+(y -2)2=100.9. (12分)一圆经过A (4,2),B (-1,3)两点,且在两坐标轴上的四个截距的和为2,求此圆的方程.解 设圆心为(a ,b ),圆与x 轴分别交于(x 1,0),(x 2,0),与y 轴分别交于(0,y 1),(0,y 2),根据题意知x 1+x 2+y 1+y 2=2,∵a =x 1+x 22,b =y 1+y 22,∴a +b =1.又∵点(a ,b )在线段AB 的中垂线上,∴5a -b -5=0.联立⎩⎪⎨⎪⎧ a +b =1,5a -b -5=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =0.∴圆心为(1,0),半径为(4-1)2+(2-0)2=13.∴所求圆的方程为(x -1)2+y 2=13.B 组 专项能力提升 (时间:25分钟,满分:43分)一、选择题(每小题5分,共15分)1. 若直线ax +by =1与圆x 2+y 2=1相交,则P (a ,b )( )A .在圆上B .在圆外C .在圆内D .以上都有可能答案 B解析 由已知条件1a 2+b 2<1,即a 2+b 2>1.因此点P (a ,b )在圆外.2. 已知圆C :x 2+y 2+mx -4=0上存在两点关于直线x -y +3=0对称,则实数m 的值为( )A .8B .-4C .6D .无法确定答案 C解析 圆上存在关于直线x -y +3=0对称的两点,则x -y +3=0过圆心⎝⎛⎭⎫-m2,0,即-m2+3=0,∴m =6. 3. 已知圆的半径为2,圆心在x 轴的正半轴上,且与直线3x +4y +4=0相切,则圆的方程是( )A .x 2+y 2-4x =0B .x 2+y 2+4x =0C .x 2+y 2-2x -3=0D .x 2+y 2+2x -3=0答案 A解析 设圆心为C (m,0) (m >0),因为所求圆与直线3x +4y +4=0相切,所以|3m +4×0+4|32+42=2,整理得:|3m +4|=10,解得m =2或m =-143(舍去),故所求圆的方程为(x -2)2+y 2=22,即x 2+y 2-4x =0,故选A. 二、填空题(每小题5分,共15分)4. 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________. 答案 (-∞,1)解析 圆的方程化为(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<1.5. 若PQ 是圆O :x 2+y 2=9的弦,PQ 的中点是M (1,2),则直线PQ 的方程是____________.答案 x +2y -5=0解析 由圆的几何性质知k PQ k OM =-1.∵k OM =2,∴k PQ =-12,故直线PQ 的方程为y -2=-12(x -1),即x +2y -5=0.6. 已知AC 、BD 为圆O :x 2+y 2=4的两条相互垂直的弦,垂足为M (1,2),则四边形ABCD 的面积的最大值为________. 答案 5解析 如图,取AC 的中点F ,BD 的中点E , 则OE ⊥BD ,OF ⊥AC . 又AC ⊥BD ,∴四边形OEMF 为矩形, 设|OF |=d 1,|OE |=d 2,∴d 21+d 22=|OM |2=3.又|AC |=24-d 21,|BD |=24-d 22,∴S 四边形ABCD =12|AC |·|BD |=24-d 21·4-d 22=2(1+d 22)·(4-d 22)=2-⎝⎛⎭⎫d 22-322+254.∵0≤d 22≤3.∴当d 22=32时,S 四边形ABCD 有最大值是5. 三、解答题7. (13分)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.。