- 直线与方程
- 共7398题
已知圆E经过点A(2,-3)、B(-2,-5),且圆心在直线x-2y-3=0上.
(1)求圆E的方程;
(2)若直线x+y+m=0与圆E交于P、Q两点,且 EP⊥EQ,求m的值.
正确答案
(1)∵圆心E在直线x-2y-3=0,可设圆心E(2b+3,b ).
由|EA|=|EB|可得 =
,
平方化简可得 5b2+10b+10=5b2+30b+30,
解得 b=-2,故点E(-1,-2).
由两点间距离公式得r2 =|EA|2=10,
所以,圆的方程为(x+1)2+(y+2)2=10.
(2)由题意可得△EPQ为等腰直角三角形,EP=EQ=r=,
设圆心到直线PQ的距离为d,可得 d=,
再由点E(-1,-2),PQ的方程为x+y+m=0,故有 =
,
解得m=3±.
(13分)已知圆C的方程为x2+(y﹣4)2=4,点O是坐标原点.直线l:y=kx与圆C交于M,N两点.
(Ⅰ)求k的取值范围;
(Ⅱ)设Q(m,n)是线段MN上的点,且.请将n表示为m的函数.
正确答案
(Ⅰ)(﹣∞,﹣)∪(
,+∞)(Ⅱ)n=
(m∈(﹣
,0)∪(0,
))
(Ⅰ)将y=kx代入x2+(y﹣4)2=4中,得:(1+k2)x2﹣8kx+12=0(*),
根据题意得:△=(﹣8k)2﹣4(1+k2)×12>0,即k2>3,
则k的取值范围为(﹣∞,﹣)∪(
,+∞);
(Ⅱ)由M、N、Q在直线l上,可设M、N坐标分别为(x1,kx1),(x2,kx2),
∴|OM|2=(1+k2)x12,|ON|2=(1+k2)x22,|OQ|2=m2+n2=(1+k2)m2,
代入=
+
得:
=
+
,
即=
+
=
,
由(*)得到x1+x2=,x1x2=
,
代入得:=
,即m2=
,
∵点Q在直线y=kx上,∴n=km,即k=,代入m2=
,化简得5n2﹣3m2=36,
由m2=及k2>3,得到0<m2<3,即m∈(﹣
,0)∪(0,
),
根据题意得点Q在圆内,即n>0,
∴n==
,
则n与m的函数关系式为n=(m∈(﹣
,0)∪(0,
)).
求经过点,且与圆
相切于点
的圆
的方程,并判断两圆是外切还是内切?
正确答案
解:⑴圆的方程可整理为
直线 ①
直线,可得
,
而设
的中点为
所以可以得到的中垂线的方程为:
②
圆的圆心过直线
和
的中垂线,所以由①②联立得到
即圆
的圆心为
所以所求圆的方程为
⑵因为所求圆过
在圆
外,所以两圆外切
或者,
两圆的半径和为:
所以两圆外切
略
定长为3的线段AB的两端点在抛物线y2=x上移动,记线段AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离,并求此时点M的坐标.
正确答案
设A(x1,y1),B(x2,y2),AB长度为3,
那么x1=y12,x2=y22,(1)
32=(x2-x1)2+(y2-y1)2=(y22-y12)2+(y2-y1)2=(y2-y1)2[(y2+y1)2+1](2)
线段AB的中点M(x,y)到y轴的距离为x==
(
+
)=
[(y1-y2)2+((y1+y2)2+1)-1]≥
[2
-1]
由(2)得x≥(2×3-1)=
,并且当(y1-y2)2=(y1+y2)2+1=3(3)
时x取得最小值x0=
下证x能达到最小值,根据题意不妨设y1>y2,由(3)得
由此解得y1,y2,由(1)解得x1,x2,所以x可取得最小值.
相应的M点纵坐标y0==±
∴M点坐标为(,
)或(
,-
)
在直角坐标系xoy中,直线l的参数方程是(t为参数),在极坐标系(与直角坐标系xoy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴正半轴为极轴)中,圆C的极坐标方程是ρ=2cosθ
(I)求圆C的直角坐标方程;
(II)求圆心C到直线l的距离.
正确答案
(I)由圆ρ=2cosθ得ρ2=2ρcosθ,
∵x=ρcosθ,y=ρsinθ,∴ρ2=x2+y2,
所以圆ρ=2cosθ的直角坐标方程为x2+y2=2x,
(II)圆的方程配方得(x-1)2+y2=1.
由直线l的参数方程为:(t为参数),将t=x代入第二个方程得:
直线l的直角坐标方程2x-y+1=0.
故圆心C(1,0)到直线的距离为d==
,
答:(I)圆C的直角坐标方程是x2+y2-2x=0;
(II)圆心C到直线l的距离d=.
已知直线l1和l2在x轴上的截距相等,且它们的倾斜角互补,又直线l1过点P(-3,3).如果点Q(2,2)到l2的距离为1,求l2的方程.
正确答案
由题意可设直线l2的方程为y=k(x-a),则直线l1的方程为y=-k(x-a).
∵点Q(2,2)到l2的距离为1,
∴=1.(1)
又因为直线l1过点P(-3,3),则3=-k(-3-a).(2)
由(2)得ka=3-3k,代入(1),得=1,∴12k2-25k+12=0.
解k=,
.
则k=时,代入(2)得k=-
,此时直线l2:4x-3y+3=0;
k=时,a=1,此时直线l2:3x-4y-3=0.
所以直线l2的方程为:4x-3y+3=0,或3x-4y-3=0.
已知△ABC中,∠A的平分线所在的直线的方程为2x+y-1=0,顶点B(,
),C(-1,1),
求:(1)顶点A的坐标;
(2)△ABC的面积.
正确答案
(1)设C点关于直线2x+y-1=0的对称点为D(x,y),
则有,
解得,所以点D的坐标是(
,
),
所以直线AB的方程是7x+y-6=0,
再与方程2x+y-1=0联立解得点A的坐标为(1,-1);
(2)求得|AB|=,由点到直线的距离公式求得C点到AB的距离等于
,
所以△ABC的面积等于.
已知圆C:x2+y2-4x-6y+9=0.
(I)若点Q(x,y)在圆C上,求x+y的最大值与最小值;
(II)已知过点P(3,2)的直线l与圆C相交于A、B两点,若P为线段AB中点,求直线l的方程.
正确答案
圆C:(x-2)2+(y-3)2=4,∴圆心C(2,3),半径r=2,
(I)设 x+y=d,则由圆心到直线x+y=d 的距离等于半径得 =2⇒d=5±2
,
∴x+y最大值为5+2,最小值5-2
.
(II)依题意知点P在圆C内,若P为线段AB中点时,则CP⊥AB,∵kCP=-1,∴kAB=1,
由点斜式得到直线l的方程:y-2=x-3,即 x-y-1=0.
已知点M到双曲线-
=1的左、右焦点的距离之比为2:3.
(1)求点M的轨迹方程;
(2)若点M的轨迹上有且仅有三个点到直线y=x+m的距离为4,求实数m的值.
正确答案
(1)双曲线-
=1的左、右焦点为F1(-5,0),F2(5,0).…(1分)
设点M(x,y),则=
,即
=
. …(3分)
化简得点M的轨迹方程为x2+y2+26x+25=0. …(7分)
(2)点M的轨迹方程即为(x+13)2+y2=144,它表示以(-13,0)为圆心,12为半径的圆. …(9分)
因为圆上有且仅有三点到直线y=x+m的距离为4,
所以圆心到直线y=x+m的距离为8,即=8. …(12分)
解得 m=13±8. …(14分)
正确答案
(选做题)在A、B、C、D四小题中只能选做2题,每小题10分,共计20分.请在答卷纸指定区域内作答.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
(B)(选修4-2:矩阵与变换)
二阶矩阵M有特征值λ=8,其对应的一个特征向量e=,并且矩阵M对应的变换将点(-1,2)变换成点(-2,4),求矩阵M2.
(C)(选修4-4:坐标系与参数方程)
已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点,极轴与x轴的正半轴重合,曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=3,直线l的参数方程为(t为参数,t∈R).试在曲线C上一点M,使它到直线l的距离最大.
正确答案
(B)设M=,则由
=
,得
,
即a+b=8,c+d=8.
由=
,得
=
,
从而-a+2b=-2,-c+2d=4.
由a+b=8,-a+2b=-2,c+d=8,-c+2d=4解得a=6,b=2,c=4,d=4
∴M=,M2=
=
.
(C)由曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=3,
可得C的普通方程是x2+3y2=3,
即+y2=1.
由直线l的参数方程为(t为参数,t∈R)消去参数td得
直线l的普通方程是x+y-
=0.
设点M的坐标是(cosθ,sinθ),则点M到直线l的距离是
d==
.
当sin(θ+)=-1时,
即θ+=2kπ+
,k∈Z,解得θ=2kπ+
,k∈Zd取得最大值,
此时cosθ=-
,sinθ=-
,
综上,点M的坐标是(-,-
)时,M到直线l的距离最大.
已知半径为5的圆的圆心在轴上,圆心的横坐标是整数,且与直线
相切.
求:(1)求圆的方程;
(2)设直线与圆相交于
两点,求实数
的取值范围;
(3)在(2)的条件下,是否存在实数,使得过点
的直线
垂直平分弦
?
若存在,求出实数的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)设圆心为(
),利用直线与圆相切的位置关系,根据点到直线的距离公式列方程解得
的值,从而确定圆的方程;
(2)直线与圆交于不同的两点,利用圆心到直线的距离小于圆的半径列不等式从而解出实数
的取值范围;
(3)根据圆的几何性质,垂直平分弦的直线必过圆心,从而由两点确定直线
的斜率,进一步由两直线垂直的条件确定实数
的值.
试题解析:(1)设圆心为(
).
由于圆与直线相切,且半径为
,所以,
,
即.因为
为整数,故
.
故所求的圆的方程是.
(2)直线即
.代入圆的方程,消去
整理,得
.由于直线
交圆于
两点,
故,即
,解得
,或
.
所以实数的取值范围是
.
(3)设符合条件的实数存在,由(2)得
,则直线
的斜率为
,
的方程为
,即
.
由于垂直平分弦
,故圆心
必在
上.
所以,解得
.由于
,
所以存在实数,使得过点
的直线
垂直平分弦
.
在平面直角坐标系xOy中,曲线y=x2-2x-3与坐标轴的交点都在圆C上.
(1)求圆C的方程;
(2)若直线x+y+a=0与圆C交于A,B两点,且AB=2,求实数a的值.
正确答案
(1)x2+y2-2x+2y-3=0(2)
试题分析:(1)曲线y=x2-2x-3与坐标轴的交点有三个交点,本题就是求过三个点的圆的方程,因此设圆方程的一般式x2+y2+Dx+Ey+F=0,若从图形看,则圆的方程又可设成x2+y2-2x+Ey-3=0,再利用过点求出
(2)先将圆的一般式化为标准式:
,明确圆心和半径,涉及圆的弦长问题,利用由半径、半弦长、圆心到弦所在直线距离构成的直角三角形,列等量关系:
试题解析:(1)曲线与y轴的交点是(0,-3).令y=0,得x2-2x-3=0,解得x=-1或x=3.
即曲线与x轴的交点是(-1,0),(3,0). 2分
设所求圆C的方程是x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则,解得D=-2,E=2,F=-3.
所以圆C的方程是x2+y2-2x+2y-3=0. 5分
(2)圆C的方程可化为,
所以圆心C(1,-1),半径. 7分
圆心C到直线x+y+a=0的距离,由于
所以,解得
. 10分
如图,已知是椭圆
的右焦点;圆
与
轴交于
两点,其中
是椭圆
的左焦点.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设圆与
轴的正半轴的交点为
,点
是点
关于
轴的对称点,试判断直线
与圆
的位置关系;
(3)设直线与圆
交于另一点
,若
的面积为
,求椭圆
的标准方程.
正确答案
(1);(2)相切;(3)
.
试题分析:(1)将点代入圆
的方程,得出
与
的等量关系,进而求出椭圆
的离心率;(2)先求出点
、
的坐标,进而求出直线
的斜率,通过直线
的斜率与直线
的斜率的乘积为
,得到
,进而得到直线
与圆
的位置关系;(3)通过
为
的中位线得到
与
的面积,从而求出
的值,进而求出
与
的值,从而确定椭圆
的标准方程.
试题解析:(1)圆
过椭圆
的左焦点,把
代入圆
的方程,得
,
故椭圆的离心率
;
(2)在方程中令
得
,可知点
为椭圆的上顶点,
由(1)知,,故
,
,故
,
在圆的方程中令
可得点
坐标为
,则点
为
,
于是可得直线的斜率
,而直线
的斜率
,
,
直线
与圆
相切;
(3)是
的中线,
,
,从而得
,
,
椭圆的标准方程为
.
已知直线l:X-y+1=0,⊙O:x2+y2=2上的任意一点P到直线l的距离为d.当d取得最大时对应P的坐标(m,n),设g(x)=mx+-2lnx.
(1)求证:当x≥1,g(x)≥0恒成立;
(2)讨论关于x的方程:mx+-g(x)=2x3-4ex2+tx根的个数.
正确答案
(1)由题意得P(1,-1),
∴m=1,n=-1∴g(x)=mx+-2lnx=x-
-2lnx
∴g′(x)=1+-
=
=
≥0,
∴g(x)在[1,+∞)是单调增函数,
∴g(x)≥g(1)=1-1-2ln1=0对于x∈[1,+∞)恒成立.
(2)方程mx+-g(x)=2x3-4ex2+tx;
∴2lnx=2x3-4ex2+tx
∵x>0,∴方程为=2x2-4ex+t
令L(x)=,H(x)=2x2-4ex+t,
∵L′(x)=2,当x∈(0,e)时,L′(x)≥0,
∴L′(x)在(0,e]上为增函数;x∈[e,+∞)时,L′(x)≤0,
∴L′(x)在[0,e)上为减函数,
当x=e时,L(x)max=L(e)=
H(x)=2x2-4ex+t=2(x-e)2+t-2e2,
∴可以分析①当t-2e2>,即t>2e2+
时,方程无解.
②当t-2e2=,即t=2e2+
时,方程有一个根.
③当t-2e2<,即t<2e2+
时,方程有两个根.
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