- 圆与方程
- 共4684题
已知圆C:x2+y2+2x﹣4y+3=0.
(1)若圆C的切线在x轴和y轴上的截距相等,求此切线的方程;
(2)从圆C外一点P(x1,y1)向该圆引一条切线,切点为M,O为坐标原点,且有|PM|=|PO|,求使得|PM|取得最小值的点P的坐标.
正确答案
解:(1)∵切线在两坐标轴上的截距相等,
∴当截距不为零时,设切线方程为x+y=a,
又∵圆C:(x+1)2+(y﹣2)2=2,
∴圆心C(﹣1,2)到切线的距离等于圆的半径,
即,
解得:a=﹣1或a=3,
当截距为零时,设y=kx,同理可得或
,
则所求切线的方程为x+y+1=0或x+y﹣3=0或或
.
(2)∵切线PM与半径CM垂直,
∴|PM|2=|PC|2﹣|CM|2.
∴(x1+1)2+(y1﹣2)2﹣2=x12+y12.
∴2x1﹣4y1+3=0.
∴动点P的轨迹是直线2x﹣4y+3=0.
∴|PM|的最小值就是|PO|的最小值.
而|PO|的最小值为原点O到直线2x﹣4y+3=0的距离,
∴由,可得
故所求点P的坐标为.
已知动点P与双曲线2x2﹣2y2=1的两个焦点F1,F2的距离之和为4.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)若M为曲线C上的动点,以M为圆心,MF2为半径做圆M.若圆M与y轴有两个交点,求点M横坐标的取值范围.
正确答案
解:(1)双曲线2x2﹣2y2=1的两个焦点F1(﹣1,0),F2(1,0),
∵|PF1|+|PF2|=4>|F1F2|,
∴P点的轨迹是椭圆,其中a=2,c=1,则,
∴C的方程为
(2)设M(x0,y0),d=|x0|,
∵圆M与y轴有两个交点,
∴d<r,即,
∴,
又,即
,
∴,
∴,
∴(3x0﹣4)(x0+4)<0
∴,
又﹣2≤x0≤2,
∴
已知圆O:x2+y2=2,直线l:y=kx-2。
(1)若直线l与圆O相切,求k的值;
(2)若直线l与圆O交于不同的两点A,B,当∠AOB为锐角时,求k的取值范围;
(3)若,P是直线l上的动点,过P作圆O的两条切线PC,PD,切点为C,D,探究:直线CD是否过定点。
正确答案
解:(1)由圆心O到直线l的距离
可得k=±1。
(2)设A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
将直线l:y=kx-2代入x2+y2=2,
整理,得(1+k2)·x2-4kx+2=0,
所以
Δ=(-4k)2-8(1+k2)>0,即k2>1
当∠AOB为锐角时,
则
可得k2<3,
又因为k2>1,
故k的取值范围为或
。
(3)设切点C,D的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
动点P的坐标为(x0,y0),则过切点C的切线方程为:x·x1+y·y1=2,
所以x0·x1+y0·y1=2
同理,过切点D的切线方程为:x0·x2+y0·y2=2,
所以过C,D的直线方程为:x0·x+y0·y=2
又,将其代入上式并化简整理,
得,而x0∈R,
故且-2y-2=0,可得
,y=-1,
即直线CD过定点。
设圆C与两圆(x+)2+y2=4,(x﹣
)2+y2=4中的一个内切,另一个外切.
(1)求C的圆心轨迹L的方程;
(2)已知点M(,
),F(
,0),且P为L上动点,求||MP|﹣|FP||的最大值及此时点P的坐标.
正确答案
解:(1)两圆的半径都为2,两圆心为F1(﹣,0)、F2(
,0),
由题意得:|CF1|+2=|CF2|﹣2或|CF2|+2=|CF1|﹣2,
∴||CF2|﹣|CF1||=4=2a<|F1F2|=2=2c,
可知圆心C的轨迹是以原点为中心,焦点在x轴上,且实轴为4,焦距为2的双曲线,
因此a=2,c=,则b2=c2﹣a2=1,
所以轨迹L的方程为﹣y2=1;
(2)过点M,F的直线l的方程为y=(x﹣
),
即y=﹣2(x﹣),代入
﹣y2=1,
解得:x1=,x2=
,
故直线l与双曲线L的交点为T1(,﹣
),T2(
,
),
因此T1在线段MF外,T2在线段MF内,
故||MT1|﹣|FT1||=|MF|==2,
||MT2|﹣|FT2||<|MF|=2,
若点P不在MF上,则|MP|﹣|FP|<|MF|=2,
综上所述,|MP|﹣|FP|只在点T1处取得最大值2,此时点P的坐标为(,﹣
).
已知一动圆M,恒过点F(1,0),且总与直线l:x=﹣1相切.
(1)求动圆圆心M的轨迹C的方程;
(2)探究在曲线C上,是否存在异于原点的A(x1,y1),B(x2,y2)两点,当y1y2=﹣16时,直线AB恒过定点?若存在,求出定点坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)因为动圆M,过点F(1,0)且与直线l:x=﹣1相切,
所以圆心M到F的距离等于到直线l的距离.
所以,点M的轨迹是以F为焦点,l为准线的抛物线,且,p=2,
所以所求的轨迹方程为y2=4x
(2)假设存在A,B在y2=4x上,
所以,直线AB的方程:,
即
即AB的方程为:,
即(y1+y2)y﹣y12﹣y1y2=4x﹣y12即:(y1+y2)y+(16﹣4x)=0,
令y=0,得x=4,所以,无论y1,y2为何值,直线AB过定点(4,0)
已知圆O:x2+y2=8交x轴于A,B两点,曲线C是以AB为长轴,直线:x=-4为准线的椭圆。
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)若M是直线上的任意一点,以OM为直径的圆K与圆O相交于P,Q两点,求证:直线PQ必过定点E,并求出点E的坐标;
(Ⅲ)如图所示,若直线PQ与椭圆C交于G,H两点,且,试求此时弦PQ的长。
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆的标准方程为,
则:,从而:
,故b=2,
所以椭圆的标准方程为。
(Ⅱ)设M(-4,m),则圆K的方程为与圆O:
联立消去
得PQ的方程为4x-my+8=0,过定点E(-2,0)。
(Ⅲ)设,则
,………①
,
∴,即:
,
代入①解得:(舍去正值),
∴,所以PQ:x-y+2=0,
从而圆心O(0,0)到直线PQ的距离,
从而。
已知椭圆C的两焦点为F1(-1,0),F2(1,0),并且经过点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知圆O:x2+y2=1,直线l:mx+ny=1,证明当点P(m,n)在椭圆C上运动时,直线l与圆O恒相交;并求直线l被圆O所截得的弦长的取值范围。
正确答案
解:(1)设椭圆C的标准方程为(a>b>0),
由椭圆的定义知:
c=1,b2=a2-c2=3
得a=2,
故C的方程为。
(2)因为点P(m,n)在椭圆C上运动,
所以
则
从而圆心O到直线l:mx+ny=1的距离
所以直线l与圆O相交,
直线l被圆O所截的弦长为
∵0≤m2≤4,
∴
∴。
已知可行域的外接圆C与x轴交于点A1、A2,椭圆C1以线段A1A2为长轴,离心率
.
(1)求圆C及椭圆C1的方程;
(2)设椭圆C1的右焦点为F,点P为圆C上异于A1、A2的动点,过原点O作直线PF的垂线交直线于点Q,判断直线PQ与圆C的位置关系,并给出证明.
正确答案
解:(1):解方程组 ,得:y=0,x=﹣2,
,得:y=0,x=2,
,得:y=
,x=1,
∴可行域y的三个顶点分别为:(﹣2,0),(2,0),(1, ),
设圆的方程为:x2+y2+Dx+Ey+F=0,得到方程组: ,
解得:D=0,E=0,F=﹣4,
∴圆C的方程为:x2+y2=4,
圆与X轴的交点A1(﹣2,0),A2(2,0),
设椭圆C1的方程的方程为: ,(a>b>0)
则有 ,
∴椭圆方程为:
(2)设p(x0,y0),(x0≠±2),
∴当x0= 时,P(2,
),
,kOp·kPQ=﹣1,
当 时,
,
,
∴ ,
∴ ,
∴KOP·KPQ=﹣1,故相切.
设椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,点P(a,b)满足|PF2|=|F1F2|,
(Ⅰ)求椭圆的离心率e;
(Ⅱ)设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,若直线PF2与圆(x+1)2+(y-)2=16相交于M,N两点,且|MN|=
|AB|,求椭圆的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)设,
因为,所以
,
整理得,
得(舍)或
,所以
。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,可得椭圆方程为
,
直线PF2的方程为,
A,B两点的坐标满足方程组,
消去y并整理,得,解得
,
得方程组的解,
不妨设,
所以,
于是,
圆心到直线PF2的距离
,
因为,所以
,
整理得,得
(舍)或c=2,
所以椭圆方程为。
如图,在△ABC中,,以B、C为焦点的椭圆恰好过AC的中点P.(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的右顶点A1作直线l与圆E:(x﹣1)+y2=2相交于M、N两点,
试探究点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧吗?若能,求出直线l的方程;
若不能,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵
∴BO|=|OC|=1,
∴∴
依椭圆的定义有:=
∴a=2又c=1,∴b2=a2﹣c2=3
∴椭圆的标准方程为
(2)椭圆的右顶点A1(2,0),圆E的圆心为E(1,0),半径.
假设点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧,
则∠MEN=90°,圆心E(1,0)到直线l的距离
当直线l斜率不存在时,l的方程为x=2,
此时圆心E(1,0)到直线l的距离d=1(符合)
当直线l斜率存在时,设l的方程为y=k(x﹣2),
即kx﹣y﹣2k=0
∴圆心E(1,0)到直线l的距离,无解
综上:点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧,
此时l方程为x=2
已知四点O(0,0),,M(0,1),N(0,2),点P(x0,y0)在抛物线x2=2y上。
(1)当x0=3时,延长PN交抛物线于另一点Q,求∠POQ的大小;
(2)当点P(x0,y0)(x0≠0)在抛物线x2=2y上运动时,
(i)以MP为直径作圆,求该圆截直线所得的弦长;
(ii)过点P作x轴的垂线交x轴于点A,过点P作该抛物线的切线l交x轴于点B,问:是否总有∠FPB=∠BPA?如果有,请给予证明;如果没有,请举出反例。
正确答案
解:(1)当x0=3时,
直线PN:代入x2=2y,
得或3,
所以
所以∠POQ=90°。
(2)(i)以MP为直径的圆的圆心为
所以圆的半径
圆心到直线的距离
故截得的弦长
=2。
(ii)总有∠FPB=∠BPA
证明:,y'=x,
所以切线l的方程为
即
令y=0,得,
所以点B的坐标为
点B到直线PA的距离为
下面求直线PF的方程
因为
所以直线PF的方程为
整理得
所以点B到直线PF的距离为
所以d1=d2,
所以∠FPB=∠BPA。
已知动圆P过点N(2,0)并且与圆M:(x+2)2+y2=4相外切,动圆圆心P的轨迹为W,过点N的直线与轨迹W交于A、B两点。
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)若,求直线
的方程;
(Ⅲ)对于的任意一确定的位置,在直线x=
上是否存在一点Q,使得
,并说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意可知,
∴,
∴点P的轨迹W是以M、N为焦点的双曲线的右支,
设其方程为,
则a=1,c=2,∴,
∴轨迹W的方程为。
(Ⅱ)当的斜率不存在时,显然不满足
,故
的斜率存在,
设的方程为
,
由得
,
又设,
则,
由①②③,解得:,
∵,
∴,
∴,
代入①②,得,
,
消去x1,得,即
,
故所求直线的方程为
。
(Ⅲ)问题等价于判断以AB为直径的圆是否与直线x=有公共点,若直线
的斜率不存在,则以AB为直径的圆为
,可知其与直线x=
相交;
若直线的斜率存在,则设直线
的方程为
,
,
由(Ⅱ)知且
,
又N(2,0)为双曲线的右焦点,双曲线的离心率e=2,
则,
设以AB为直径的圆的圆心为S,点S到直径x=的距离为d,则
,
∴,
∵,
∴,即
,即直线
与圆S相交,
综上所述,以线段AB为直径的圆与直线相交;
故对于的任意一确定的位置,在直线
上存在一点Q(实际上存在两点)使得
。
如图是A﹣B﹣C﹣D﹣E﹣F是一个滑滑板的轨道截面图,其中AB,DE,EF是线段,B﹣C﹣D是一抛物线弧;点C是抛物线的顶点,直线DE与抛物线在D处相切,直线L是地平线.已知点B离地面L的高度是9米,离抛物线的对称轴距离是6米,直线DE与L的夹角是45.试建立直角坐标系:
(Ⅰ)求抛物线方程,并确定D点的位置;
(Ⅱ)现将抛物线弧B-C-D改造成圆弧,要求圆弧经过点B,D,且与直线DE在D处相切.试判断圆弧与地平线L的位置关系,并求该圆弧长.
(可参考数据,精确到0.1米)
正确答案
解:(Ⅰ)以C为原点,L所在的直线为X轴,
如图所示建立直角坐标系,则B(﹣6,9).
设抛物线的方程为y=ax2,
把点B(﹣6,9)代入y=ax2得,
故抛物线方程为.
设,
根据直线DE与L的夹角是45.
得直线L的斜率为1,
由,
∴,∴x0=2,
故D点的坐标是(2,1).
(Ⅱ)设所求圆的圆心为H.
过D与L垂直的直线方程是l1:y=﹣x+3,
BD的中点坐标是(﹣2,5),kBD=﹣1,
故BD中垂线方程是y=x+7,
由 .
∴H(﹣2,5).
∵B(﹣6,9)∈l1,∴BD是直径.
∵.
∴.
∵圆心H到L的距离为d=5,,
故圆弧与地平线L相离.
已知动点P(x,y)(y≥0)到定点F(0,1)的距离和它到直线y=-1的距离相等,记点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设圆M过点A(0,2),且圆心M(a,b)在曲线C上,若圆M与x轴的交点分别为E(x1,0)、
G(x2,0),求线段EG的长度。
正确答案
解:(1)依题意知,曲线C是以F(0,1)为焦点,y=-1为准线的抛物线,
∵焦点到准线的距离p=2,
∴曲线C的方程是。
(2)∵圆M的半径为,
∴其方程为,
令y=0,得,
则,
,
∴,
又∵点M(a,b)在抛物线上,
∴,
∴,即
,
∴线段EG的长度是4。
(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,
,
。
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