- 圆与方程
- 共4684题
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.
已知圆O:x2+y2=1,点O为坐标原点,一条直线l:y=kx+b(b>0)与圆O相切并与椭圆+y2=1交于不同的两点A、B.
(1)设b=f(k),求f(k)的表达式;
(2)若•
=
,求直线l的方程;
(3)若•
=m(
≤m≤
),求三角形OAB面积的取值范围.
正确答案
(1)∵y=kx+b(b>0)与圆x2+y2=1相切,
∴=1,即b2=k2+1(k≠0),
∴b=…(4分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则由,消去y得:(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0
又△=8k2>0(∵k≠0),所以x1+x2=-,x1x2=
.…(6分)
则•
=x1x2+y1y2=
.
由•
=
,所以k2=1.
∴b2=2.∵b>0,∴b=,
∴l:y=x+,y=-x+
.…(9分)
(3)由(2)知:=m.
∵≤m≤
,∴
≤
≤
,∴
≤k2≤1,
由弦长公式得|AB|=•
,所以S=
|AB|=
,
设2k2+1=t,∴2≤t≤3,S=
∴≤S≤
.…(14分)
已知直线l:y=x+b(b∈R)与圆C:(x-a)2+y2=8(a>0).
(1)若直线l与圆C相切于点P,且点P在y轴上,求圆C的方程;
(2)当b=2时,是否存在a,使得直线l与⊙C相交于A、B两点,且满足•
=-1,若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)法一:依题意,点P的坐标为(0,b),…(1分)
∵CP⊥l,∴×1=-1,得b=a,…(1分)
又P(0,b)在圆C上,∴a2+b2=8,…(1分)
又∵a>0从而解得a=b=2,故所求圆的方程为(x-2)2+y2=8.…(2分)
法二:依题意,所求圆与直线x-y+b=0相切于点P(0,b),
则,解得
,故所求圆的方程为(x-2)2+y2=8.
(2)当b=2时,假设存在a,使直线l:y=x+2与圆C交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,
联立方程组 消去y得 2x2+(4-2a)x+a2-4=0
∴x1+x2=a-2,x1•x2=,…(2分)
又∵y1•y2=(x1+2)(x2+2)=x1•x2+2(x1+x2)+4
∴•
=x1•x2+y1•y2=2x1•x2+2(x1+x2)+4=(a2-4)+2(a-2)+4=-1
即:a2+2a-3=0,解得:a=1或a=-3…(3分)
又∵△=(4-2a)2-8(a2-4)>0,得a2+4a-12<0⇒-6<a<2,
而a>0,
∴0<a<2
故存在a=1,使得直线l与⊙C相交于A、B两点,且满足•
=-1…(3分)
若直线ax+by=ab(a>0,b>0)与圆x2+y2=1相切,则ab的最小值是______.
正确答案
由圆x2+y2=1,得到圆心坐标为(0,0),半径r=1,
∵直线ax+by=ab(a>0,b>0)与圆x2+y2=1相切,
∴圆心到直线的距离d=r,即=1,即ab=
,
又≥
,当且仅当a=b时取等号,
∴ab≥,即(ab)2≥2ab,
变形得:ab(ab-2)≥0,又a>0,b>0,
可化为:,
解得:ab≥2,
则ab的最小值为2.
故答案为:2
已知圆C:(x-2)2+(y-1)2=2,过原点的直线l与圆C相切,则所有过原点的切线的斜率之和为______.
正确答案
设直线方程为y=kx,即kx-y=0
圆心到直线的距离为d==
∴2k2-4k-1=0
∴所有过原点的切线的斜率之和为2
故答案为2.
已知圆C:x2+y2=9,直线l:x-2y=0,则与圆C相切,且与直线l垂直的直线方程为______.
正确答案
由圆C:x2+y2=9,得到圆心C(0,0),半径r=3,
∵直线l:x-2y=0的斜率为,
∴与直线l垂直的直线方程的斜率为-2,
设与直线l垂直的直线方程为y=-2x+b,
又此直线与圆C相切,
∴圆心(0,0)到直线y=-2x+b的距离d==r=3,
解得:b=±3,
则所求直线的方程为:y=-2x±3.
故答案为:y=-2x±3
已知圆C1的圆心在直线l1:x-y=0上,且圆C1与直线x=1-2相切于点A(1-2
,1),直线l2:x+y-8=0.
(1)求圆C1的方程;
(2)判断直线l2与圆C1的位置关系;
(3)已知半径为2的动圆C2经过点(1,1),当圆C2与直线l2相交时,求直线l2被圆C2截得弦长的最大值.
正确答案
(1)∵圆C1与直线x=1-2相切于点A(1-2
,1),
∴圆心C1在直线y=1上,…(1分)
又圆心C1在直线x-y=0上,
∴圆心C1为直线y=1和直线x-y=0的交点,即点(1,1).…(2分)
∵圆C1与直线x=1-2相切,
∴圆C1的半径等于点(1,1)到直线x=1-2的距离,
即圆C1的半径为|1-(1-2)|=2
∴圆C1的方程为(x-1)2+(y-1)2=8…(5分)
(2)∵圆心C1到直线l2的距离为d==3
>2
…(7分)
∴直线l2与圆C1相离.…(8分)
(3)由已知,可设圆C2的方程为(x-a)2+(y-b)2=8,
∵圆C2经过点(1,1),
∴(1-a)2+(1-b)2=8,即(a-1)2+(b-1)2=8,
∴圆C2的圆心C2(a,b)在圆C1上.…(10分)
设直线l2:x+y-8=0与圆C2的交点分别为M,N,MN的中点为P,
由圆的性质可得:|MN|2=4(8-|C2P|2),
所以求直线l2被圆C2截得弦长MN的最大值即求C2P的最小值.…(12分)
又因为C1到直线l2的距离为d=3,
所以C2P的最小值为d-|C1C2|=3-2
=
,
所以(|MN|2)max=4[8-(
2
)2]=24,
即MNmax=2,
故直线l2被圆C2截得弦长的最大值为2.…(14分)
过直线x+y-2=0上点P作圆x2+y2=1的两条切线,若两条切线的夹角是60°,则点P的坐标是______.
正确答案
根据题意画出相应的图形,如图所示:
直线PA和PB为过点P的两条切线,且∠APB=60°,
设P的坐标为(a,b),连接OP,OA,OB,
∴OA⊥AP,OB⊥BP,PO平分∠APB,
∴∠OAP=∠OBP=90°,∠APO=∠BPO=30°,
又圆x2+y2=1,即圆心坐标为(0,0),半径r=1,
∴OA=OB=1,
∴OP=2AO=2BO=2,∴=2,即a2+b2=4①,
又P在直线x+y-2=0上,∴a+b-2
=0,即a+b=2
②,
联立①②解得:a=b=,
则P的坐标为(,
).
故答案为:(,
)
过圆C:x2+y2+4x-2y+4=0外一点P(-1,2)的切线l的方程是______,若切点分别为A,B,则直线AB的方程是______.
正确答案
圆C:x2+y2+4x-2y+4=0,化为标准方程为(x+2)2+(y-1)2=1
∴∴圆心C(-2,1),半径为1
∵P(-1,2)
∴过圆C:x2+y2+4x-2y+4=0外一点P(-1,2)的切线l的方程是y=2或x=-1;
∵x=-1时,y=1;y=2时,x=-2,即A(-1,1),B(-2,2)
∴直线AB的方程为y-1=-(x+1),即x+y=0
故答案为:y=2或x=-1;x+y=0.
已知圆C经过点A(1,3),B(5,1),且圆心C在直线x-y+1=0上.
(1)求圆C的方程;
(2)设直线l经过点(0,3),且l与圆C相切,求直线l的方程.
正确答案
(1)因为圆心C在直线x-y+1=0上,所以设圆C的圆心C(a,a+1),半径为r(r>0),
所以圆的方程为(x-a)2+(y-a-1)2=r2.
因为圆C经过点A(1,3),B(5,1),
所以,,即
,
解得:.
所以,圆C的方程为(x-5)2+(y-6)2=25;
(2)由题意设直线l的方程为y=kx+3,或x=0
当l的方程为x=0时,验证知l与圆C相切.
当l的方程为y=kx+3,即kx-y+3=0时,
圆心C到直线l的距离为d==5,解得:k=-
.
所以,l的方程为y=-x+3,即8x+15y-45=0.
所以,直线l的方程为x=0,或8x+15y-45=0.
已知圆C的圆心在直线y=4上,且过点A(4,8),B(8,4).
(1)求圆的方程;
(2)过P(8,-2)作圆的切线,求切线方程.
正确答案
(1)由题意设圆心坐标为(a,4),则
∵圆C过点A(4,8)和B(8,4),
∴(a-4)2+(8-4)2=(a-8)2+(4-4)2,
∴a=4,∴(a-8)2+(4-4)2=16
∴圆C的标准方程为:(x-4)2+(y-4)2=16
(2)设所求切线的向量为k,则由点斜式可得
y+2=k(x-8),即kx-y-8k-2=0,
故圆心(4,4)到直线的距离等于半径4,
即=4,解得k=-
,
即切线方程为:5x+12y-16=0,
又直线无斜率时,直线方程为x=8符合题意
故所求切线的方程为:5x+12y-16=0,或x=8
已知过点(2,3)作圆C:x2+y2-2x+4y+4=0 的切线,
(1)求圆心C的坐标和半径长;
(2)求切线方程.
正确答案
(1)圆C:x2+y2-2x+4y+4=0化成标准方程得
(x-1)2+(y+2)2=1,可得圆C表示以(1,-2)为圆心,以1为半径的圆.
∴圆心C坐标为(1,-2)和半径r=1
(2)当过点(2,3)的直线x轴垂直时,经验证可得直线与圆C相切
此时切线方程为x=2,符合题意;
当过点(2,3)的直线与x轴不垂直时,设方程为y-3=k(x-2),即kx-y+3-2k=0
∵直线与圆C相切,
∴直线到圆心的距离d==1,解之得k=
此时切线的方程为12x-5y-9=0
综上所述,得所求切线方程为x=2或12x-5y-9=0.
已知圆O的圆心在y轴上,截直线l1:3x+4y+3=0所得弦长为8,且与直线l2:3x-4y+37=0相切,求圆O的方程.
正确答案
设圆心M(0,b),半径R.圆M交L1于AB两点.AB=8,
做MN⊥L1,交L1于N点.则N平分AB. AN=4,
连AM,则AM=R.
|MN|==
,
|AN|2+|MN|2=R2=16+,
点M到直线L2距离d=R(圆M与直线L2相切),
d2=R2=,
∴16+=
,
16×25=(37-3b+4b+3)(37-4b-4b-3),
8b=34-16×=24,
b=3,
R2==25,
∴圆M的方程为:x2+(y-3)2=25.
已知点A(2,0)关于直线l1:x+y-4=0的对称点为A′,圆C:(x-m)2+(y-n)2=4(n>0)经过点A和A′,且与过点B(0,-2)的直线l2相切,求直线l2的方程.
正确答案
∵点A和A1均在圆C上且关于直线l1对称,
由题意可得圆C的圆心C(m,n)在直线x+y-4=0上
∴,解得
或
(与n>0矛盾,舍去),
则圆C的方程为:(x-2)2+(y-2)2=4;
①当直线l2的斜率存在时,设直线l2的方程为y=kx-2,由(1)得到圆心坐标为(2,2),半径r=2,
根据题意得:圆心到直线的距离d==r=2,解得k=1,
所以直线l2的方程为y=x-2;
②当直线l2的斜率不存在时,易得另一条切线为x=0,
综上,直线的方程为y=x-2或x=0
已知圆C经过A(3,2)、B(4,3)两点,且圆心在直线y=2x上.
(1)求圆C的方程;
(2)若直线l经过点P(-1,3)且与圆C相切,求直线l的方程.
正确答案
(1)设圆C的方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,r>0,,依题意得:,
解得 a=2,b=4,r=.所以,圆 C的方程为 (x-2)2+(y-4)2=5.
(2)由于直线l经过点P(-1,3),
当直线l的斜率不存在时,x=-1与圆C (x-2)2+(y-4)2=5 相离.
当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为 y-3=k(x+1),即:kx-y+3=0.
因为直线l与圆相切,且圆的圆心为(2,4),半径为,所以,有
=
. 解得 k=2 或 k=-
.
所以,直线l的方程为 y-3=2(x+1)或y-3=- (x+1),即:2x-y+5=0 或x+2y-5=0.
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