- 圆与方程
- 共4684题
已知圆C与两圆x2+(y+4)2=1,x2+(y-2)2=1外切,圆C的圆心轨迹方程为L,设L上的点与点M(x,y)的距离的最小值为m,点F(0,1)与点M(x,y)的距离为n.
(Ⅰ)求圆C的圆心轨迹L的方程;
(Ⅱ)求满足条件m=n的点M的轨迹Q的方程;
(Ⅲ)试探究轨迹Q上是否存在点B(x1,y1),使得过点B的切线与两坐标轴围成的三角形的面积等于.若存在,请求出点B的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)两圆半径都为1,两圆心分别为C1(0,-4)、C2(0,2),
由题意得CC1=CC2,可知圆心C的轨迹是线段C1C2的垂直平分线,C1C2的中点为(0,-1),直线C1C2的斜率等于零,故圆心C的轨迹是线段C1C2的垂直平分线方程为y=-1,即圆C的圆心轨迹L的方程为y=-1. (4分)
(Ⅱ)因为m=n,所以M(x,y)到直线y=-1的距离与到点F(0,1)的距离相等,
故点M的轨迹Q是以y=-1为准线,点F(0,1)为焦点,顶点在原点的抛物线,
∴=1,即p=2,所以,轨迹Q的方程是x2=4y; (8分)
(Ⅲ)由(Ⅱ)得y=x2,y′=
x,所以过点B的切线的斜率为k=
x1,
设切线方程为y-y1=x1(x-x1),
令x=0得y=-x12+y1,令y=0得x=-
+x1,
因为点B在x2=4y上,所以y1=x12,
所以切线与两坐标轴围成的三角形的面积为S=|
x12||
x1|=
|x13|
设S=,即
|x13|=
得|x1|=2,所以x1=±2
当x1=2时,y1=1,当x1=-2时,y1=1,所以点B的坐标为(2,1)或(-2,1).(14分)
已知定圆Q:x2+y2-2x-15=0,动圆M和已知圆内切,且过点P(-1,0),
(1)求圆心M的轨迹及其方程;
(2)试确定m的范围,使得所求方程的曲线C上有两个不同的点关于直线l:y=4x+m对称.
正确答案
解 (1)已知圆可化为(x-1)2+y2=16,设动圆圆心M(x,y),则|MP|为半径,又圆M和圆Q内切,即|MP|+|MQ|=4,故M的轨迹是以P,Q为焦点的椭圆,且PQ中心为原点,故动圆圆心M的轨迹方程是+
=1
(2)假设具有对称关系的两点所在直线l′的方程为y=-x+n,代入椭圆方程中有3x2+4(-
x+n)2-12=0,即13x2-8nx+16n2-48=0.
若要椭圆上关于直线l对称得不同两点存在,则需l′与椭圆相交,且两交点P、Q到直线l的距离相等,即线段PQ的中点M在直线l上,
故△=64n2-4×13×(16n2-48)>0,∴-<n<
.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则x1+x2=,y1+y2=-
(x1+x2)+2n=
n,∴
=4×
+m,
故m=-,∴n=-
,
∴-<-
<
,
即-<m<
.
若圆x2+y2=4与圆x2+(y-3)2=r2 (r>0)外切,则实数r的值为______.
正确答案
圆x2+y2=4的圆心坐标(0,0)半径为2;
圆x2+(y-3)2=r2 (r>0)的圆心坐标(0,3),半径为r,
∵两圆外切,∴两圆圆心距等于两圆半径之和,
∴3=2+r,
∴r=1,
故答案为:1.
圆x2+y2=4与圆(x+3)2+(y-4)2=16的位置关系是______.
正确答案
根据题意得:圆心坐标分别为(0,0)和(-3,4),半径分别为R=4,r=2,
故两圆心间的距离d=5,R+r=6,R-r=2,
所以R-r<d<R+r,
则两圆的位置关系是相交.
故答案为:相交
已知动圆C与定圆C3:+2x+
+
=0相外切,与定圆C2:
-2x+
-
=0内相切.
(1)求动圆C的圆心C的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+l(k≠0)与C的轨迹交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过定点G(,0),求k的取值范围.
正确答案
(1)∵C3:+2x+
+
=0的方程可化为(
+
=(
)2
圆C2:-2x+
-
=0的方程可化为
+
=(
7
2
)2
设动圆C的半径为r,则
|CC3|=+r,|CC2|=
-r,
∴|CC3|+|CC2|=4
∴C的轨迹是以C3和C2为焦点,长轴为4的椭圆
∴C的轨迹方程为+
=1
(2)设M(x1,y1)、N(x2,y2),
由消去y并整理得
(3+4k2)x2+8kx-8=0
则x1+x2=,x1•x2=
则y1+y2=k(x1+x2)+2=
则线段MN的中点P的坐标为(,
)
由线段MN的垂直平分线过定点G(,0),
设MN的垂直平分线l的方程为y=-(x-
)
∵P点在l上
∴=-
(
-
)
即4k2+8k+3=0
解得k=-,或k=-
若两圆(x-a)2+(y-2)2=1与圆x2+y2+2x-48=0相交,则正数a的取值范围是______.
正确答案
∵两圆(x-a)2+(y-2)2=1与圆x2+y2+2x-48=0相交,
圆x2+y2+2x-48=0的半径和圆心分别是7,(-1,0)
∴两个圆的圆心的距离大于两个圆的半径之差,小于两个圆的半径之和,
即7-1<<7+1,
∴6<<8,
∴36<(a+1)2+22<64
∴32<(a+1)2<60
∴正数a的取值范围是4-1<a<2
-1
故答案为:4-1<a<2
-1
已知数列,圆
,
圆,若圆C2平分圆C1的周长,则
的所有项的和为.
正确答案
4024
试题分析:设圆与圆
交于
,
,则直线
的方程为:
,
化简得:
又圆平分圆
的周长,则直线
过
,代入
的方程得:
,
∴.
在轴同侧的两个圆:动圆
和圆
外切(
),且动圆
与
轴相切,求
(1)动圆的圆心轨迹方程L;
(2)若直线与曲线L有且仅有一个公共点,求
之值。
正确答案
⑴
,动圆圆心的轨迹是以
为焦点,
为准线,且顶点在
点(不包含该点)的抛物线,得轨迹方程
⑵
(1)由可得
由N,以及两圆在
轴同侧,可知动圆圆心在
轴上方,设动圆圆心坐标为
, 则有
整理得到动圆圆心轨迹方程
。 ……………………(5分)
另解 由已知可得,动圆圆心的轨迹是以为焦点,
为准线,且顶点在
点(不包含该点)的抛物线,得轨迹方程
,即
…………………(5分)
(2)联立方程组 ①
②
消去得
,
由 整理得
③
从③可知 。 故令
,代入③可得
再令
,代入上式得
…………………(10分)
同理可得,。可令
代入③可得
④
对④进行配方,得
对此式进行奇偶分析,可知均为偶数,所以
为8的倍数,所以
。令
,则
。
所以 …………………………………(15分)
仅当时,
为完全平方数。于是解得
。 …………………(20分)
两圆x2+y2=9与x2+y2+8x-6y+25-r2=0(r>0)相交,则r的取值范围是______.
正确答案
圆x2+y2=9的圆心(0,0),半径为3,
圆x2+y2+8x-6y+25-r2=0(r>0)的圆心(-4,3),半径为:r,
因为圆x2+y2=9与x2+y2+8x-6y+25-r2=0(r>0)相交,
所以|r-3|<<r+3,
解得2<r<8.
故答案为:2<r<8.
已知圆C1:x2+y2+2x+8y-8=0与圆C2x2+y2-4x+4y-1=0,则两圆的位置关系是 ______.
正确答案
圆C1:x2+y2+2x+8y-8=0即 (x+1)2+(y+4)2=25,表示圆心在(-1,-4)、半径等于5的圆.
圆C2x2+y2-4x+4y-1=0 (x-2)2+(y+2)2=9,表示圆心在(2,-2)、半径等于3的圆.
两圆的圆心距等于=
,大于半径之差2,小于半径之和8,
故两圆的位置关系是相交;
故答案为相交.
如图,在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C由圆弧C1和圆弧C2相接而成,两相接点M、N均在直线x=5上.圆弧C1的圆心是坐标原点O,半径为r1=13;圆弧C2过点A(29,0).
(1)求圆弧C2所在圆的方程;
(2)曲线C上是否存在点P,满足PA=PO?若存在,指出有几个这样的点;若不存在,请说明理由;
(3)已知直线l:x-my-14=0与曲线C交于E、F两点,当EF=33时,求坐标原点O到直线l的距离.
正确答案
(1)x2+y2-28x-29=0.(2)P不存在(3)
(1)由题意得,圆弧C1所在圆的方程为x2+y2=169.令x=5,解得M(5,12),N(5,-12),又C2过点A(29,0),设圆弧C2所在圆方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
则,解得
所以圆弧C2所在圆的方程为x2+y2-28x-29=0.
(2)假设存在这样的点P(x,y),则由PA=PO,得(x-29)2+y2=30(x2+y2),即x2+y2+2x-29=0.由
解得x=-70(舍去);
由解得x=0(舍去).所以这样的点P不存在.
(3)因为圆弧C1、C2所在圆的半径分别为r1=13,r2=15,因为EF>2r1,EF>2r2,所以E、F两点分别在两个圆弧上.设点O到直线l的距离为d,因为直线l恒过圆弧C2所在圆的圆心(14,0),所以EF=15+,
即=18,解得d2=
,所以点O到直线l的距离为
.
(12分)已知圆的圆心为N,一动圆与这两圆都外切。
(1)求动圆圆心的轨迹方程;(4分)
(2)若过点N的直线L与(1)中所求轨迹有两交点A、B,求的取值范围(8分)
正确答案
(1)
(2)
(1)设动圆P的半径为r,则
相减得|PM|—|PN|=2
由双曲线定义知,点P的轨迹是以M、N为焦点,焦距为4,实轴长为2的双曲线右支
其双曲线方程为
(2)当,设直线l的斜率为k
由
设则
当
综合得
求过点P(3,0)且与圆x2+6x+y2-91=0相内切的动圆圆心的轨迹方程.
正确答案
将圆x2+6x+y2-91=0化成标准方程,
得(x+3)2+y2=100,圆心为Q(-3,0),半径为r=10
设动圆的圆心为C,与定圆切于点A
∵圆C过点P(3,0),圆C与圆Q相内切
∴|CQ|=|QA|-|CA|,
得|CQ|+|CA|=|CQ|+|CA|=|QA|=10(定值)
因此,动点C的轨迹为以P、Q为焦点的椭圆
2a=10,c=3,可得b==4
∴椭圆的方程为+
=1,即为动圆圆心的轨迹方程.
集合N={(x,y)|(x-1)2+(y-1)2≤r2,r>0},M={(x,y)|x2+y2≤4},若M∩N=N,则实数r的取值范围为______.
正确答案
若若M∩N=N,则N与M表示的圆内切或内含
由于N中的圆的圆心为N(1,1),半径为r,
M中的圆的圆心为M(0,0),半径为2,
则2-r≥|MN|=
∴0<r≤2-
故答案为:(0,2-].
已知两圆C1:x2+y2-2x=0,C2:(x+1)2+y2=4的圆心分别为C1,C2,P为一个动点,且|PC1|+|PC2|=2.
(1)求动点P的轨迹M的方程;
(2)是否存在过点A(2,0)的直线l与轨迹M交于不同的两点C、D,使得|C1C|=|C1D|?若存在,求直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)两圆的圆心坐标分别为C1(1,0),C2(-1,0),
∵|PC1|+|PC2|=2>2=|C1C2|,
∴根据椭圆的定义可知,动点P的轨迹为以原点为中心,C1(1,0)和C2(-1,0)为焦点,长轴长为2a=2的椭圆,
所以a=,c=1,b=
=
=1,
∴椭圆的方程为+y2=1,即动点P的轨迹M的方程为
+y2=1;
(2)假设存在这样的直线l满足条件,
当直线l的斜率不存在时,易知点A(2,0)在椭圆M的外部,直线l与椭圆M无交点,所以直线l不存在.
当直线l斜率存在时,设斜率为k,则直线l的方程为y=k(x-2),
由方程组得(2k2+1)x2-8k2x+8k2-2=0①,
依题意△=(-8k2)2-4(2k2+1)(8k2-2)>0,即-2k2+1>0,解得-<k<
,
当-<k<
时,设交点C(x1,y1),D(x2,y2),CD的中点为N(x0,y0),
方程①的解为x1=,x2=
,则x0=
=
,
∴y0=k(x0-2)=k(-2)=
,
要使|C1C|=|C1D|,必须有C1N⊥l,即k•kC1N=-1,
∴k•=-1,化简得0=-1,显然不成立;
所以不存在直线l,使得|C1C|=|C1D|,
综上所述,不存在直线l,使得|C1C|=|C1D|;
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