- 圆与方程
- 共4684题
在曲线y=1-x2(x≥0,y≥0)上找一点(x0,y0),过此点作一切线与x轴、y轴围成一个三角形.
(1)求三角形面积S的最小值及相应的x0;
(2)当三角形面积达到最小值时,求此三角形的外接圆方程.
正确答案
(1)y'=-2x,则过点(x0,y0)的切线方程为y-(1-x02)=-2x0(x-x0),
与x、y轴围成的三角形面积为S=f(x0)=(
+2x0+
),
则S′=(3
+2-
),令S'=0得x0=
当x∈(0,)时,S'<0,f(x0)单调递减; 当x∈(
,1)时,S'>0,f(x0)单调递增.
∴S的最小值为,此时x0=
(7分)
(2)当三角形面积最小时,切线方程为y=-x+
,切线与x、y轴的交点分别为A(
,0)、B(0,
),
∴此三角形的外接圆圆心为(,
),半径为
,
∴所求外接圆方程(x-)2+(y-
)2=
(12分)
已知函数g(x)是f(x)=x2(x>0)的反函数,点M(x0,y0)、N(y0,x0)分别是f(x)、g(x)图象上的点,l1、l2分别是函数f(x)、g(x)的图象在M,N两点处的切线,且l1∥l2.
(Ⅰ)求M、N两点的坐标;
(Ⅱ)求经过原点O及M、N的圆的方程.
正确答案
(Ⅰ)因为f(x)=x2(x>0),所以g(x)=(x>0).
从而f'(x)=2x,g′(x)=.
所以切线l1,l2的斜率分别为k1=f'(x0)=2x0,k2=g′(y0)=.
又y0=x02(x0>0),所以k2=.
因为两切线l1,l2平行,所以k1=k2.
因为x0>0,
所以x0=.
所以M,N两点的坐标分别为(,
),(
,
).
(Ⅱ)设过O、M、N三点的圆的方程为:x2+y2+Dx+Ey+F=0.
因为圆过原点,所以F=0.因为M、N关于直线y=x对称,所以圆心在直线y=x上.
所以D=E.
又因为M(,
)在圆上,
所以D=E=-.
所以过O、M、N三点的圆的方程为:x2+y2-x-
y=0.
设函数f(x)=﹣x3+3x+2分别在x1、x2处取得极小值、极大值.xOy平面上点A、B的坐标分别为(x1,f(x1))、(x2,f(x2)),该平面上动点P满足,点Q是点P关于直线y=2(x﹣4)的对称点.求
(I)求点A、B的坐标;
(II)求动点Q的轨迹方程.
正确答案
解:(Ⅰ)令f '(x)=(﹣x3+3x+2)'=﹣3x2+3=0
解得x=1或x=﹣1 当x<﹣1时,f'(x)<0,
当﹣1<x<1时,f'(x)>0,
当x>1时,f '(x)<0
所以,函数在x=﹣1处取得极小值,在x=1取得极大值,
故x1=﹣1,x2=1,f(﹣1)=0,f(1)=4
所以,点A、B的坐标为A(﹣1,0),B(1,4).
(Ⅱ)设p(m,n),Q(x,y),
,
所以 ,又PQ的中点在y=2(x﹣4)上,
所以 消去m,n 得(x﹣8)2+(y+2)2=9
已知实数x、y满足x2+y2+2x-2y=0,求x+y的最小值.
正确答案
原方程为(x+1)2+(y-)2=4表示一个圆的方程,
可设其参数方程为x=-1+2cosθ,y=+2sinθ(θ为参数,0≤θ<2π),
则x+y=-1+2(sinθ+cosθ)=
-1+2
sin(θ+
),
当θ=,即x=-1-
,y=
-
时,
x+y的最小值为-1-2
.
已知在函数f(x)=sin
图象上,相邻的一个最大值点与一个最小值点恰好在x2+y2=R2上,则f(x)的最小正周期为______.
正确答案
∵f(x)=sin
,
∴其周期T==2R,
又(R,
)与(-
,-
)为函数f(x)=
sin
图象上相邻的一个最大值点与一个最小值点,
由题意得:(R,
)与(-
,-
)为x2+y2=R2上的点,
∴+3=R2,
∴R2=4,
∴R=2.
∴f(x)的最小正周期为4.
故答案为:4.
已知O为坐标原点,点A(2,1),B(1,2),对于k∈N*有向量=k
+
,
(1)试问点Pk是否在同一条直线上,若是,求出该直线的方程;若不是,请说明理由;
(2)是否在存在k∈N*使Pk在圆x2+(y-2)2=5上或其内部,若存在求出k,若不存在说明理由.
正确答案
(1)点Pk(k∈N*)在同一条直线上,直线方程为y=2x-3.
证明如下:设Pk(xk,yk),则(xk,yk)=k(1,2)+(2,1),
∴,
∴yk=2xk-3.
∴点Pk在直线y=2x-3上.
(2)由圆x2+(y-2)2=5的圆心(0,2)到直线y=2x-3的距离为=
=r,
可知直线与圆相切,∴直线与圆及内部最多只有一个公共点.
联立解得
.
∴切点的坐标为:(2,1),此时k=0不满足题意,所以不存k∈N*满足题意.
已知定点Q(0,5)和圆C:(x+2)2+(y-6)2=42.
(1)若直线l过Q点且被圆C截得的线段长为4,求直线l的方程;
(2)求过Q点的圆C的弦的中点P的轨迹方程,并指出其轨迹是什么?
正确答案
(1)1°当直线l斜率不存在时,容易知x=0符合题意;…2
2°当直线l斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+5,交圆于AB两点,取AB中点M,连接CM,则CM⊥AB,
∵|AB|=4,r=4,
∴|CM|=2,…4
则由|CM|==2得:k=
,故直线l的方程为3x-4y+5=0,…6
∴直线l的方程为:x=0或3x-4y+5=0;…7
(2)设弦中点P(x,y),由题意得:CP⊥QP,…8
∴•
=0,而
=(x+2,y-6),
=(x,y-5)…10
∴•
=x(x+2)+(y-6)(y-5)=0,化简整理得:x2+y2+2x-11y+30=0,…11
∴点P的轨迹方程为::x2+y2+2x-11y+30=0,((x+2)2+(y-6)2<16)…13
∴点P的轨迹是以为(-1,)为圆心,
为半径的圆,在圆(x+2)2+(y-6)2=16的内部的一段弧…14
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l被圆所截得的弦长为4
.
(1)求圆C的方程及直线l的方程;
(2)设圆N的方程(x-4-7cosθ)2+(y-7sinθ)2=1,(θ∈R),过圆N上任意一点P作圆C的两条切线PE,PF,切点为E,F,求•
的最大值.
正确答案
(1)因为A(6,2),B(8,0),所以△OAB为以OB为斜边的直角三角形,
所以圆C:(x-4)2+y2=16
①斜率不存在时,l:x=2被圆截得弦长为4,所以l:x=2适合
②斜率存在时,设l:y-6=k(x-2)即kx-y+6-2k=0
因为被圆截得弦长为4,所以圆心到直线距离为2,所以
=2
∴k=-
∴l:y-6=-(x-2),即4x+3y-26=0
综上,l:x=2或4x+3y-26=0
(2)设∠ECF=2a,
则•
=|
|•|
|•cos2α=16cos2α=32cos2α-16.
在Rt△PCE中,cosα==
,由圆的几何性质得|PC|≥|NC|-1=7-1=6,
所以cosα≤,
由此可得•
≤-
,则
•
的最大值为-
.
已知圆C的中心在原点O,点P(2,2)、A、B都在圆C上,且+
=m
(m∈R).
(Ⅰ)求圆C的方程及直线AB的斜率;
(Ⅱ)当△OAB的面积取得最大值时,求直线AB的方程.
正确答案
(Ⅰ)设圆C的方程为x2+y2=r2,
∵点P(2,2)在圆C上,∴r2=8
∴圆C的方程为x2+y2=8
∵A、B都在圆C上,+
=m
∴A,B关于直线OP对称
∵直线OP的斜率为1
∴直线AB的斜率为-1;
(Ⅱ)设直线AB的方程为y=-x+b,则圆心到直线AB的距离为d=
∴|AB|=2
∴△OAB的面积为×2
×
=
≤
=4
当且仅当8-=
,即b=±2
时,△OAB的面积取得最大值4
此时直线AB的方程为y=-x±2.
已知P(x,y)是圆x2+(y-3)2=1上的动点,定点A(2,0),B(-2,0),则•
的最大值为______.
正确答案
=(2-x,-y);
=(-2-x,-y),
∵P(x,y)在圆上,∴•
=x2-4+y2=6y-8-4=6y-12,
∵2≤y≤4,∴•
≤12.
故答案是12.
已知正三角形OAB的三个顶点都在抛物线y2=2x上,其中O为坐标原点,设圆C是OAB的内接圆(点C为圆心)
(I)求圆C的方程;
(II)设圆M的方程为(x-4-7cosθ)2+(y-7cosθ)2=1,过圆M上任意一点P分别作圆C的两条切线PE,PF,切点为E,F,求,
的最大值和最小值.
正确答案
(I)解法一:设A,B两点坐标分别为(,y1),(
,y2),
由题设知=
=
解得y12=y22=12,
所以A(6,2),B(6,-2
)或A(6,-2
),B(6,2
).
设圆心C的坐标为(r,0),则r=×6=4,
所以圆C的方程为(x-4)2+y2=16.
解法二:设A,B两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),由题设知x12+y12=x22+y22
又因为y12=2x1,y22=2x2,可得x12+2x1=x22+2x2.即(x1-x2)(x1+x2+2)=0
由x1>0,x2>0,可知x1=x2,故A,B两点关于x轴对称,所以圆心C在x轴上
设C点的坐标为(r,0),则A点坐标为(r,
r),于是有(
3
2
r)2=2×r,
解得r=4,
所以圆C的方程为(x-4)2+y2=16.
(II)设∠ECF=2α,则•
=|
|•|
|•cos2α=16cos2α=32cos2α-16.
在Rt△PCE中,cosα==
,由圆的几何性质得|PC|≤|MC|+1=7+1=8,|PC|≥|MC|-1=7-1=6,
所以≤cosα≤
,由此可得-8≤
•
≤-
.
则•
的最大值为-
,最小值为-8.
在直角坐标系中,以M(-1,0)为圆心的圆与直线x-y-3=0相切.
(1)求圆M的方程;
(2)已知A(-2,0)、B(2,0),圆内动点P满足|PA|•|PB|=|PO|2,求•
的取值范围.
正确答案
(1)依题意,圆M的半径等于圆心M(-1,0)到直线x-y-3=0的距离,
即r==2.(4分)
∴圆M的方程为(x+1)2+y2=4.(6分)
(2)设P(x,y),由|PA|•|PB|=|PO|2,
得•
=x2+y2,
即x2-y2=2.(9分)
•
=(-2-x,-y)•(2-x,-y)=y2+x2-4=2(y2-1)(11分)
∵点在圆M内,
∴(x+1)2+y2<4,而x2-y2=2
∴<x<
,
⇒0≤y2<1+⇒-1≤y2-1<
,
∴•
的取值范围为[-2,
).(14分)
平面直角坐标系中,O为坐标原点,给定两点M(1,-3)N(5,1),若点C满足=t
+(1-t)
(t∈R).
(Ⅰ)求点C的轨迹方程;
(Ⅱ)设点C的轨迹与抛物线y2=4x交于A、B两点,求证:⊥
;
(Ⅲ)求以AB为直径的圆的方程.
正确答案
(Ⅰ):由=t
+(1-t)
(t∈R)
知点C的轨迹是M,N两点所在的直线,
故点C的轨迹方程是:y+3=(x-1)即y=x-4(3分)
(Ⅱ)由⇒(x-4)2=4x⇒x2-12x+16=0(5分)
设A(x1,y1),B(x2,y2)∴x1x2=16x1+x2=12(6分)
∴y1y2=(x1-4)(x2-4)=x1x2-4(x1+x2)+16=-16(8分)
∴x1x2+y1y2=0故⊥
(10分)
(Ⅲ)∵x1+x2=12,∴y1+y2=x1+x2-8=12-8=4
∴AB的中点C的坐标为(6,2).
又∵⊥
,∴|OC|=2
为圆的半径.
∴所求圆的方程为(x-6)2+(y-2)2=40(14分)
已知直线2ax-by+2=0(a>0,b>0)经过圆(x+1)2+(y-2)2=4的圆心,则+
的最小值为______.
正确答案
圆(x+1)2+(y-2)2=4的圆心(-1,2)在直线2ax-by+2=0上,
所以-2a-2b+2=0,即 1=a+b代入 +
,
得( +
)(a+b)=2+
+
≥4(a>0,b>0当且仅当a=b时取等号)
故答案为:4
设实数x、y满足x2+(y-1)2=1,令(θ∈R),若x+y+c>0恒成立,求实数c的取值范围.
正确答案
由题意可得 x+y=cosθ+sinθ+1=sin(θ+
)+1,
要使x+y+c>0恒成立,需 c>-sin(θ+
)-1恒成立,
故 c 大于-sin(θ+
)-1的最大值.
而-sin(θ+
)-1的最大值为
-1,故c>
-1,
故实数c的取值范围为(-1,+∞).
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