- 直线、圆的位置关系
- 共2039题
(坐标系与参数方程选做题)已知直线l:(t为参数)与圆C:
(θ为参数),则直线与圆的公共点个数为______个.
正确答案
直线l:(t为参数) 即 x-y+7=0.圆C:
即 (x+1)2+(y-2)2=4,表示圆心为(-1,2),半径等于2的圆.
圆心到直线的距离等于 =2
,大于半径2,故直线和圆相离,从而可得直线和圆的公共点的个数为0,
故答案为 0.
已知双曲线C:-
=1的渐近线与圆E:(x-
+
=
(r>0)相切,则r=______.
正确答案
双曲线的解析式为y=±x=±
x,即
x±3y=0,
∵圆心(,0)到渐近线的距离d=
=
,
则圆的半径r=.
故答案为:
已知曲线C:x2+y2-2ax-2(a-1)y-1+2a=0.
(1)证明:不论a取何实数,曲线C必过定点;
(2)当a≠1时,若曲线C与直线y=2x-1相切,求a的值;
(3)对所有的a∈R且a≠1,是否存在直线l与曲线C总相切?如果存在,求出l的方程;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(1)证明:曲线C的方程可变形为(x2+y2+2y-1)+(-2x-2y+2)a=0,
由,…(2分)
解得,点(1,0)满足C的方程,
故曲线C过定点(1,0).…(4分)
(2)原方程配方得(x-a)2+(y-a+1)2=2(a-1)2;由于a≠1,所以2(a-1)2>0,
所以C的方程表示圆心是(a,a-1),半径是|a-1|的圆.…(6分)
由题意得圆心到直线距离d=,…(8分)
∴|a-1|=
,解得a=
.…(10分)
(3)法一:由(2)知曲线C表示圆设圆心坐标为(x,y),则有,
消去a得y=x-1,故圆心必在直线y=x-1上.
又曲线C过定点(1,0),所以存在直线l与曲线C总相切,…(12分)
直线l过点(1,0)且与直线y=x-1垂直;
∴l方程为y=-(x-1)即y=-x+1.…(16分)
法二:假设存在直线l满足条件,显然l不垂直于x轴,设l:y=kx+b,
圆心到直线距离d=,
∴=
|a-1|对所有的a∈R且a≠1都成立,…(12分)
即(k+1)2a2-2(2k2+k+kb-b+1)a+2(k+1)2-(b+1)2=0恒成立
∴∴
∴存在直线l:y=-(x-1)即y=-x+1与曲线C总相切.…(16分)
已知⊙C:x2+y2+2x-4y+1=0.
(1)若⊙C的切线在x轴、y轴上截距相等,求切线的方程.
(2)从圆外一点P(x0,y0)向圆引切线PM,M为切点,O为原点,若|PM|=|PO|,求使|PM|最小的P点坐标.
正确答案
⊙C:(x+1)2+(y-2)2=4,圆心C(-1,2),半径r=2,
(1)若切线过原点设为y=kx,则=2,
解得:k=0或,
若切线不过原点,设为x+y=a,则=2,
解得:a=1±2,
则切线方程为:y=0,y=x,x+y=1+2
和x+y=1-2
;
(2)∵|PM|=|PO|,即=
,
∴2x0-4y0+1=0,
对于|PM|==
,
∵P在⊙C外,
∴(x0 +1)2+(y0-2)2>4,
将x0=2y0-代入得5y02-2y0+
>0,
∴当y0=时,5y02-2y0+
最小,此时|PM|最小,x0=2y0-
=-
,
∴|PM|min=,此时P(-
,
).
一束光线通过点M(25,18)射到x轴上,入射点为A,经反射后射到圆C:x2+(y-7)2=25上.
(Ⅰ)求经过圆心的反射光线所在直线的方程;
(Ⅱ)求点A在x轴上的活动范围.
正确答案
(Ⅰ)点M(25,18)射到x轴上,关于x轴的对称点M′(25,-18)
所以反射光线过M′(25,-18),圆心(0,7)
所以直线为=
即y=-x+7;
(Ⅱ)A的取值范围是反射后射到圆C:x2+(y-7)2=25上,临界状态时的取值范围.
因为x轴的对称点M′(25,-18)
所以设直线y=k(x-25)-18,即kx-y-25k-18=0
利用圆心到直线的距离等于半径可得:=5
∴12k2+25k+12=0
∴k1=-,k2=-
所以对应的方程分别为:3x+4y-3=0,4x+3y-46=0
此时令A(x,0)
所以x分别为1,11.5
所以A的活动范围[1,11.5].
(坐标系与参数方程选做题)极坐标系下,直线ρcos(θ-)=
与圆ρ=
的公共点个数是______.
正确答案
直线ρcos(θ-)=
,即
x+
y=
,即 x+y-2=0.
圆ρ=,即x2+y2=2,表示圆心在原点,半径等于
的圆.
圆心到直线的距离等于=
,
故直线和圆相切,
故答案为1.
已知圆C:x2+y2-2x+4y-4=0,
(Ⅰ)求过点P(3,-2)且与圆C相切的直线;
(Ⅱ)是否存在斜率为1的直线m,使得以m被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点?若存在,求出直线m的方程;若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)因为32+(-2)2-2×3+4(
-2)-4=0,所以,点P在圆上. …(2分)
又因为圆心C(1,-2)所以 kCP=,…(3分)
所以切线斜率k=-=
,…(4分)
所以方程为y-(-2)=-
(x-3),即2x+
y-11+2
=0.…(6分)
(Ⅱ)设这样的直线存在,其方程为y=x+b,它与圆C的交点设为A(x1,y1)、B(x2,y2),
则由 可得2x2+2(b+1)x+b2+4b-4=0(*),…(7分)
∴.…(9分)
∴y1y2=(x1+b)(x2+b)=x1x2+b(x1+x2)+b2.…(10分)
由OA⊥OB得x1x2+y1y2=0,∴2x1x2+b(x1+x2)+b2=0,
即b2+4b-4-b(b+1)+b2=0,b2+3b-4=0,∴b=1,或b=-4.…(12分)
容易验证b=1或b=-4时方程(*)有实根.
故存在这样的直线,有两条,其方程是y=x+1,或y=x-4.…(14分)
设A、B是椭圆3x2+y2=λ上的两点,点N(1,3)是线段AB的中点,线段AB的垂直平分线与椭圆相交于C、D两点.
(1)确定λ的取值范围,并求直线AB的方程;
(2)求以线段CD的中点M为圆心且与直线AB相切的圆的方程.
正确答案
(1)依题意,显然直线AB的斜率存在,可设直线AB的方程为 y=k(x-1)+3,
代入 椭圆3x2+y2=λ,整理得 (k2+3 ) x2-2k(k-3)x+(k-3)2-λ=0 ①
设 A ( x1,y1 ),B (x2,y2 ),则 x1,x2 是方程①的两个不同的根,
∴△=4k2 (k-3)2-4 (k2+3 )[(k-3)2-λ]>0 ②,且 x1+x2=.
由N(1,3)是线段AB的中点,得 =1,∴k(k-3)=k2+3,∴k=-1.
代和②得 λ>12,即 λ 的取值范围是(12,+∞),于是直线AB的方程为 y-3=-(x-1),
即 x+y-4=0.
(2)∵CD垂直平分线段AB,∴直线CD的方程为 y-3=x-1,即 x-y+2=0,
代入椭圆方程,整理得 4x2+4x+4-λ=0 ③.
设 C(x3,y3 ),D (x4,y4 ),CD的中点为 M(x0,y0 ),则 x3,x4 是方程③的两根,
∴x3+x4=-1,∴x0==-
,y0=x0+1=
,即 M(-
,
).
又 M(-,
)到直线AB的距离 d=
=
,
故所求圆的方程为 (x+
1
2
)2+(y-
3
2
)2=.
在直角坐标系xoy中,⊙O与直线x-y=4相切,与x轴相交于A、B两点,圆内的动点P使|PA|,|PO|,|PB|成等比数列,则
•
的取值范围是______.
正确答案
(1)依题设,圆O的半径r等于原点O到直线 x-y=4的距离,
即 r=2,得圆O的方程为x2+y2=4
(2)不妨设A(x1,0),B(x2,0),x1<x2由题意得A(-2,0),B(2,0).
设P(x,y),由|PA|,|PO|,|PB|成等比数列,得•
=x2+y2
x2-y2=2
由P在⊙O内可得∴0≤y2<1
∵•
=(-2-x,-y)•(2-x,-y)=x2+y2-4=2y2-2∈[-2,0)
已知a>0,函数f(x)=ln(2-x)+ax.
(1)设曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线为l,若l与圆(x+1)2+y2=1相切,求a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)求函数f(x)在[0,1]上的最小值.
正确答案
(1)依题意有x<2,f′(x)=a+(1分)
过点(1,f(1))的直线斜率为a-1,所以过(1,a)点的直线方程为y-a=(a-1)(x-1)(2分)
又已知圆的圆心为(-1,0),半径为1
∴=1,解得a=1(3分)
(2)f′(x)==a[x-(2-
)]•
当a>0时,2-<2(5分)
令f′(x)>0,解得x<2-,令f′(x)<0,解得2-
<x<2
所以f(x)的增区间为(-∞,2-),减区间是(2-
,2)(7分)
(3)当2-≤0,即0<a≤
时,f(x)在[0,1]上是减函数所以f(x)的最小值为f(1)=a(9分)
当0<2-<1即
<a<1时f(x)在(0,2-
)上是增函数,在(2-
,1)是减函数所以需要比较f(0)=ln2和
f(1)=a两个值的大小(11分)
因为e12<312<2<e,所以<ln
<ln2<lne=1
∴当<a<ln2时最小值为a,当ln2≤a<1时,最小值为ln2(12分)
当2-≥1,即a≥1时,f(x)在[0,1]上是增函数
所以最小值为ln2.
综上,当0<a<ln2时,f(x)为最小值为a
当a≥ln2时,f(x)的最小值为ln2(14分)
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