- 圆与方程
- 共4684题
已知圆G:x2+y2-2x-,经过椭圆
(a>b>0)的右焦点F及上顶点B,过椭圆外一点M(m,0)(m>0)的倾斜角为
的直线l交椭圆于C.D两点.
(Ⅰ)求椭圆方程
(Ⅱ)当右焦点在以线段CD为直径的圆E的内部,求实数m的范围
正确答案
(Ⅰ)∵圆G经过点F、B ∴F(2,0),B(0,)
∴椭圆的焦半径c=2,短半轴长b=
∴a2=b2+c2=6
故椭圆方程为
(Ⅱ)设直线的方程为y=-(m>
)
由 2x2-2mx+(m2-6)=0
由△=4m2-8(m2-6)>0m2<12
∴-2<m<2
又m> ∴
<m<2
设C(x1,y1),D(x2,y2),则x1+x2=m,x1x2=
∴y1·y2=[-][-
]=
∵=(x1-2)(x2-2)+y1y2=
x1x2-
+
+4=
∵点F在圆E内部
∴<0即
<0
0<m<3
又∵<m<2
∴实数m的取值范围为(,3)
如图,抛物线M:y=x2+bx(b≠0)与x轴交于O,A两点,交直线l:y=x于O,B两点,经过三点O,A,B作圆C.
(I)求证:当b变化时,圆C的圆心在一条定直线上;
(II)求证:圆C经过除原点外的一个定点;
(III)是否存在这样的抛物线M,使它的顶点与C的距离不大于圆C的半径?
正确答案
解:(I)在方程y=x2+bx中.
令y=0,y=x,易得A(﹣b,0),B(1﹣b,1﹣b)
设圆C的方程为x2+y2+Dx+Ey=0,则
,
故经过三点O,A,B的圆C的方程为
x2+y2+bx+(b﹣2)y=0,
设圆C的圆心坐标为(x0,y0),则
x0=﹣,y0=﹣
,
∴y0=x0+1,这说明当b变化时,
(I)中的圆C的圆心在定直线y=x+1上.
(II)设圆C过定点(m,n),则m2+n2+bm+(b﹣2)n=0,整理得
(m+n)b+m2+n2﹣2n=0,它对任意b≠0恒成立,
∴或
故当b变化时,(I)中的圆C经过除原点外的一个定点坐标为(﹣1,1).
(III)抛物线M的顶点坐标为(﹣,﹣
),
若存在这样的抛物线M,使它的顶点与它对应的圆C的圆心之间的距离不大于圆C的半径,则
|﹣|≤
,
整理得(b2﹣2b)2≤0,
因b≠0,∴b=2,
以上过程均可逆,
故存在抛物线M:y=x2+2x,使它的顶点与C的距离不大于圆C的半径.
在平面直角坐标系xOy中,过定点C(0,p)作直线与抛物线x2=2py(p>0)相交于A、B两点。
(1)若点N是点C关于坐标原点O的对称点,求△ANB面积的最小值;
(2)是否存在垂直于y轴的直线l,使得l被以AC为直径的圆截得的张长恒为定值?若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)依题意,点N的坐标为,可设
直线AB的方程为,与
联立得
,消去y得
由韦达定理得,
于是
∴当,
。
(2)假设满足条件的直线l存在,其方程为,
设AC的中点为,l与AC为直径的圆相交于点P,Q,PQ的中点为H
则,
点的坐标为
∵
∴
∴
令,得
,此时
为定值,故满足条件的直线l存在,
其方程为
即抛物线的通径所在的直线。
(选做题)在直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为(θ为参数,r>0),以O为极点,x轴的非负半轴为极轴,并取相同的长度单位建立极坐标系,直线l的极坐标方程
,
(1)求圆心的极坐标。
(2)若圆C上点到直线l的最大距离为3,求r的值。
正确答案
解:(1)圆的直角坐标方程:(,
圆心坐标为C,
,
圆心C在第三象限,,
圆心极坐标为(1,)。
(2)圆C上点到直线l的最大距离等于圆心C到l距离和半径之和l的直角坐标方程为x+y-1=0,
,
。
如图,已知圆G:(x-2)2+y2=r2是椭圆的内接△ABC的内切圆,其中A为椭圆的左顶点,
(1)求圆G的半径r;
(2)过点M(0,1)作圆G的两条切线交椭圆于E,F两点,证明:直线EF与圆G相切。
正确答案
解:(1)设B,过圆心G作GD⊥AB于D,BC交长轴于H,
由得
,即
, ①
而点B在椭圆上,
,②
由①、②式得,解得
或
(舍去);
(2)设过点M(0,1)与圆相切的直线方程为:y-1=kx, ③
则,即
, ④
解得,
将③代入得
,
则异于零的解为,
设,
则,
则直线FE的斜率为:,
于是直线FE的方程为:,即
,
则圆心(2,0)到直线FE的距离,故结论成立。
设圆C的圆心在双曲线(a>0)的右焦点且与此双曲线的渐近线相切,若圆C被直线l:
截得的弦长等于2,则a=( )
正确答案
动点P与点F(1,0)的距离和它到直线l:x=-1的距离相等,记点P的轨迹为曲线C1,圆C2的圆心T是曲线C1上的动点,圆C2与y轴交于M,N两点,且|MN|=4。
(1)求曲线C1的方程;
(2)设点A(a,0)(a>2),若点A到点T的最短距离为a-1,试判断直线l与圆C2的位置关系,并说明理由。
正确答案
解:(1)设动点P的坐标为(x,y),依题意,得|PF|=|x+1|,即,
化简得,,
∴曲线C1的方程为。
(2)设点T的坐标为,圆C2的半径为r,
∵ 点T是抛物线上的动点,
∴(
),
∴,
∵a>2,∴a-2>0,则当时,|AT|取得最小值为
,
依题意得,两边平方得
,
解得:a=5或a=1(不合题意,舍去),
∴,
,即
,
∴圆的圆心T的坐标为
,
∵圆与y轴交于M,N两点,且|MN|=4,
∴,
∴,
∵点T到直线l的距离,
∴直线l与圆相离。
已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A是抛物线上横坐标为4、且位于x轴上方的点,A到抛物线准线的距离等于5。过A作AB垂直于y轴,垂足为B,OB的中点为M,
(1)求抛物线的方程;
(2)过M作MN⊥FA,垂足为N,求点N的坐标;
(3)以M为圆心,MB为半径作圆M,当K(m,0)是x轴上一动点时,讨论直线AK与圆M的位置关系。
正确答案
解:(1)抛物线y2=2px的准线为,
于是,
∴p=2,
∴抛物线方程为y2=4x;
(2)∵点A的坐标是(4,4),
由题意得B(0,4),M(0,2),
又∵F(1,0),
∴,
∴,
则FA的方程为y=(x-1),MN的方程为
,
解方程组,
∴;
(3)由题意得,圆M的圆心是点(0,2),半径为2,
当m=4时,直线AK的方程为x=4,此时,直线AK与圆M相离;
当m≠4时,直线AK的方程为,即为
,
圆心M(0,2)到直线AK的距离,
令d>2,解得m>1;
∴当m>1时,直线AK与圆M相离;当m=1时,直线AK与圆M相切;当m<1时,直线AK与圆M相交。
设F(1,0),M点在x轴的负半轴上,点P在y轴上,且。
(1)当点P在y轴上运动时,求点N的轨迹C的方程;
(2)若A(4,0),是否存在垂直x轴的直线l被以AN为直径的圆截得的弦长恒为定值?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1),故P为MN的中点,
设N(x,y),由M点在x的负半轴上,则,
又F(1,0),∴,
又,
∴,
所以,点N的轨迹C的方程为。
(2)设AN的中点为B,垂直于x轴的直线方程为x=a,
以AN为直径的圆交l于C,D两点,CD的中点为H,
,
,
∴
,
所以,令a=3,则对任意满足条件的x,
都有(与x无关),
即为定值。
在平面直角坐标系xOy中,过定点C(0,p)作直线与抛物线x2=2py(p>0)相交于A、B两点。
(1)若点N是点C关于坐标原点O的对称点,求△ANB面积的最小值;
(2)是否存在垂直于y轴的直线l,使得l被以AC为直径的圆截得弦长恒为定值?若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)依题意,点N的坐标为,
可设
直线AB的方程为,与
联立得
消去y得
由韦达定理得,
于是
∴当时,
。
(2)假设满足条件的直线l存在,其方程为,
的中点为
,
l与AC为直径的圆相交于点P,Q,
PQ的中点为H,
则,
点的坐标为
∵,
,
∴,
∴
令,得
,此时
为定值,
故满足条件的直线l存在,其方程为,
即抛物线的通径所在的直线。
已知直线l:(t为参数),圆C的极坐标方程为
,
(Ⅰ)求圆心C到直线l的距离;
(Ⅱ)若直线l被圆C截得的弦长为,求a的值。
正确答案
解:(Ⅰ)把化为普通方程为x+2y+2-a=0,
把化为普通方程为x2+y2-2x+2y=0,
∴圆心到直线的距离为;
(Ⅱ)由已知,,
∴a2-2a=0,a=0或a=2。
已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与直角坐标系的x轴的正半轴重合,直线l的参数方程是(t为参数),曲线C的极坐标方程为
。
(1)求曲线C的直角坐标方程;
(2)设直线l与曲线C相交于M,N两点,求M,N两点间的距离。
正确答案
解:(1)由得,ρ=sinθ+cosθ,
两边同乘ρ得,ρ2-ρcosθ-ρsinθ=0,
再由ρ2=x2+y2,ρcosθ=x,ρsinθ=y,
得曲线C的直角坐标方程是x2+y2-x-y=0。
(2)将直线参数方程代入圆C方程得,5t2-21t+20=0,
,t1t2=4,
。
选修4﹣4:坐标系与参数方程在直角坐标系xoy中,圆C的参数方程为以O为极点,x轴的非负半轴为极轴,并取相同的长度单位建立极坐标系,直线l的极坐标方程
.
(I)求圆心的极坐标.
(II)若圆C上点到直线l的最大距离为3,求r的值.
正确答案
解:(I)圆的直角坐标方程:(+
=1,
圆心坐标为C,ρ=
=1,
∴圆心C在第三象限,θ=,
∴圆心极坐标为(1,);
(II)∵圆C上点到直线l的最大距离dmax等于圆心C到l距离和半径之和,
l的直角坐标方程为:x+y﹣1=0,
∴dmax=+r=3,
∴r=2﹣.
已知极坐标系的极点是直角坐标系的原点,极轴与直角坐标系中x轴的正半轴重合。曲线C的极坐标方程为ρ=2cosθ-2sinθ,曲线l的极坐标方程是ρ(cosθ-2sinθ)=2,
(Ⅰ)求曲线C和l的直角坐标方程并画出草图;
(Ⅱ)设曲线C和l相交于A,B两点,求|AB|。
正确答案
解:(Ⅰ)由ρcosθ=x,ρsinθ=y,得曲线C的直角坐标方程(x-1)2+(y+1)2=2,
l的直角坐标方程x-2y-2=0,
草图见下图,
;
(Ⅱ)设圆C的圆心C(1,-1)到直线l的距离为d,
则,
所以。
(选做题)
在极坐标系中,圆C的极坐标方程为,以极点为原点,极轴为x轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线l的参数方程为
(t为参数),求直线l被圆C所截得的弦长.
正确答案
解:曲线C的极坐标方程ρ=cos(θ+
)=cosθ﹣sinθ,
化为直角坐标方程为x2+y2﹣x+y=0,
即(x﹣)2+(y+
)2=
.
直线L:,(t为参数)
可化为3x+4y+1=0,
圆心到直线的距离d==
,
弦长L=2=
..
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