- 直线与圆的位置关系
- 共1189题
已知曲线x2+y2-4x-2y-k=0表示的图象为圆.
(1)若k=15,求过该曲线与直线x-2y+5=0的交点,且面积最小的圆的方程.
(2)若该圆关于直线x+y-4=0的对称圆与直线6x+8y-59=0相切,求实数k的值.
正确答案
(1)设所求圆的圆心坐标为A(x0,y0)
当k=15时,代入x2+y2-4x-2y-k=0,化简得(x-2)2+(y-1)2=20,
∴圆心B(2,1),到直线x-2y+5=0的距离为=
,
当相交弦为所求圆的直径时,圆的面积最小,即圆心A在直线x-2y+5=0上;
则,解得
,r=
=
∴所求圆的方程为:(x-1)2+(y-3)2=15
(2)设圆心B(2,1)关于y=-x+4的对称圆的圆心为C(x,y),
∴,解得x=3,y=2;则 C(3,2)
∵对称圆C与直线6x+8y-59=0相切,
∴点(3,2)到6x+8y-59=0的距离为=
即r=
由x2+y2-4x-2y-k=0得=
解得,k=
已知半径为5的圆的圆心在x轴上,圆心的横坐标是整数,且与直线4x+3y-29=0相切.
(1)求圆的方程;
(2)若直线ax-y+5=0(a≠0)与圆相交于A,B两点,是否存在实数a,使得过点P(-2,4)的直线l垂直平分弦AB?若存在,求出实数a的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)设圆心为M(m,0)(m∈Z).
由于圆与直线4x+3y-29=0相切,且半径为5,
所以=5,即|4m-29|=25.
即4m-29=25或4m-29=-25,
解得m=或m=1,
因为m为整数,故m=1,
故所求的圆的方程是(x-1)2+y2=25;
(2)设符合条件的实数a存在,
∵a≠0,则直线l的斜率为-,l的方程为y=-
(x+2)+4,即x+ay+2-4a=0.
由于l垂直平分弦AB,故圆心M(1,0)必在l上.
所以1+0+2-4a=0,解得a=.
经检验a=时,直线ax-y+5=0与圆有两个交点,
故存在实数a=,使得过点P(-2,4)的直线l垂直平分弦AB.
已知圆M:x2+y2-4x-8y+m=0与x轴相切.
(1)求m的值;
(2)求圆M在y轴上截得的弦长;
(3)若点P是直线3x+4y+8=0上的动点,过点P作直线PA、PB与圆M相切,A、B为切点.求四边形PAMB面积的最小值.
正确答案
(1)令y=0,有x2-4x+m=0,由题意知,△=16-4m=0,∴m=4
即m的值为4.…(4分)
(2)设⊙M与y轴交于E(0,y1),F(0,y2),令x=0有y2-8y+4=0①,
则y1,y2是①式的两个根,则|y1-y2|==4
.
所以⊙M在y轴上截得的弦长为4.…(9分)
(3)由题意知:SPAMB=2S△PAM=2×MB×PB=4PB=4
,…(10分)
∵PM的最小值等于点M到直线3x+4y+8=0的距离…(11分)
∴PMmin==6…(12分)
∴(SPAMB)min=4=8
,即四边形PAMB的面积的最小值为8
.…(14分)
已知圆O:x2+y2=1,点P在直线l:2x+y-3=0上,过点P作圆O的两条切线,A,B为两切点.
(1)求切线长PA的最小值,并求此时点P的坐标;
(2)点M为直线y=x与直线l的交点,若在平面内存在定点N(不同于点M),满足:对于圆 O上任意一点Q,都有为一常数,求所有满足条件的点N的坐标.
(3)求•
的最小值.
正确答案
(1)由勾股定理得:|PO|2=R2+|PA|2,半径R=1,所以要求|PA|最小,就是求|PO|最短,
而|PO|最短时,OP垂直于直线2x+y-3=0,所以最短|OP|==
,
所以|PA|2=|PO|2-R2=
即|PA|最小时,|PA|=
直线2x+y-3=0的斜率是k=-2,则PO的斜率是k'=,所以OP方程是y=
将方程y=与直线2x+y-3=0联立,解得:x=
,故有y=
,即点P坐标是(
,
);
(2)由直线y=x与直线l:2x+y-3=0联立,可得交点坐标M(1,1),设Q(m,n),N(x,y)
则=
=λ(λ≠1)
∴m(2λ-2x)+n(2λ-2y)+x2+y2-3λ+1=0
∵对于圆 O上任意一点Q,都有为一常数,
∴,解得x=y=λ=
,
∴N(,
)
(3)由题意,四点P,A,O,B共圆,当且仅当圆与直线相切时,|PA|最小,∠APB最大,•
取得最小值
由(1)知P坐标是(,
);
设A(a,b),则过A的切线方程为:ax+by=1,将(,
)代入可得
a+
b=1,
∵a2+b2=1
∴a=,b=
,或a=
,b=
∴•
=(
-
,
-
)•(
-
,
-
)=-
已知直线l:2mx-y-8m-3=0和圆C:(x-3)2+(y+6)2=25.
(1)证明:不论m取什么实数,直线l与圆C总相交;
(2)求直线l被圆C截得的线段的最短长度以及此时直线l的方程.
正确答案
(1)证明:∵2mx-y-8m-3=0,
∴(2x-8)m-(y+3)=0,
∴,解得
,
∴直线l恒过(4,-3),
∵点(4,-3)到圆心(3,-6)的距离d==
<r=5,
故不论m为何实数值,直线l与圆C总相交.
(2)由(1)可知0≤d≤,即d的最大值为
.
根据平面几何知识可知:当圆心到直线l的距离最大时,直线l被圆C截得的线段长度最短.
∴当d=时,
线段(即弦长)的最短长度为
2=2
.(9分)
将d=代入①可得m=-
,
代入直线l的方程,
得直线被圆C截得最短线段时l的方程为x+3y+5=0.(12分)
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