- 直线、圆的位置关系
- 共2039题
如图,已知点A(0,-3),动点P满足|PA|=2|PO|,其中O为坐标原点,动点P的轨迹为曲线C,过原点O作两条直线分别l1:y=k1x,l2:y=k2x交曲线C 于点E(x1,y1)、F(x2,y2)、G(x3,y3)、H(x4,
y4)(其中y2>0,y4>0)。
(1)求证:;
(2)对于(1)中的E、F、G、H,设EH交x轴于点Q,GF交x轴于点R。求证:|OQ|=|OR|。(证明过程不考虑EH或GF垂直于x轴的情形)
正确答案
(1)证明:设点P(x,y),
依题意,可得,
整理,得,
故动点P的轨迹方程为,
将直线EF的方程,代入圆C方程,
整理得,
根据根与系数的关系,得,,
,……①
将直线GH的方程,代入圆C方程,
同理可得,,
,……②
由①、②可得,所以结论成立。
(2)证明:设点,点
,
由E、Q、H三点共线,得,解得
,
由F、R、G三点共线, 同理可得,
由,
,
即,
。
在平面直角坐标系xOy中,点A在圆x2+y2﹣2ax=0(a≠0)上,M点满足,M点的轨迹为曲线C.
(I)求曲线C的方程;
(II)若直线y=x﹣1与曲线C交于P、Q两点,且,求a的值.
正确答案
解::(I)设M(x,y),A(x0,y0)
∵M点满足 ,
∴(x0,y0)=(x﹣x0,y﹣y0)
∴
∵点A在圆x2+y2﹣2ax=0(a≠0)上
∴( x)2+(
y)2﹣2a×
x=0(a≠0)
∴曲线C的方程为x2+y2﹣4ax=0(a≠0);
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2)
将直线y=x﹣1代入x2+y2﹣4ax=0,
整理得2x2﹣2(2a+1)x+1=0
∴ ,
∴
∵ ,
∴x1x2+y1y2=﹣1
∴
∴a=1.
当a=1时,△=62﹣8>0
∴a的值为1.
如图,AB为平面直角坐标系xOy中单位圆O的直径,点D在第二象限内的圆弧上运动,CD与圆O相切,切点为D,且CD=AB.设∠DAB=θ,问当θ取何值时,四边形ABCD的面积最大?并求出这个最大值.
正确答案
连接BD,
∵AB为平面直角坐标系xOy中单位圆O的直径,点D在第二象限内的圆弧上运动
∴AD=2cosθ,BD=2sinθ(其中<θ<
).…(2分)
在△BCD中,由弦切角定理得∠BDC=θ,又DC=AB=2,
∴△BCD面积为2sin2θ; …(4分)
又Rt△ABD的面积为2sinθ•cosθ.…(5分)
∴四边形ABCD的面积为S=2sinθ•cosθ+2sin2θ.…(6分)
因为S=sin2θ+(1-cos2θ) …(8分)
=sin(2θ-
)+1 …(10分)
∴2θ-=
,四边形ABCD面积取得最大值
所以当θ=时,四边形ABCD面积取得最大值
+1.…(12分)
如图所示,已知圆O:x2+y2=4,直线m:kx-y+1=0.
(1)求证:直线m与圆O有两个相异交点;
(2)设直线m与圆O的两个交点为A、B,求△AOB面积S的最大值.
正确答案
解析 (1)证明 直线m:kx-y+1=0可化为y-1=kx,
故该直线恒过点(0,1),而(0,1)在圆O:x2+y2=4内部,
所以直线m与圆O恒有两个不同交点.
(2)圆心O到直线m的距离为 d=,而圆O的半径r=2,
故弦AB的长为|AB|=2=2
,
故△AOB面积S=|AB|×d=
×2
×d=
=
.
而d2=,因为1+k2≥1,所以d2=
∈(0,1],
显然当d2∈(0,1]时,S单调递增,所以当d2=1,即k=0时,S取得最大值,
此时直线m的方程为y-1=0.
已知平面直角坐标系xOy中O是坐标原点,A(6,2),B(8,0),圆C是△OAB的外接圆,过点(2,6)的直线为l.
(1)求圆C的方程;
(2)若l与圆相切,求切线方程;
(3)若l被圆所截得的弦长为4,求直线l的方程.
正确答案
解:(1)∵O(0,0),A(6,2),
∴直线OA的方程斜率为=
,
∴线段OA垂直平分线的斜率为﹣,
又线段AO的中点坐标为(3,),
∴线段OA垂直平分线的方程为y﹣=﹣
(x﹣3),即
x+y﹣4
=0①,
又线段OB的垂直平分线为x=4②,
∴将②代入①解得:y=0,
∴圆心C的坐标为(4,0),
又|OC|=4,即圆C的半径为4,
则圆C的方程为:(x﹣4)2+y2=16;
(2)显然切线方程的斜率存在,设切线l的斜率为k,又切线过(2,6),
∴切线l的方程为y﹣6=k(x﹣2),即kx﹣y+6﹣2k=0,
∴圆心到切线的距离d=r,即=4,
解得:k=,
则切线l的方程为:y﹣6=(x﹣2);
(3)当直线l的斜率不存在时,显然直线x=2满足题意;
当直线l的斜率存在时,设斜率为k,又直线l过(2,6),
∴切线l的方程为y﹣6=k(x﹣2),
即kx﹣y+6﹣2k=0,
又弦长为4,半径r=4,
∴圆心到切线的距离d==2,即
=2,
解得:k=﹣,
∴直线l的方程为y﹣6=﹣(x﹣2),
即4x+3y﹣26=0,
综上,直线l的方程为x=2或4x+3y﹣26=0.
已知圆C:x2+y2+2x-4y+3=0.
(1)若不经过坐标原点的直线l与圆C相切,且直线l在两坐标轴上的截距相等,求直线l的方程;
(2)设点P在圆C上,求点P到直线x-y-5=0距离的最大值与最小值.
正确答案
(1)圆C的方程可化为(x+1)2+(y-2)2=2,
即圆心的坐标为(-1,2),半径为,
因为直线l在两坐标轴上的截距相等且不经过坐标原点,
所以可设直线l的方程为 x+y+m=0,
于是有=
,得m=1或m=-3,
因此直线l的方程为x+y+1=0或x+y-3=0;
(2)因为圆心(-1,2)到直线x-y-5=0的距离为=4
,
所以点P到直线x-y-5=0距离的最大值与最小值依次分别为5和3
.
已知曲线C:x2+y2﹣2x﹣4y+m=0.
(1)当m为何值时,曲线C表示圆;
(2)若曲线C与直线x+2y﹣4=0交于M、N两点,且OM⊥ON(O为坐标原点),求m的值.
正确答案
解:(1)由D2+E2﹣4F=4+16﹣4m=20﹣4m>0,解得m<5;
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),
联立直线x+2y﹣4=0与圆的方程x2+y2﹣2x﹣4y+m=0,
消去y,得:5x2﹣8x+4m﹣16=0,
由韦达定理得:
①,
②,
又由x+2y﹣4=0得,
由OM⊥ON得x1x2+y1y2=0,∴,
将①、②代入上式得 ,检验知满足△>0,故
为所求.
已知圆C:x2+(y-1)2=5,直线l:mx-y+1-m=0。
(Ⅰ)求证:对m∈R,直线l与圆C总有两个不同交点;
(Ⅱ)设l与圆C交与不同的两点A、B,求弦AB的中点M的轨迹方程;
(Ⅲ)若定点P(1,1)分弦AB为,求此时直线l的方程。
正确答案
(Ⅰ)证明:圆C:的圆心为C(0,1),半径为
,
∴圆心C到直线:mx-y+1-m=0的距离
,
∴直线与圆C相交,即直线
与圆C总有两个不同交点。
(Ⅱ)解:当M与P不重合时,连结CM、CP,则CM⊥MP,
∴,
设,则
,
化简,得,
当M与P重合时,x=1,y=1也满足上式,
故弦AB中点的轨迹方程是。
(Ⅲ)解:设,
由,得
,
∴,化简得
, ①
又由,消去y,得
, (*)
∴, ②
由①②,解得,
代入(*)式,解得,
∴直线的方程为x-y=0或x+y-2=0。
已知圆C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25及直线l:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4.(m∈R)
(1)证明:不论m取什么实数,直线l与圆C恒相交;
(2)求直线l与圆C所截得的弦长的最短长度及此时直线l的方程.
正确答案
解:(1)要证直线l无论m取何实数与圆C恒相交,
即要证直线l横过过圆C内一点,
方法是把直线l的方程改写成
m(2x+y﹣7)+x+y﹣4=0可知,
直线l一定经过直线2x+y﹣7=0和x+y﹣4=0的交点,
联立两条直线的方程即可求出交点A的坐标,
然后利用两点间的距离公式
求出AC之间的距离d,判断d小于半径5,得证;
(2)根据圆的对称性可得过点A最长的弦是直径,
最短的弦是过A垂直于直径的弦,
所以连接AC,过A作AC的垂线,
此时的直线与圆C相交于B、D,
弦BD为最短的弦,接下来求BD的长,
根据垂径定理可得A是BD的中点,
利用(1)圆心C到BD的距离
其实就是|AC|的长和圆的半径|BC|的长,
根据勾股定理可求出|BD|的长,
求得|BD|的长即为最短弦的长;
根据点A和点C的坐标求出直线AC的斜率,
然后根据两直线垂直时斜率乘积为
﹣1求出直线BD的斜率,
又直线BD过A(3,1),
根据斜率与A点坐标即可写出直线l的方程.
如图,在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C由圆弧C1和圆弧C2相接而成.两相接点M,N均在直线x=5上,圆弧C1的圆心是坐标原点O,半径为r1=13; 圆弧C2过点A(29,0).
(1)求圆弧C2所在圆的方程;
(2)曲线C上是否存在点P,满足PA=PO?若存在,指出有几个这样的点;若不存在,请说明理由;
(3)已知直线l:x﹣my﹣14=0与曲线C交于E、F两点,当EF=33时,求坐标原点O到直线l的距离.
正确答案
解:(1)圆弧 C1所在圆的方程为 x2+y2=169,令x=5,解得M(5,12),N(5,﹣12)
则直线AM的方程为 y﹣6=2(x﹣17),令y=0,得圆弧 C2所在圆的圆心为 (14,0),
又圆弧C2 所在圆的半径为29﹣14=15,所以圆弧C2 的方程为(x﹣14)2+y2=225(x≥5)(2)假设存在这样的点P(x,y),则由PA=PO,得x2+y2+2x﹣29=0
由,解得x=﹣70 (舍去)
由,解得 x=0(舍去),
综上知,这样的点P不存在
(3)因为 EF>r2,EF>r1,所以 E,F两点分别在两个圆弧上,
又直线l恒过圆弧 C2的圆心(14,0),所以
解得,即
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