- 直线与方程
- 共7398题
在平面直角坐标系中,已知圆
的圆心为
,过点
且斜率为
的直线与圆
相交于不同的两点
.
(Ⅰ)求的取值范围;
(Ⅱ)以OA,OB为邻边作平行四边形OADB,是否存在常数,使得直线OD与PQ平行?如果存在,求
值;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)先设出直线的方程,由直线与圆有两个不同的交战,故联立圆方程可得得一元二次方程,由判别式大于0可得K的取值范围为;(Ⅱ)没有符合题意的常数
,理由见解析.
试题分析:(Ⅰ);(Ⅱ)由向量加减法,可利用向量处理,设
,则
,由
与
共线等价于
,然后由根与系数关系可得
,由(Ⅰ)知
,故没有符合题意的常数
.注意运用向量法和方程的思想.
试题解析:(Ⅰ)圆的方程可写成,所以圆心为
,
过且斜率为
的直线方程为
.
代入圆方程得,整理得
. ①
直线与圆交于两个不同的点等价于
,
解得,即
的取值范围为
.
(Ⅱ)设,则
,
由方程①, ②
又. ③
而.
所以与
共线等价于
,
将②③代入上式,解得
由(Ⅰ)知,故没有符合题意的常数
.
过点作一条直线和
分别相交于
两点,试求
的最大值。(其中
为坐标原点)
正确答案
6
过点作一圆与
轴、
轴分别相切于点A、B,且使点
在优弧AB上,则圆的方程为,于是过点
作圆的切线和
轴、
轴分别相交于
两点,圆为
的内切圆,故
若过点的直线
不和圆相切,则作圆的平行于
的切线和
轴、
轴分别相交于
两点,则
。由折线
的长大于
的长及切线长定理,得
所以,
的最大值为6。
设圆O:x2+y2=4,O为坐标原点
(I)若直线l过点P(1,2),且圆心O到直线l的距离等于1,求直线l的方程;
(II)已知定点N(4,0),若M是圆O上的一个动点,点P满足=
(
+
),求动点P的轨迹方程.
正确答案
(I)(1)当过点P(1,2)的直线l与x轴垂直时,
此时圆心O到直线l的距离等于1,
所以x=1为所求直线方程.
(2)当过点P(1,2)且与x轴不垂直时,可设所求直线方程为y-2=k(x-1),
即:kx-y-k+2=0,由题意有=1,解得k=
,
故所求的直线方程为y-2=(x-1),即3x-4y+5=0.
综上,所求直线方程为x=1或3x-4y+5=0.
(II):设点P(x,y),M(x0,y0),则=(x,y),
=(x0,y 0)
因为N(4,0)
所以=(4,0)
因为=
(
+
),
所以(x,y)=[(4,0)+(x0,y0)]
即,即
又x02+y02=4,∴(2x-4)2+4y2=4,
即:(x-2)2+y2=1.
故动点P的轨迹方程:(x-2)2+y2=1.
已知圆C:x2+(y-3)2=4,一动直线l过A(-1,0)与圆C相交于P、Q两点,
M是PQ中点,l与直线m:x+3y+6=0相交于N.
(1)求证:当l与m垂直时,l必过圆心C;
(2)当PQ=2时,求直线l的方程;
(3)探索·
是否与直线l的倾斜角有关?若无关,请求出其值;若有关,请说明理由.
正确答案
(1)见解析(2)x=-1或4x-3y+4=0.(3)-5
(1)证明:∵l与m垂直,且km=-,
∴kl=3.又kAC=3,所以当l与m垂直时,l的方程为y=3(x+1),l必过圆心C.
(2)解:①当直线l与x轴垂直时,易知x=-1符合题意.②当直线l与x轴不垂直时,设直线l的方程为y=k(x+1),即kx-y+k=0.因为PQ=2,所以CM=
=1,则由CM=
=1,得k=
,∴直线l:4x-3y+4=0.从而所求的直线l的方程为x=-1或4x-3y+4=0.
(3)解:∵CM⊥MN,∴·
=(
+
)·
=
·
+
·
=
·
.
①当l与x轴垂直时,易得N,则
=
.又
=(1,3),∴
·
=
·
=-5;②当l的斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x+1),则由
得N,则
=
.
∴·
=
·
=
=-5.
综上,·
与直线l的斜率无关,且
·
=-5.
另解:连结CA并延长交m于点B,连结CM,CN,由题意知AC⊥m,又CM⊥l,∴四点M、C、N、B都在以CN为直径的圆上,由相交弦定理,得·
=-|AM|·|AN|=-|AC|·|AB|=-5.
直线ax+by=1与圆x2+y2=1相交于A,B两点(其中a,b是实数),且△AOB是直角三角形(O是坐标原点),则点P(a,b)与点(0,1)之间距离的最小值为________.
正确答案
-1
根据题意画出图形,如图所示,
过点O作OC⊥AB于C,因为△AOB为等腰直角三角形,所以C为弦AB的中点,又|OA|=|OB|=1,根据勾股定理得|AB|=,∴|OC|=
|AB|=
.
∴圆心到直线的距离为=
,即2a2+b2=2,即a2=-
b2+1≥0.
∴-≤b≤
.则点P(a,b)与点(0,1)之间距离d=
=
=
.
设f(b)=b2-2b+2=
(b-2)2,此函数为对称轴为x=2的开口向上的抛物线,∴当-
≤b≤
<2时,函数为减函数.
∵f()=3-2
,∴d的最小值为
=
=
-1
已知动点到定点
与到定点
的距离之比为
.
(1)求动点的轨迹C的方程,并指明曲线C的轨迹;
(2)设直线,若曲线C上恰有三个点到直线
的距离为1,求实数
的值。
正确答案
(1);(2)
或
.
试题分析:(1)根据题意列式计算;(2)直线,若曲线C上恰有三个点到直线
的距离为1,说明圆心到此直线的距离也为
,列式计算即可.
试题解析:(1)根据题意有,化简整理得
;6分
(2) 直线,若曲线C上恰有三个点到直线
的距离为1,说明圆心到此直线的距离也为
,因为由(1)得出的圆的方程为圆心坐标为
,所以
解得
或
12分
已知△ABC中,∠ABC=90°,BC=3,AC=4,P是AB上的点,求点P到AC、BC的距离乘积的最大值.
正确答案
∵∠ABC=90°,BC=3,AC=4,P是AB上的点,依题意,作图如下:
BC在x轴上,B点与原点O重合,点A(0,b)在y轴正半轴上,
依题意知,b==
,
设点P(0,m)(0<m<),
∵直线AC的方程为+
=1,即
x+3y-3
=0,
∴点P(0,m)到直线x+3y-3
=0的距离(即点P(0,m)到AC的距离)d=
=
|m-
|=
(
-m),
又点P(0,m)到BC的距离为m,
∴点P到AC、BC的距离乘积f(m)=m•(
-m)≤
•(
m+(
7
-m)
2
)2=•
=
(当且仅当m=
时取“=”).
∴点P到AC、BC的距离乘积的最大值为.
求经过点P(1,2)的直线,且使A(2,3),B(0,-5)到它的距离相等的直线方程.
正确答案
(1)x=1显然符合条件;
(2)当A(2,3),B(0,-5)在所求直线同侧时,得到直线AB与所求的直线平行,kAB=4,所以所求的直线斜率为4,
∴y-2=4(x-1),化简得:4x-y-2=0,
所以满足条件的直线为4x-y-2=0,或x=1
已知点P(x,y)是直线kx+y+4=0(k>0)上一动点,PA,PB是圆C:x2+y2-2y=0的两条切线,A,B为切点,若四边形PACB的最小面积是2,则k的值为________.
正确答案
2
圆C的方程可化为x2+(y-1)2=1,因为四边形PACB的最小面积是2,且此时切线长为2,故圆心(0,1)到直线kx+y+4=0的距离为,即
=
,解得k=±2,又k>0,所以k=2.
已知半径为1的定圆⊙P的圆心P到定直线的距离为2,Q是
上一动点,⊙Q与⊙P相外切,⊙Q交
于M、N两点,对于任意直径MN,平面上恒有一定点A,使得∠MAN为定值。求∠MAN的度数。
正确答案
60°
以为x轴,点P到
的垂线为y轴建立如图所示的直角坐标系,设Q的坐标为(x, 0),点A(k, λ),⊙Q的半径为r,则:M(x-r, 0), N(x+r, 0), P(2, 0), PQ=
=1+r。所以x=±
, ∴tan∠MAN=
,令2m=h2+k2-3,tan∠MAN=
,所以m+r
k
=nhr,∴m+(1-nh)r=
,两边平方,得:m2+2m(1-nh)r-(1-nh)2r2=k2r2+2k2r-3k2,因为对于任意实数r≥1,上式恒成立,所以
,由(1)(2)式,得m="0," k=0,由(3)式,得n=
。由2m=h2+k2-3得h=±
,所以tan∠MAN=
=h=±
。所以∠MAN=60°或120°(舍)(当Q(0, 0), r=1时∠MAN=60°),故∠MAN=60°。
已知正方形的中心为直线2x-y+2=0,x+y+1=0的交点,正方形一边所在的直线方程为x+3y-5=0,求正方形其他三边的方程.
正确答案
先求得直线2x-y+2=0,x+y+1=0的交点A(-1,0),
设与一边所在的直线 x+3y-5=0 平行的边所在的直线方程为x+3y+m=0 (m≠-5),设与一边所在的直线 x+3y-5=0 垂直的边所在的直线方程为 3x-y-n=0,
由于正方形的中心A(-1,0)到 x+3y-5=0 的距离等于 =
,
故A到其它三边的距离也等于.
有=
,
=
,
∴m=7,n=9或n=-3.
故其它三边所在的直线方程为x+3y+7=0,3x-y+9=0,3x-y-3=0.
如图,直线l过点P(0,1),夹在两已知直线l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0之间的线段AB恰被点P平分.
(1)求直线l的方程;
(2)设点D(0,m),且AD∥l1,求:△ABD的面积.
正确答案
(1)∵点B在直线l1:2x+y-8=0上,可设B(a,8-2a),
又P(0,1)是AB的中点,
∴A(-a,2a-6),
∵点A在直线l2:x-3y+10=0上,
∴-a-3(2a-6)+10=0,
解得a=4,即B(4,0).
故直线l的方程是x+4y-4=0;
(2)由(1)知A(-4,2),
又AD∥l1,则kAD==-2,
∴m=-6,则D(0,-6).
点A到直线l1的距离d==
,
|AD|==4
,
∴S△ABD=|AD|•d=
•4
•
=28.
已知点A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2≠0)是抛物线y2=2px(p>0)上的两个动点,O是坐标原点,且OA⊥OB,设圆C的方程为x2+y2-(x1+x2)x-(y1+y2)y=0.
(1)证明:圆C是以线段AB为直径的圆;
(2)当圆心C到直线x-2y=0的距离的最小值为时,求P的值.
正确答案
(1)证明:因为OA⊥OB,∴x1x2+y1y2=0①
设点M(x,y)是以线段AB为直径的圆上的任意一点,则•
=0
即(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0
展开上式并将 ①代入得x2+y2-(x1+x2)x-(y1+y2)y=0
故圆C是以线段AB为直径的圆;
(2)设圆C的圆心为C(x,y),
则x=,y=
∵y12=2px1,y22=2px2(p>0),
∴x1x2=
又∵x1x2+y1y2=0
∴x1x2=-y1y2
∴-y1y2=
∴y1y2=-4p2
∴x==
(y12+y22)
=(y12+y22+2y1y2)-
=(y2+2p2)
∴圆心的轨迹方程为:y2=px-2p2
设圆心C到直线x-2y=0的距离为d,则d==
≥
∴当y=p时,d有最小值
∴=
∴p=5.
(本题满分16分)在平面直角坐标系中,已知圆
:
,圆
:
(
,且
).
(1)设为坐标轴上的点,满足:过点P分别作圆
与圆
的一条切线,切点分别为
、
,使得
,试求出所有满足条件的点
的坐标;
(2)若斜率为正数的直线平分圆
,求证:直线
与圆
总相交.
正确答案
(1)或
(2)见解析
(1)设点的坐标为
,圆
与圆
的半径分别为
,
由题意得,
即 3分
化简得, 5分
因为为坐标轴上的点,
所以点的坐标为
或
. 7分
(2)依题意可设直线的方程为:
,
,化简得
,
则圆心到直线
的距离为
,
又圆的半径为
, 10分
所以,“直线与圆
总相交”等价于
“,且
,
,
即 ①,” 12分
记,整理得
,
当时,
;
当时,判别式
,解得
;
综上得,
的最小值为1, 14分
所以,①式,即证. 16分
【命题意图】本题考查直线与圆知识 ,意在考查运算求解能力,数学综合论证能力.
在平面直角坐标系中,已知点
在圆
内,动直线
过点
且交圆
于
两点,若△ABC的面积的最大值为
,则实数
的取值范围为 .
正确答案
试题分析:圆的标准方程为
,首先由点
在圆内,则
,解得
,又
,由题意存在
,此时圆心
到直线
的距离
,因此总是等价于过
点的直线中有一条与圆心
的距离
为4,显然
,所以
,解得
或
,因此
的取值范围是
或
.
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