- 直线、圆的位置关系
- 共2039题
已知圆C的方程为:x2+y2=4
(1)求过点P(2,1)且与圆C相切的直线l的方程;
(2)直线l过点D(1,2),且与圆C交于A、B两点,若|AB|=2,求直线l的方程;
(3)圆C上有一动点M(x0,y0),=(0,y0),若向量
=
+
,求动点Q的轨迹方程.
正确答案
(1)当k不存在时,x=2满足题意;
当k存在时,设切线方程为y-1=k(x-2),
由=2得,k=-
,
则所求的切线方程为x=2或3x+4y-10=0;
(2)当直线l垂直于x轴时,此时直线方程为x=1,l与圆的两个交点坐标为(1,)和(1,-
),这两点的距离为2
,满足题意;
当直线l不垂直于x轴时,设其方程为y-2=k(x-1),即kx-y-k+2=0,
设圆心到此直线的距离为d,
∴d==1,即
=1,
解得:k=,
此时直线方程为3x-4y+5=0,
综上所述,所求直线方程为3x-4y+5=0或x=1;
(3)设Q点的坐标为(x,y),
∵M(x0,y0),=(0,y0),
=
+
,
∴(x,y)=(x0,2y0),
∴x=x0,y=2y0,
∵x02+y02=4,
∴x2+()2=4,即
+
=1.
已知点M与两个定点E(8,0),F(5,0)的距离之比等于2,设点M的轨迹为C.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)若直线l:y=kx与曲线C相交于不同的两点A、B.
(1)求k的取值范围;
(2)分别取k=0及k=,在弦AB上,确定点Q的坐标,使
=
(|OA|<|OB|)成立.由此猜想出一般结论,并给出证明.
正确答案
(Ⅰ)设M(x,y),依题意有:=2,
∴=2,(2分)
整理得曲线C的方程为(x-4)2+y2=4.(4分)
(Ⅱ)(1)由(Ⅰ)知,要使线l:y=kx与曲线C相交于不同的两点,只需曲线C的圆心(4,0)到直线l的距离小于圆的半径2.
∴<2,
解得,-<k<
.(7分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),Q(x0,y0),则有0<x1<x0<x2.
当k=0时,A(2,0),B(6,0),
由=
知,
=
,
∴x0=3,即点Q的坐标为(3,0).(8分)
当k=时,由
得方程5x2-32x+48=0,∴x1+x2=,x1x2=
由=
知,
=
,
整理得x0==3,∴y0=
∴即点Q的坐标为(3,).(10分)
猜想,点Q在直线x=3上.(11分)
证明如下:
方法1,由
得(1+k2)x2-8x+12=0,(12分)
∴x1+x2=①,x1x2=
②
由=
知,
=
,
整理得x0==3
即点Q在定直线上,这条直线的方程是x=3.(15分)
已知直线l:(t为参数)与曲线C的极坐标方程:ρ=
cos(θ+
).
(1)求直线l与曲线C的直角坐标方程(极点与坐标原点重合,极轴与x轴重合)
(2)求直线l被曲线C截得的弦长.
正确答案
(1)将方程消去t得直线l普通方程3x+4y+1=0…(2分).
把 ρ=cos(θ+
)化为 ρ2=
ρ(cosθ•
-sinθ•
)…(4分),
得曲线C的直角坐标方程:x2+y2-x+y=0. …(6分)
(2)曲线C的圆心C(,-
),半径为
,…(8分)
由点到直线距离公式得圆心到直线距离:d==
,…(10分)
则弦长=2=
=
. …(12分)
已知直线l:(m+2)x+(2m-3)y+(7-14m)=0与圆C:x2+y2-6x-8y+21=0
(1)求证:对于任意实数m,l与圆C恒有两个交点A,B
(2)当AB最小时,求l的方程.
正确答案
(1)直线系l:(m+2)x+(2m-3)y+(7-14m)=0,可以化成(2x-3y+7)+m(x+2y-14)=0,
∵方程组2x-3y+7=0;x+2y-14=0有解x=4;y=5,
∴l中的每一条都经过点M(4,5),
圆C:(x-3)2+(y-4)2=4的圆心是N(3,4),半径是r=2,
∵|MN|2=(4-3)2+(5-4)2=2<4=r2,
∴点M在圆C内,
则过M的每一条直线都与圆相交,并且交于不同的两点A,B;
(2)过圆内一点的所有弦中,以直径为最长,以垂直于直径的弦长最小,
此时kMC==1,∴kAB=-1,
∴直线l方程为y-5=-(x-4),即x+y-9=0,
则|AB|最小时,直线方程是x+y-9=0.
已知△ABC的顶点A(0,1),AB边上的中线CD所在的直线方程为2x-2y-1=0,AC边上的高BH所在直线的方程为y=0.
(1)求△ABC的顶点B、C的坐标;
(2)若圆M经过不同的三点A、B、P(m,0),且斜率为1的直线与圆M相切于点P,求圆M的方程.
正确答案
(1)AC边上的高BH所在直线的方程为y=0,所以直线AC的方程为:x=0,
又直线CD的方程为:2x-2y-1=0,联立得解得
,所以C(0,-
),
设B(b,0),则AB的中点D(,
),代入方程2x-2y-1=0,解得b=2,所以B(2,0);
(2)由A(0,1),B(2,0)可得,圆M的弦AB的中垂线方程为4x-2y-3=0,
注意到BP也是圆M的弦,所以,圆心在直线x=上,
设圆心M坐标为(,n),
因为圆心M在直线4x-2y-3=0上,所以2m-2n+1=0①,
又因为斜率为1的直线与圆M相切于点P,所以kMP=-1,
即=-1,整理得m-2n-2=0②,
由①②解得m=-3,n=-,
所以,圆心M(-,-
),半径MA=
=
,
则所求圆方程为(x+
1
2
)2+(y+
5
2
)2=,化简得x2+y2+x+5y-6=0.
已知直线l经过点P(1,1),倾斜角α=,
(1)写出直线l的参数方程;
(2)设l与圆x2+y2=4相交与两点A,B,求点P到A,B两点的距离之积.
正确答案
(1)直线的参数方程为,即
.(5分)
(2)把直线代入x2+y2=4,
得(1+t)2+(1+
t)2=4,t2+(
+1)t-2=0,t1t2=-2,
则点P到A,B两点的距离之积为2.
已知椭圆4x2+y2=1及直线y=x+m
(1)m为何值时,直线与椭圆有公共点?
(2)求直线被椭圆截得的最长弦所在的直线方程,并求弦长的最大值.
正确答案
(1)联立得:,
消去y得:5x2+2mx+m2-1=0,
由△=-16m2+20≥0,得-≤m≤
,
则m的范围为[-,
];
(2)设直线与椭圆的公共点为A(x1,y1),B(x2,y2),
则|AB|=|x1-x2|=
=
,
∵m∈[-,
],
∴当m=0时,|AB|max=,此时直线l:y=x.
设圆C1的方程为(x+2)2+(y-3m-2)2=4m2,直线l的方程为y=x+m+2.
(1)若m=1,求圆C1上的点到直线l距离的最小值;
(2)求C1关于l对称的圆C2的方程;
(3)当m变化且m≠0时,求证:C2的圆心在一条定直线上,并求C2所表示的一系列圆的公切线方程.
正确答案
(1)∵m=1,∴圆C1的方程为(x+2)2+(y-5)2=4,直线l的方程为x-y+3=0,
所以圆心(-2,5)到直线l距离为:d==2
>2,
所以圆C1上的点到直线l距离的最小值为2-2;(4分)
(2)圆C1的圆心为C1(-2,3m+2),设C1关于直线l对称点为C2(a,b),
则解得:
,
∴圆C2的方程为(x-2m)2+(y-m)2=4m2;
(3)由消去m得a-2b=0,
即圆C2的圆心在定直线x-2y=0上.(9分)
①当公切线的斜率不存在时,易求公切线的方程为x=0;
②当公切线的斜率存在时,设直线y=kx+b与圆系中的所有圆都相切,
则=2|m|,即(-4k-3)m2+2(2k-1)•b•m+b2=0,
∵直线y=kx+b与圆系中的所有圆都相切,所以上述方程对所有的m值都成立,
所以有:解之得:
,
所以C2所表示的一系列圆的公切线方程为:y=-x,
故所求圆的公切线为x=0或y=-x.(14分)
在圆x2+y2-2x-6y=0内,过点E(0,1)的最短弦AB,则AB=______.
正确答案
由圆x2+y2-2x-6y=0化为(x-1)2+(y-3)2=10,得到圆心C(1,3),半径r=.
则过点E(0,1)的最短弦AB满足AB⊥CE,
又|CE|==
.
∴|AB|=2=2
=2
.
故答案为2.
选修4-4:坐标系与参数方程
在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为若曲线C2与曲线C1关于直线y=x对称
(Ⅰ)求曲线C2的直角坐标方程;
(Ⅱ)在以O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线θ=与C1的异于极点的交点为A,与C2的异于极点的交点为B,求|AB|.
正确答案
(I)设P(x,y),则由条件知M( y,x).由于M点在C1上,
所以 (θ为参数),
化成直角坐标方程为:x2+(y-2)2=4;
(Ⅱ)曲线C1的极坐标方程为ρ=4cosθ,曲线C2的极坐标方程为ρ=4sinθ.
射线θ=与C1的交点A的极径为ρ1=4cos
,
射线θ=与C2的交点B的极径为ρ2=4sin
.
所以|AB|=|ρ2-ρ1|=2 -2.
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