11-12学年度下学期高一数学练习3(03)12-2-14
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11-12学年度下学期高一数学练习3(03)12-2-14 直线与圆的方程的应用、空间直角坐标系 一.选择题.共6题小题,每题5分.每题有且仅有一个选项正确,所选答案填写到后面指定的表中. 1.如图所示空间直角坐标系的直观图中,正确的个数为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4 2.点M(3,-3,1)关于xOy平面的对称点是 ( ) A. (3,-3,-1) B. (-3, 3,1) C. (3,3,-1) D. (-3,-3, 1) 3.两圆x2+y2-2x+10y+1=0,x2+y2-2x+2y-m=0相交,则m的取值范围是( ) A.(-2,39) B.(0,81) C.(0,79) D.(-1,79)
4.已知半径为1的动圆与圆C:(x-5)2+(y+7)2=16相切,则动圆圆心的轨迹方程是( ) A.(x-5)2+(y+7)2=25 B.(x-5)2+(y+7)2=25或(x-5)2+(y+7)2=9 C.(x-5)2+(y+7)2=9 D.(x-5)2+(y+7)2=17或(x-5)2+(y+7)2=15
5.若集合A={(x,y)|x2+y2≤16},B={(x,y)|x2+(y-2)2≤a-1}且A∩B=B,则a的取值范围是 ( ) A.a≤5 B.a≥5 C.1≤a≤5 D. 15a
6.函数()213fttt的值域等于 ( ) A.[2,4] B. [25,25] C. [2,25] D. [4,25] 题号 1 2 3 4 5 6 答案 二.填空题.共4道小题每小题5分.将最简答案填在本大题后面指定的横线上. 7.若A(3,3,1),B(1,0,5),C(0,1,0),则AB的中点M与点C间的距离为___ _____.
8.在空间直角坐标系中,正方体ABCD-A1B1C1D1的顶点A(3,-1,2),其中心M的坐标为 (0,1,2),则该正方体的棱长等于___ _____. 9.由动点P向圆x2+y2=1引两条切线PA、PB,切点分别为A、B,且∠APB=60°,则动点P的轨迹方程为____ ____.
10.点P在圆O: x2+y2=1上运动,点Q在圆C:(x-3)2+y2=1上运动,则PQ的最小值为____ ____. 高一__ __班 学号_____ 姓名__________ 成绩__________ 三.解答题.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.共50分. 11.矩形ABCD中,AB∶BC=4∶3,点E在边CD上,且CE∶ED=1∶7,试用坐标法确定以BC为直径的圆与直线AE的位置关系.
12. 已知圆O:x2+y2=1和定点A(2,1),由圆O外一点P向圆O引切线PQ,切点为Q,|PQ|=|PA|成立,如图. (1)求点P的轨迹方程; (2)求|PQ|的最小值; (3)以P为圆心作圆,使它与圆O有公共点,试在其中求出半径最小的圆的方程.
A B C D E 13.已知方程x2+y2-2x-4y+m=0. (1)此方程表示圆,求m的取值范围; (2) 直线x+2y-4=0 与(1)中的圆交于M、N,且OM⊥ON(O为坐标原点),求m的值; (3)在(2)的条件下,求以MN为直径的圆的方程.
14.某地即将受到台风的影响. 台风中心位于该地气象台A正西方向300千米处,它以每小时40千米的速度向东北方向移动,距台风中心250千米以内的地方都要受其影响.问:从现在起,大约多长时间后,气象台A所在地将遭受台风影响?持续多长时间? 15.在直角坐标系xOy中,已知圆C1:(x+3)2+(y-1)2=4和圆C2:(x-4)2+(y-5)2=4. (1)斜率分别等于2、12的直线1l、2l都通过点(,)Mab,且1l被圆C1截得的弦长与2l被圆C2截得的弦长都等于为2955,求点(,)Mab的坐标;
(2)设P为平面上的点,满足:存在过点P的无穷多对互相垂直的直线l1和l2,它们分别与圆C1和C2相交,且直线l1被圆C1截得的弦长与直线l2被C2截得的弦长相等.试求所有满足条件的点P的坐标. 高 一 数 学 周 练 答 案 第3周练习:直线与圆的方程的应用、空间直角坐标系 一.选择题. CAD BAC 提示: 1.解析:图(3)不符合右手系的要求,图(4)中水平坐标平面上的,xy轴按135的情况所作出,符合斜二侧画法.只有(3)不符合要求,选 C. 2.解析:空间中的一点关于xOy对称的点的坐标是x,y不变,z变为原来的相反数,即所求的点是(3,-3,-1). 答案:(3,-3,-1) 3.解析:选D.两圆的方程分别可化为(x-1)2+(y+5)2=25,(x-1)2+(y+1)2=m+2. 由此,20m,2m,又两圆相交,得|5-m+2|<4<5+m+2,解之得-1综合知,选D. 4.解析:选B.设动圆圆心为M(x,y),因为动圆M与定圆C相切.所以|MC|=1+4=5或|MC|=4-1=3,代入坐标整理,得(x-5)2+(y+7)2=25或(x-5)2+(y+7)2=9. 5.解析:选A.由A∩B=B知B⊆A,故a-1≤4,即a≤5. 注意,因为B也可以,所以不需限定1a. 6.解析:定义域为[1,3],设
1,3,()2txtyftxyc,由于有
22134xytt,0,0xy,于是由图中的四分之一圆周与直线
2xyc有公共点得22221c,
所以,2525c,又当直线2xyc过点(0,2)时,其在y轴上的截距c最小,最小截距等于2,于是225c.选C. 二.填空题.
7.532 8.2393 9.x2+y2=4 10.1 提示: 7.解析:利用中点坐标公式得M2,32,3,再利用空间两点间的距离公式求解.答案:532 8.解析:∵AM=3-02+-1-12+2-22=13,∴正方体的体对角线长为213, ∵3a2=52(a为正方体的棱长),∴a=2393. 答案:2393. 9.解析:由题意得满足条件的图形,如图所示. ∵∠APB=60°,∠OPB=30°,即|OP|=2|OB|=2. ∴点P的轨迹是以原点为圆心,半径为2的圆,其方程为x2+y2=4. 答案:x2+y2=4
10.解析:如图.设连心线OC与圆O交于点P′,与圆C交于点Q′,当点P在P′处,点Q在Q′处时PQ最小,最小值为P′Q′=OC-r1-r2=1. 答案:1.
三.解答题. 11.解:如图,分别以AB、AD所在直线为x,y轴建立平面直角坐标系.不妨设|AB|=8,则|AD|=6,则相应地有A(0,0),B(8,0),C(8,6),E(7,6),
∴直线AE的方程为y=67x, 即6x-7y=0. BC中点为M(8,3), =|6×8-7×3|62+-72=2785∴以BC为直径的圆的方程为(x-8)2+(y-3)2=9.M(8,3)到AE的距离d
<2781=3=r. ∴直线AE与圆相交.
12. 解:(1)设点P的坐标为(,)xy,连接OQ、OP,则△OQP为直角三角形, 又|PQ|=|PA|, 所以|OP|2=|OQ|2+|PQ|2 =1+|PA|2, 所以x2+y2=1+(x-2)2+(y-1)2, 故2x+y-3=0.即为点P的轨迹方程. (2)由(1)知,P在直线l:2x+y-3=0上, 所以|PQ|min=|PA|min,为A到直线l的距离,
所以|PQ|min=|2×2+1-3|22+12=255. (或由|PQ|2=|OP|2-1=x2+y2-1=x2+9-12x+4x2-1=5x2-12x+8=5(x-1.2)2+0.8,得|PQ|min=255.) (3)以P为圆心的圆与圆O有公共点,半径最小时为与圆O相切的情形,而这些半径的最小值为圆O到直线l的距离减去圆O的半径,圆心P为过原点与l垂直的直线l′与l的交点P0,所以r=322+12-1=355-1, 又l′:x-2y=0, 联立l:2x+y-3=0得P0(65,35). 所以所求圆的方程为(x-65)2+(y-35)2=(355-1)2. 13.解:(1)方程x2+y2-2x-4y+m=0,可化为 (x-1)2+(y-2)2=5-m, ∵此方程表示圆, ∴5-m>0,即m<5.
(2) x2+y2-2x-4y+m=0,x+2y-4=0,消去x得(4-2y)2+y2-2×(4-2y)-4y+m=0, 化简得5y2-16y+m+8=0. 设M(x1,y1),N(x2,y2),则
y1+y2=165, ①
y1y2=m+85. ② 由OM⊥ON得y1y2+x1x2=0 , 即y1y2+(4-2y1)(4-2y2)=0, ∴16-8(y1+y2)+5y1y2=0.
将①②两式代入上式得 16-8×165+5×m+85=0, 解之得m=85. 且满足0,所以所求的值为m=85.
(3)由m=85,代入5y2-16y+m+8=0, 化简整理得25y2-80y+48=0,解得y1=125,y2=45. ∴x1=4-2y1=-45,x2=4-2y2=125. ∴M-45,125,N125,45, MN的中点C的坐标为45,85. 又|MN|= 125+452+45-1252=855, ∴所求圆的半径为455. ∴所求圆的方程为x-452+y-852=165. 14.思路:遭受台风影响实际就是点在圆上或圆内的问题.利用“解析法”来解决. 解法一 以现在时刻的台风中心为坐标原点,正东方向为x轴正方向,建立直角坐标系,如图, 以A为圆心,半径等于250千米圆方程为222(300)250xy,直线BC的方程为(0)yxx. 当且仅当直线BC与圆A有公共点时,气象台A所在地将遭受台风影响,由 222(300)250xyyx
得,22600275000xx
260042275001400000
,
所以直线BC与圆A相交,设两交点B、C的横坐标分别为12,xx,则
M