- 直线、圆的位置关系
- 共2039题
已知圆C:x2+y2﹣2x+4y﹣4=0,是否存在斜率为1的直线l,使l被圆C截得的弦长AB为直径的圆过原点,若存在求出直线的方程,若不存在说明理由.
正确答案
解:圆C化成标准方程为(x﹣1)2+(y+2)2=9,
假设存在以AB为直径的圆M,圆心M的坐标为(a,b).
∵CM⊥l,即kCMkl=
×1=﹣1
∴b=﹣a﹣1
∴直线l的方程为y﹣b=x﹣a,即x﹣y﹣2a﹣1=0
∴|CM|2=()2=2(1﹣a)2∴|MB|2=|CB|2﹣|CM|2=﹣2a2+4a+7
∵|MB|=|OM|
∴﹣2a2+4a+7=a2+b2,得
a=﹣1或,b=2
当a=时,b=﹣
,此时直线l的方程为x﹣y﹣4=0
当a=﹣1时,b=0,此时直线l的方程为x﹣y+1=0
故这样的直线l是存在的,方程为x﹣y﹣4=0或x﹣y+1=0.
已知圆C:x2+y2-2x+4y-4=0,是否存在斜率为1的,使直线l被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点,若存在求出直线l的方程,若不存在说明理由。
正确答案
解:圆C化成标准方程为,
假设存在以AB为直径的圆M,圆心M的坐标为(a,b),
由于CM⊥ l,∴kCM×kl= -1,
∴kCM=,即a+b+1=0,得b=-a-1, ①
直线l的方程为y-b=x-a,即x-y+b-a=0,CM=,
∵以AB为直径的圆M过原点,
∴|MA|=|MB|=|OM|,,
,
∴,②
把①代入②得,,∴
或a=-1,
当时,
,此时直线的方程为x-y-4=0;
当a=-1时,b=0,此时直线l的方程为x-y+1=0;
故这样的直线l是存在的,方程为x-y-4=0 或x-y+1=0。
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y=x+1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),
∵OM⊥ON,
∴x1x2+y1y2=0,
又y=x+1,
∴x1x2+y1y2=x1x2+(x1+1)(x2+1)=0,
∴2x1x2+(x1+x2)+1=0③,
将直线方程y=x+1与曲线C:x2+y2﹣2x﹣4y+m=0,
联立并消去y得:2x2﹣4x+m﹣3=0,
由韦达定理得:x1+x2=2①,x1x2= ②,
将①、②代入③得:4+ +1=0,则m=﹣7.
已知椭圆的标准方程为,且c=1,如果直线:3x-2y=0与椭圆的交点在x轴上的射影恰为椭圆的焦点,
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆在第一象限内的交点为P,F是椭圆的右焦点,若直线4x+3y+m=0与以PF为直径的圆相切,求实数m的值;
(3)设M是椭圆上任意一点,F是椭圆的一个焦点,试探究以椭圆长轴为直径的圆O与以MF为直径的圆的位置关系。
正确答案
解:(1)直线3x-2y=0 与椭圆的一个交点的坐标为,
代入椭圆方程得:,
又c=1,,
解得:a=2,,
所以,椭圆的标准方程为。
(2)由(1)知,F(1,0),
则以PF为直径的圆的方程为,
圆心坐标为,半径为
;
当直线4x+3y+m=0与圆相切时,
则,解得m=-10或
;
(3)设F′是椭圆的另一个焦点,则有,
以MF为直径的圆的圆心为N,半径为,
又圆O的半径为a,
所以两圆圆心之间的距离是,故两圆内切。
已知圆C:,直线
:
,
与圆C交于A、B两点,点M(0,b)且MA⊥
MB。
(1)当b=1时,求k的值;
(2)当时,求k的取值范围。
正确答案
解:联立,
整理,得,
由Δ>0,得k>0,
设,
,
由韦达定理,得,
,
由MA⊥MB,得,
即,
(1)当b=1时,解得k=1;
(2),
化简,得,
,
∴,解得:
或
,
所以,k的取值范围是。
已知圆C:(θ为参数)和直线l:
(其中为参数,α为直线的倾斜角),如果直线与圆C有公共点,求α的取值范围.
正确答案
∵直线l的参数方程为l:(t为参数,α为直线l的倾斜角),
消去参数t化为普通方程为tanα•x-y-2tanα+=0.
圆C:(θ为参数),化为直角坐标方程为(x-1)2+y2=1,
表示以C(1,0)为圆心,以1为半径的圆.
根据圆心C到直线的距离d=≤1,
解得tanα≥.
再由倾斜角α∈[0,π) 可得,≤α<
,
故α的取值范围为[,
).
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)直线方程l:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4,
可以改写为m(2x+y﹣7)+x+y﹣4=0,
所以直线必经过直线2x+y﹣7=0和x+y﹣4=0的交点.
由方程组解得
即两直线的交点为A(3,1),
又因为点A(3,1)与圆心C(1,2)的距离,
所以该点在C内,故不论m取什么实数,直线l与圆C恒相交.
(2)连接AC,当直线l是AC的垂线时,此时的直线l与圆C相交于B、D.
BD为直线l被圆所截得的最短弦长.
此时,,
所以.即最短弦长为
.
又直线AC的斜率,
所以直线BD的斜率为2.
此时直线方程为:y﹣1=2(x﹣3),即2x﹣y﹣5=0.
已知圆C:x2+y2+2x-4y+3=0.若圆C的切线在x轴和y轴上截距相等,求切线的方程.
正确答案
圆C:x2+y2+2x-4y+3=0即(x+1)2+(y-2)2=2,表示圆心为C(-1,2),半径等于的圆.
设斜率为-1的切线方程为x+y-a=0,设过原点的切线方程为kx-y=0,则圆心C到切线的距离等于半径,
由圆心到切线的距离等于半径可得 =
,求得a=-1或3.
由=
,求得k=2±
,
故所求的切线的方程为x+y-3=0,x+y+1=0,y=(2±)x.
已知过点P(﹣2,﹣2)作圆x2+y2+Dx﹣2y﹣5=0的两切线关于直线x﹣y=0对称,设切点分别有A、B,求直线AB的方程.
正确答案
解:由题意可知,圆的圆心在直线x﹣y=0上,或在过P(﹣2,﹣2)
且与直线x﹣y=0垂直的直线上,圆的圆心坐标为(﹣,1),
(1)若圆心在直线x﹣y=0上,
则﹣﹣1=0,解得D=﹣2,
此时圆的方程为:x2+y2﹣2x﹣2y﹣5=0①;
又以(1,1),(﹣2,﹣2)为直径的圆的方程为:
(x﹣1)(x+2)+(y﹣1)(y+2)=0,
即x2+y2+x+y﹣4=0②,
∴由①②可得故直线AB方程为:3x+3y+1=0;
(2)若圆心在过P(﹣2,﹣2)且与直线x﹣y=0垂直的直线上,
则圆心所在的直线l?的方程为:y﹣(﹣2)=﹣[x﹣(﹣2)],
即x+y+4=0,
∵圆心坐标(﹣,1),故﹣
+1+4=0,
解得D=10,故圆心坐标为(﹣5,1),
∴圆的方程为:x2+y2+10x﹣2y﹣5=0,
即(x+5)2+(y﹣1)2=21,
而得点P(﹣2,﹣2)在圆内,故无切线方程;
综上所述,直线AB的方程为:3x+3y+1=0.
已知圆M的方程为x2+(y-2)2=1,直线l的方程为x-2y=0,点P在直线l上,过点P作圆M的切线PA,PB,切点为A,B。
(1)若∠APB=60°,求线段AB的长;
(2)当∠APB最大时,求点P的坐标;
(3)求证:经过A、P、M三点的圆必过定点,并求出所有定点的坐标。
正确答案
解:(1)由题意知,△PAB为等边三角形,所以线段AB的长就是切线长PA,
法一:∵∠APB=60°,由题可知MP=2,
∴;
法二:∵∠APB=60°,
∴等腰三角形MAB中,∠AMB=120°
而半径MA=1,
∴;
(2)记∠APB=2θ,则在直角三角形MAP中,有,
当∠APB最大时,有MP最小,此时MP垂直于直线直线l:x-2y=0,
设P(2m,m),
∵M(0,2),
∴,
∴,
∴点P坐标为;
(3)设P(2m,m),MP的中点,因为PA是圆M的切线,
所以经过A,P,M三点的圆是以Q为圆心,以MQ为半径的圆,
故其方程为:
化简得:,
此式是关于m的恒等式,
故解得
或
,
所以经过A,P,M三点的圆必过定点(0,2)或(1,1)。
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