内容正文:
专题06 圆中定点定值定直线问题四种考法
目录
解题知识必备 1
压轴题型讲练 1
类型一、圆中定点 2
类型二、圆中定值 4
类型三、圆中定直线 7
类型四、圆中探索性、存在性问题 9
压轴能力测评(10题) 12
1.圆中定点
1.证明直线过定点,一般情况下,通过题中条件,寻找直线y=kx+b中b=f(k)的函数关系,或者设参,求解出含参直线方程,再求解出含参直线所过的定点。
2.证明定点,可以通过特殊化法先确定定点坐标,再证明定点适合题意。
2.圆中定值
1.证明圆中某些代数式为定值的策略
依题意设出参数,利用几何知识或相应的代数知识得出与所证代数式有关的含参数(变量)的等式,代入所证代数式运算化简,即可得出定值。
2.常见的化简运算技巧
(1)在运算过程中,尽量减少所证代数式中的参数(变量)个数,以便于向定值靠拢;
(2)巧妙利用变量间的关系,尽量做到整体代入简化运算。
3.圆中定直线
寻求直线与参量取值无关的恒成立思想的考查。
4.圆中探索性、存在性问题
(1)解决存在性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.一般步骤如下:
①假设满足条件的曲线(直线或点等)存在,用待定系数法设出;
②列出关于待定系数的方程(组);
③若方程(组)有实数解,则曲线(直线或点等)存在,否则不存在.
(2)反证法与验证法也是求解存在性问题常用的方法。
(3)求解含参数的存在性问题时,通常的方法是首先假设满足条件的参数值存在,然后利用这些条件并结合题目的其他已知条件进行推理与计算,若不出现矛盾,并且得到了相应的参数值,就说明满足条件的参数值存在;若在推理与计算中出现了矛盾,则说明满足条件的参数值不存在,同时推理与计算的过程就是说明理由的过程。
类型一、圆中定点
例.在平面直角坐标系xOy中,圆C:与圆:相切于点,且直线l:与圆C有公共点.
(1)求圆C的方程;
(2)设点P为圆C上的动点,直线l分别与x轴和y轴交于点M,N,求证:存在定点B,使得;
【变式训练1】已知点为直线上任意一点,为坐标原点.则以为直径的圆除过定点外还过定点( )
A. B. C. D.
【变式训练2】若抛物线与坐标轴分别交于三个不同的点、、,则的外接圆恒过的定点坐标为_______
类型二、圆中定值
例.已知直线与圆.
(1)求证:直线l过定点,并求出此定点坐标;
(2)设O为坐标原点,若直线l与圆C交于M,N两点,且直线OM,ON的斜率分别为,,则是否为定值?若是,求出该定值:若不是,请说明理由.
【变式训练1】长为4的线段AB的两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,线段AB的中点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并说明其形状;
(2)过点作两条直线分别与曲线C交于P、Q两点,若直线MP,MQ的斜率之积为,线段PQ的中点为D,求证:存在定点E,使得为定值,并求出此定值.
【变式训练2】已知圆C的圆心坐标为,且该圆经过点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)直线m交圆C于M,N两点,若直线AM,AN的斜率之和为0,求证:直线m的斜率是定值,并求出该定值.
类型三、圆中定直线
例.已知圆C过原点,圆心C是直线与直线的交点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)若圆C与y轴交于A、B两点(A在B上方),直线与圆C交于M、N两点,直线,相交于T.请问点T是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【变式训练1】已知圆C经过两点,圆心在直线上.
(1)求圆C的标准方程;
(2)若圆C与y轴相交于A,B两点(A在B上方).直线与圆C交于M,N两点,直线,相交于点T.请问点T是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【变式训练2】已知直线,圆.
(1)证明:直线l与圆C相交;
(2)设l与C的两个交点分别为A、B,弦AB的中点为M,求点M的轨迹方程;
(3)在(2)的条件下,设圆C在点A处的切线为,在点B处的切线为,与的交点为Q.试探究:当m变化时,点Q是否恒在一条定直线上?若是,请求出这条直线的方程;若不是,说明理由.
类型四、圆中探索性、存在性问题
例.(2022·江苏·南京二十七中高二开学考试)已知圆过点,且与直线相切于点.
(1)求圆的方程;
(2)过点的直线与圆交于两点,若为直角三角形,求直线的方程;
(3)在直线上是否存在一点,过点向圆引两切线,切点为,使为正三角形,若存在,求出点的坐标,若不存在,说明理由.
【变式训练1】已知圆C与y轴相切,圆心C在射线上,且截直线所得弦长为.
(1)求圆C方程;
(2)已知点,直线与圆C交于A、B两点,是否存在m使得,若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.
【变式训练2】(2021·江苏·高二专题练习)已知圆和点.
(1)过作圆的切线,求切线的方程;
(2)过作直线交圆于点,两个不同的点,且不过圆心,再过点,分别作圆的切线,两条切线交于点,求证:点在同一直线上,并求出该直线的方程;
(3)已知,设为满足方程的任意一点,过点向圆引切线,切点为,试探究:平面内是否存在一定点,使得为定值?若存在,请求出定点的坐标,并指出相应的定值;若不存在,请说明理由.
1.点是直线上任意一点,是坐标原点,则以为直径的圆经过定点( )
A.和 B.和 C.和 D.和
2.以下四个命题表述错误的是( )
A. 圆上有且仅有个点到直线的距离都等于
B. 曲线与曲线,恰有四条公切线,则实数的取值范围为
C. 已知圆,为直线上一动点,过点向圆引一条切线,其中为切点,则的最小值为
D. 已知圆,点为直线 上一动点,过点向圆引两条切线,,为切点,则直线经过点
3.(多选)设有一组圆Ck:(x-k)2+(y-k)2=4(k∈R),下列命题正确的是 ( )
A.不论k如何变化,圆心C始终在一条直线上
B.所有圆Ck均不经过点(3,0)
C.经过点(2,2)的圆Ck有且只有一个
D.所有圆的面积均为4π
4.(多选)已知点在直线:上,过点作圆:的两条切线,切点分别为,,则( )
A. 存在点,使得四边形为菱形 B. 四边形的面积最小值为
C. 的外接圆恒过两个定点 D. 原点到直线的距离不超过
5.已知动圆经过坐标原点,且圆心在直线上,动圆恒过一个异于点的定点________.
6.设有一组圆,存在定直线________始终与圆相切。
7.已知直线与圆,设O为坐标原点,若直线l与圆C交于M,N两点,且直线OM,ON的斜率分别为,,则=________.
8.已知圆C过坐标原点O和点,且圆心C在x轴上.
(1)求圆C的方程:
(2)设点.
①过点M的直线l与圆C相交于P,Q两点,求当的面积最大时直线l的方程;
②若点T是圆C上任意一点,试问:在平面上是否存在点N,使得.若存在,求出点N的坐标,若不存在,请说明理由.
9.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知圆,圆设动圆C同时平分圆、圆的周长.
(1)求证:动圆圆心C在一条定直线上运动.
(2)动圆C是否经过定点若经过,求出定点的坐标若不经过,请说明理由.
10.已知线段的端点的坐标是,端点的运动轨迹是曲线,线段的中点的轨迹方程是.
(1)求曲线的方程;
(2)已知斜率为的直线与曲线相交于异于原点的两点直线的斜率分别为,,且.若,为垂足,证明:存在定点,使得为定值.
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专题06 圆中定点定值定直线问题四种考法
目录
解题知识必备 1
压轴题型讲练 1
类型一、圆中定点 2
类型二、圆中定值 4
类型三、圆中定直线 7
类型四、圆中探索性、存在性问题 9
压轴能力测评(10题) 12
1.圆中定点
1.证明直线过定点,一般情况下,通过题中条件,寻找直线y=kx+b中b=f(k)的函数关系,或者设参,求解出含参直线方程,再求解出含参直线所过的定点。
2.证明定点,可以通过特殊化法先确定定点坐标,再证明定点适合题意。
2.圆中定值
1.证明圆中某些代数式为定值的策略
依题意设出参数,利用几何知识或相应的代数知识得出与所证代数式有关的含参数(变量)的等式,代入所证代数式运算化简,即可得出定值。
2.常见的化简运算技巧
(1)在运算过程中,尽量减少所证代数式中的参数(变量)个数,以便于向定值靠拢;
(2)巧妙利用变量间的关系,尽量做到整体代入简化运算。
3.圆中定直线
寻求直线与参量取值无关的恒成立思想的考查。
4.圆中探索性、存在性问题
(1)解决存在性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.一般步骤如下:
①假设满足条件的曲线(直线或点等)存在,用待定系数法设出;
②列出关于待定系数的方程(组);
③若方程(组)有实数解,则曲线(直线或点等)存在,否则不存在.
(2)反证法与验证法也是求解存在性问题常用的方法。
(3)求解含参数的存在性问题时,通常的方法是首先假设满足条件的参数值存在,然后利用这些条件并结合题目的其他已知条件进行推理与计算,若不出现矛盾,并且得到了相应的参数值,就说明满足条件的参数值存在;若在推理与计算中出现了矛盾,则说明满足条件的参数值不存在,同时推理与计算的过程就是说明理由的过程。
类型一、圆中定点
例.在平面直角坐标系xOy中,圆C:与圆:相切于点,且直线l:与圆C有公共点.
(1)求圆C的方程;
(2)设点P为圆C上的动点,直线l分别与x轴和y轴交于点M,N,求证:存在定点B,使得;
【答案】(1)(2)①证明见解析;②.
【分析】本题考查圆的标准方程,直线与圆的位置关系,圆与圆的位置关系,与圆有关的最值,
(1)由两圆的位置关系求圆C方程;
(2)①由,直接法得,由点P为圆C上的动点得,求B点坐标;,在圆C外,在圆C内,点P为线段BN与圆C的公共点时“”能成立.从而得直线方程.
【详解】(1)圆,即,所以圆心为,圆的半径.
由圆与圆相切于点 ,得,,即解得或由直线l:与圆C有公共点,,所以所以圆C的方程为.
(2)直线l分别与x轴和y轴交点,.
设点,,则,
由得,,
即,由点P为圆C上的动点得,即
故存在定点,使得.
【变式训练1】已知点为直线上任意一点,为坐标原点.则以为直径的圆除过定点外还过定点( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设垂直于直线,可知圆恒过垂足;两条直线方程联立可求得点坐标.
【详解】设垂直于直线,垂足为,则直线方程为:,
由圆的性质可知:以为直径的圆恒过点,
由得:,以为直径的圆恒过定点.
故选:D.
【变式训练2】若抛物线与坐标轴分别交于三个不同的点、、,则的外接圆恒过的定点坐标为_______
【答案】
【分析】设抛物线交轴于点,交轴于点、,根据题意设圆心为,求出,写出圆的方程,可得出关于、的方程组,即可得出圆所过定点的坐标.
【详解】设抛物线交轴于点,交轴于点、,
由题意可知,由韦达定理可得,,
所以,线段的中点为,设圆心为,
由可得,解得,
,则,则,
所以,圆的方程为,
整理可得,
方程组的解为.
因此,的外接圆恒过的定点坐标为.
故答案为:.
类型二、圆中定值
例.已知直线与圆.
(1)求证:直线l过定点,并求出此定点坐标;
(2)设O为坐标原点,若直线l与圆C交于M,N两点,且直线OM,ON的斜率分别为,,则是否为定值?若是,求出该定值:若不是,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析,定点(2)是定值,定值为
【分析】(1)由已知可得根据过定点的直线系方程计算方法可得l恒过定点
(2)设出直线的方程.联立直线与圆的方程,利用韦达定理求解进而即可得结果.
【详解】(1)由直线得,
联立,解得,
直线l恒过定点.
(2)圆的圆心为,半径为,直线过点,
直线l与圆C交于M,N两点,则直线l的斜率存在,设直线l方程为,
联立,得,
设,,则,,
是定值,定值为
【变式训练1】长为4的线段AB的两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,线段AB的中点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并说明其形状;
(2)过点作两条直线分别与曲线C交于P、Q两点,若直线MP,MQ的斜率之积为,线段PQ的中点为D,求证:存在定点E,使得为定值,并求出此定值.
【答案】(1),是以坐标原点为圆心,2为半径的圆;
(2)证明见解析,此定值为.
【分析】(1)利用几何法直接求出轨迹方程,进而判断出形状;(2)设直线方程为与联立求出,由的斜率为,同理求出.根据对称性可知,判断出过.
由直角三角形的性质判断出为的中点为定值.
【详解】(1)∵,P为线段AB中点,
∴,设,则,即.
则曲线C是以坐标原点为圆心,2为半径的圆;
(2)
根据题意,直线MP的斜率存在且不为0,MP设斜率为k,
则直线方程为代入中,整理得,
故,,即,
因为直线,的斜率之积为,所以的斜率为,同理:.
根据对称性可知,直线所过定点在轴上,
不妨令,得,
此时,即过,
则,所以过定点.
连接,在圆O中,由垂径定理可得:.
当D、F不重合时,即,所以为直角三角形,取的中点,则.
当D、F重合时,取的中点,则也成立.
故存在定点E,使得为定值,此定值为.
【变式训练2】已知圆C的圆心坐标为,且该圆经过点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)直线m交圆C于M,N两点,若直线AM,AN的斜率之和为0,求证:直线m的斜率是定值,并求出该定值.
【答案】(1);(2)证明见解析,;(3)证明见解析,.
【分析】(1)根据给定条件,求出圆C的半径即可作答.
(2)设出直线AM,AN的方程,与圆C的方程联立,求出点M,N的坐标,再用斜率坐标公式计算作答.
【详解】(1)依题意,圆C的半径,
所以圆C的标准方程是:.
(2)设直线方程为:,由消去y并整理得:,
则有点,而直线:,同理,
于是得直线的斜率,
所以直线m的斜率是定值,该定值为.
类型三、圆中定直线
例.已知圆C过原点,圆心C是直线与直线的交点.
(1)求圆C的标准方程;
(2)若圆C与y轴交于A、B两点(A在B上方),直线与圆C交于M、N两点,直线,相交于T.请问点T是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【答案】(1)(2)存在,
【分析】(1)首先求出两直线的交点坐标,即可得到圆心坐标,再根据圆过原点求出半径,即可得到圆的方程;
(2)设,,联立直线与圆的方程,消元列出韦达定理,由直线的方程为,直线的方程为,即可得到,从而求出定直线方程;
【详解】(1)解:由,得,所以圆心.又因为圆C过原点,所以,
所以圆C的标准方程为:.
(2)解:设,,由(1)可知,,.
联立方程组,消去y并化简得,所以,.
直线的方程为① 直线的方程为②
由①②知,
由,化简得,故点T在定直线上.
【变式训练1】已知圆C经过两点,圆心在直线上.
(1)求圆C的标准方程;
(2)若圆C与y轴相交于A,B两点(A在B上方).直线与圆C交于M,N两点,直线,相交于点T.请问点T是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【答案】(1)(2)是,
【分析】(1)由已知设出圆心,再由圆心到的距离都为半径列出方程解出答案即可;
(2)联立直线与圆的方程并化简,然后求出直线和的方程,进而结合根与系数的关系得到答案.
(1)依题意可设圆心,则半径,
解,,故,即圆C的标准方程为.
(2)设,由(1)可知,,
联立方程组,消去x并化简得,
容易判断直线所过定点(0,1)在圆内,即直线与圆一定有两个交点,
所以,
直线的方程为…①,直线的方程为…②,
由①②可得:,
由,化简得,故点T在定直线上.
【变式训练2】已知直线,圆.
(1)证明:直线l与圆C相交;
(2)设l与C的两个交点分别为A、B,弦AB的中点为M,求点M的轨迹方程;
(3)在(2)的条件下,设圆C在点A处的切线为,在点B处的切线为,与的交点为Q.试探究:当m变化时,点Q是否恒在一条定直线上?若是,请求出这条直线的方程;若不是,说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2);(3)点Q恒在直线上,理由见解析.
【分析】(1)求出直线过定点,得到在圆内部,故证明直线l与圆C相交;(2)设出点,利用垂直得到等量关系,整理后即为轨迹方程;(3)利用Q、A、B、C四点共圆,得到此圆的方程,联立,求出相交弦的方程,即直线的方程,根据直线过的定点,得到,从而得到点Q恒在直线上.
(1)
证明:直线过定点,代入得:,故在圆内,故直线l与圆C相交;
(2)
圆的圆心为,设点,由垂径定理得:,即,化简得:,点M的轨迹方程为:
(3)
设点,由题意得:Q、A、B、C四点共圆,且圆的方程为:,即,与圆C的方程联立,消去二次项得:,即为直线的方程,因为直线过定点,所以,解得:,所以当m变化时,点Q恒在直线上.
类型四、圆中探索性、存在性问题
例.(2022·江苏·南京二十七中高二开学考试)已知圆过点,且与直线相切于点.
(1)求圆的方程;
(2)过点的直线与圆交于两点,若为直角三角形,求直线的方程;
(3)在直线上是否存在一点,过点向圆引两切线,切点为,使为正三角形,若存在,求出点的坐标,若不存在,说明理由.
【答案】(1)(2)或
(3)存在点或,使为正三角形
【分析】(1)设圆心为,根据圆心和切点连线与切线垂直、圆心到圆上两点的距离相等可构造方程组求得圆心坐标,进而得到半径,由此可得圆的方程;
(2)由等腰直角三角形性质可知圆心到直线的距离;分别在直线斜率不存在和存在的情况下,根据构造方程求得结果;
(3)由等边三角形性质可知,设,利用两点间距离公式可构造方程求得,进而得到点坐标.
【详解】(1)设圆心坐标为,则,解得:,
圆的半径,圆的方程为:.
(2)为直角三角形,,,
则圆心到直线的距离;当直线斜率不存在,即时,满足圆心到直线的距离;
当直线斜率存在时,可设,即,
,解得:,,即;
综上所述:直线的方程为或.
(3)假设在直线存在点,使为正三角形,,,
设,,解得:或,
存在点或,使为正三角形.
【变式训练1】已知圆C与y轴相切,圆心C在射线上,且截直线所得弦长为.
(1)求圆C方程;
(2)已知点,直线与圆C交于A、B两点,是否存在m使得,若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2)不存在,理由见解析.
【分析】(1)设圆C的方程为,圆C与y轴相切,则,圆心C在射线上,所以,根据弦长公式得,解方程组即可得结果;
(2)依题意得在线段的中垂线上,则,根据斜率关系即可求出参数值.
【详解】(1)设圆C的方程为
圆心C在射线上,所以
圆C与y轴相切,则
点到直线的距离 ,
由于截直线所得弦长为,所以
则得,又 所以(舍去),
故圆C的方程为;
(2)假设m存在,由(1)得,因为,
所以在线段的中垂线上,则,
因为,所以 解得;
当时,直线方程为即,
圆心到该直线的距离,该直线与圆相离,不合题意;
所以不存在实数m满足题干要求.
【变式训练2】(2021·江苏·高二专题练习)已知圆和点.
(1)过作圆的切线,求切线的方程;
(2)过作直线交圆于点,两个不同的点,且不过圆心,再过点,分别作圆的切线,两条切线交于点,求证:点在同一直线上,并求出该直线的方程;
(3)已知,设为满足方程的任意一点,过点向圆引切线,切点为,试探究:平面内是否存在一定点,使得为定值?若存在,请求出定点的坐标,并指出相应的定值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)和.(2)证明见解析,直线方程为.(3)存在,或.
【分析】(1)讨论斜率是否存在并设直线方程,结合圆的切线性质及点线距离公式求参数,进而写出切线方程.
(2)设,,由、可得、 ,即可知的方程,再由点在直线上即可证结论,并确定所在的直线.
(3)若,由题设可知,假设存在使为定值,利用两点距离公式、圆的切线性质整理可得,要使多项式方程不受点位置影响,需使该多项式方程各项的系数为0,列方程求参数即可判断的存在性.
【详解】(1)当斜率不存在时,显然与圆相切;
当斜率存在时,设切线为,由圆心到切线的距离为1,
∴,解得,则,整理得.
综上,切线方程为和.
(2)设,,
∴由,则,即,又,故,同理,∴直线为,又在上,∴,故恒在直线上.
(3)由题设,若则,整理可得,
若存在,使为定值,而,,
∴,整理得,
∴,
整理得,
要使为定值,则,解得或.
综上,存在或,使为定值
1.点是直线上任意一点,是坐标原点,则以为直径的圆经过定点( )
A.和 B.和 C.和 D.和
【答案】D
【解析】设点,则线段的中点为,
圆的半径为,
所以,以为直径为圆的方程为,
即,即,
由,解得或,
因此,以为直径的圆经过定点坐标为、.
故选:D.
2.以下四个命题表述错误的是( )
A. 圆上有且仅有个点到直线的距离都等于
B. 曲线与曲线,恰有四条公切线,则实数的取值范围为
C. 已知圆,为直线上一动点,过点向圆引一条切线,其中为切点,则的最小值为
D. 已知圆,点为直线 上一动点,过点向圆引两条切线,,为切点,则直线经过点
【答案】B
【分析】选项A根据圆心到直线的距离与半径的关系来确定所求点的个数;选项B根据两曲线有四条公切线,确定曲线类型为圆,再由两圆外离列不等式求解;选项C利用圆心与切点的连线垂直切线列等式,转化为求圆心到直线上的点的距离的最小值问题;选项D,设点 为直线上一点,求出切线的方程即可判断.
【详解】解:选项A:圆的圆心为 ,半径 ,
所以圆心到直线的距离,
所以圆上有且仅有个点到直线的距离都等于,
故选项A正确;
选项B:方程可化为,故曲线 表示圆心为,半径 的圆,
方程可化为,
因为圆 与曲线 有四条公切线,
所以曲线也为圆,且圆心为 ,半径 ,
同时两圆的位置关系为外离,有 ,即 ,
解得,故B错误;
选项C:圆的圆心 ,半径 ,
圆心到直线的距离,
所以直线与圆相离,由切线的性质知, 为直角三角形, ,当且仅当 与直线垂直时等号成立,所以 的最小值为,故选项C正确;
选项D:设点为直线上一点,则以,为直径的圆的方程为,即:,两圆的方程相减得到直线方程为,即,
所以直线过定点,D正确.
故选:B.
3.(多选)设有一组圆Ck:(x-k)2+(y-k)2=4(k∈R),下列命题正确的是 ( )
A.不论k如何变化,圆心C始终在一条直线上
B.所有圆Ck均不经过点(3,0)
C.经过点(2,2)的圆Ck有且只有一个
D.所有圆的面积均为4π
【答案】ABD
【解析】 圆心坐标为(k,k),在直线y=x上,A正确;令(3-k)2+(0-k)2=4,化简得2k2-6k+5=0,∵Δ=36-40=-4<0,∴2k2-6k+5=0无实数根,B正确;由(2-k)2+(2-k)2=4,化简得k2-4k+2=0,∵Δ=16-8=8>0,有两不等实根,∴经过点(2,2)的圆Ck有两个,C错误;由圆的半径为2,得圆的面积为4π,D正确.
故选:ABD.
4.(多选)已知点在直线:上,过点作圆:的两条切线,切点分别为,,则( )
A. 存在点,使得四边形为菱形 B. 四边形的面积最小值为
C. 的外接圆恒过两个定点 D. 原点到直线的距离不超过
【答案】BCD
【分析】由到直线距离结合已知条件可判断AB;由点共圆以及点求出直线,利用点到直线的距离可判断CD
【详解】对于A:当四边形为菱形时,,
则,
又到直线的距离为,
所以不存在点,使得四边形为菱形,故A错误;
对于B:由A可知,,
所以四边形的面积,
所以四边形的面积最小值为,故B正确;
对于C:设,由图象可知四点在以为直径的圆上,
圆的方程为,
即,
令,解得或,
所以的外接圆恒过两个定点,故C正确;
对于D:过的圆的方程为,
由得直线的方程为:,
则原点到直线的距离为
,故D正确;
故选:BCD.
5.已知动圆经过坐标原点,且圆心在直线上,动圆恒过一个异于点的定点________.
【答案】,
【解析】设定点坐标,,因为圆的方程为:
所以,
即,
因为当为变量时,,却能使该等式恒成立,
所以只可能且
即解方程组可得:,或者,(舍去)
所以圆恒过一定点,.
故答案为:,
6.
设有一组圆,存在定直线________始终与圆相切。
【答案】
【解析】存在直线,即或,
圆心到直线或的距离,
这两条直线始终与圆相切,C正确,
故答案为:
7.已知直线与圆,设O为坐标原点,若直线l与圆C交于M,N两点,且直线OM,ON的斜率分别为,,则=________.
【答案】
【解析】由直线得,
联立,解得,
直线l恒过定点.
圆的圆心为,半径为,直线过点,
直线l与圆C交于M,N两点,则直线l的斜率存在,
设直线l方程为,
联立,得,
设,,则,,
是定值,定值为
故答案为:
8.已知圆C过坐标原点O和点,且圆心C在x轴上.
(1)求圆C的方程:
(2)设点.
①过点M的直线l与圆C相交于P,Q两点,求当的面积最大时直线l的方程;
②若点T是圆C上任意一点,试问:在平面上是否存在点N,使得.若存在,求出点N的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)①或;②不存在,理由见解析.
【分析】(1)设圆心,则,求出,进而得到圆的方程;
(2)①利用三角形的面积结合基本不等式,可知的面积最大时,圆心到直线的距离为,设直线l方程,利用点到线的距离公式求解即可;
②假设存在,由,结合点在圆上,可得到方程,利用待定系数法求解,即可判断.
【详解】(1)因为圆C过坐标原点和点,且圆心C在x轴上,
设圆心,则,解得所以圆心,半径
故圆C的方程为
(2)①设圆心到直线的距离为,则
,当且仅当,即时等号成立,
设直线l的方程为,
则圆心到直线的距离,解得
所以直线l的方程为,即或
②假设存在,,由,知
代入得
化简整理得
又点在圆上,,则
所以解得,但无解,所以不存在点N,使得
9.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知圆,圆设动圆C同时平分圆、圆的周长.
(1)求证:动圆圆心C在一条定直线上运动.
(2)动圆C是否经过定点若经过,求出定点的坐标若不经过,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析(2)过定点,定点的坐标为和
【分析】(1)由题意,圆心C到、两点的距离相等,由此结合两点间的距离公式建立关系式,化简整理得,即为所求定直线方程;
(2)根据题意设,得到圆C方程关于参数的一般方程形式,利用恒过点,即可得到动圆C经过的定点坐标.
【详解】(1)解:设圆心,由题意,得,即,化简得,即动圆圆心C在定直线上运动.
(2)解:圆C过定点,设,则动圆C的半径为,于是动圆C的方程为,整理得.联立方程组,解得或所以动圆C过定点,定点的坐标为和.
10.已知线段的端点的坐标是,端点的运动轨迹是曲线,线段的中点的轨迹方程是.
(1)求曲线的方程;
(2)已知斜率为的直线与曲线相交于异于原点的两点直线的斜率分别为,,且.若,为垂足,证明:存在定点,使得为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)利用中点坐标公式以及求轨迹方程的方法求解;(2)利用韦达定理结合题意求解.
详解】(1)设,,
由中点坐标公式得.
因为点M的轨迹方程是,
所以,
整理得曲线C的方程为.
(2)设直线l的方程为,,,,
由,得,
所以,,
所以
,
所以,且即,
即,
所以直线的方程为,即直线过定点.
因为为定值,且为直角三角形,为斜边,
所以当点是的中点时,为定值.
因为,,所以由中点坐标公式得.
所以存在定点使得为定值.
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