内容正文:
专题03 圆的方程
圆的方程基础题
1.(23-24高二上·重庆·期中)若圆的圆心到直线的距离为,则实数a的值为( )
A.0或2 B.0或 C.0或 D.或2
2.(23-24高二上·重庆·期中)若点在圆外,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)在圆的方程的探究中,有四位同学分别给出了一个结论,甲:该圆经过点;乙:该圆的圆心为;丙:该圆的半径为1;丁:该圆经过点.如果只有一位同学的结论是错误的,那么这位同学是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
4.(23-24高二上·重庆·期中)直线平分圆C:,则( )
A. B.1 C.-1 D.-3
5.(23-24高二上·重庆万州·期中多选题)若,,,四点共圆,则m的值为( )
A.2 B. C. D.3
6.(23-24高二上·重庆·期中)已知方程表示圆,则整数可以是 (答案不唯一,写一个即可).
7.(23-24高二上·重庆·期中)已知直线过定点P,圆C经过P点且与x轴和y轴正半轴都相切.
(1)求定点P的坐标;
(2)求圆C的方程.
8.(23-24高二上·重庆南岸·阶段练习)已知圆过点,且圆心在直线上.
(1)求圆的方程;
(2)设点在圆上运动,点,记为线段的中点,求的轨迹方程;
直线与圆的位置关系及弦长问题
1.(23-24高二上·重庆永川·期中)直线被曲线截得的弦长的最小值为( )
A. B.1 C. D.2
2.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)若直线与相离,则点与圆的位置关系为( )
A.点在圆内 B.点在圆上
C.点在圆外 D.无法确定
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)直线与圆相交于M、N两点,若,则等于( )
A.0 B.-2 C.2或0 D.-2或0
4.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)“直线与圆相切”是“”的( )条件.
A.充分不必要 B.必要不充分 C.充要 D.既不充分也不必要
5.(23-24高二上·重庆万州·期中)直线与圆相交所形成的长度为整数的弦的条数为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
6.(23-24高二上·重庆·期中多选题)直线:,圆:,P是圆M上的动点,则( )
A.过且与直线垂直的直线方程为
B.直线与圆相交
C.点P到直线的距离最大值是5
D.点P到直线的距离最小值是1
7.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)若为圆的弦的中点,则直线的方程为 .
8.(23-24高二上·重庆永川·期中)经过圆上一点且与圆相切的直线的一般方程为 .
9.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)直线与曲线有两个交点,则实数k的取值范围是 .
10.(23-24高二上·重庆永川·期中)在平面直角坐标系中,圆,四点.
(1)若三点的都在圆上,求圆的方程,并判断点与圆的位置关系;
(2)过点的直线被圆截得的弦长为4,判断这样的直线有几条,并求出直线的方程.
11.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知圆,A是圆C上一动点,点,M为线段的中点.
(1)求动点M的轨迹方程;
(2)记M的轨迹为曲线E,过点的点线l与曲线E有且只有一个交点,求直线l的方程.
12.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知圆.
(1)求实数的取值范围;
(2)若直线被圆C所截得的弦长为,求实数m的值.
13.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)已知圆经过点和点,且圆心落在直线上,点是圆上的动点.
(1)求圆的标准方程;
(2)若直线被圆截得的弦长为8,求的最小值;
(3)若,,当最大或最小时,求的长.
圆与圆的位置关系及公共弦问题
1.(23-24高二上·重庆·期中)已知圆:与圆:的公共弦所在直线与直线:垂直,则的值为( )
A.2 B. C.8 D.
2.(23-24高二上·重庆·期中多选题)已知圆和圆相交于两点,下列说法正确的为( )
A.两圆外切 B.两圆有两条公切线
C.直线的方程为 D.线段的长为
3.(23-24高二上·重庆永川·期中)圆与圆的公共弦所在的直线的方程为 ,弦长为 .
4.(23-24高二上·重庆·期中)圆:与圆:的公共弦长是
圆中的切线相关问题
1.(23-24高二上·重庆·期中多选题)已知圆,下列说法正确的是( )
A.过点作直线与圆O交于A,B两点,则范围为
B.过直线上任意一点Q作圆O的切线,切点分别为C,D,则直线CD必过定点
C.圆O与圆有且仅有两条公切线,则实数r的取值范围为
D.圆O上有2个点到直线的距离等于1
2.(23-24高二上·重庆北碚·期中多选题)已知的顶点P在圆C:上,顶点A、B在圆O:上.若,则( )
A.的面积的最大值为
B.直线PA被圆C截得的弦长的最小值为
C.有且仅有一个点P,使得为
D.有且仅有一个点P,使得直线PA,PB都是圆O的切线
3.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中多选题)已知圆,.则下列说法正确的是( )
A.当时,圆与圆有4条公切线
B.当时,是圆与圆的一条公切线
C.当时,圆与圆相交
D.当时,圆与圆的公共弦所在直线的方程为
4.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中多选题)已知的顶点P在圆C:上,顶点A,B在圆O:上.若,则( )
A.的面积的最大值为
B.直线被圆C截得的弦长的最大值为
C.过P作圆O的切线,则切线长的最小值为
D.不存在这样的点P,使得为等边三角形
5.(23-24高二上·重庆·期中)已知圆经过两点、,且圆的圆心在直线上.
(1)求圆的方程;
(2)若点为直线:上的动点,过点作圆的切线、,切点为、,求四边形面积的最小值,并出此时点的坐标.
6.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知,,过A,B两点作圆,且圆心在直线l:上.
(1)求圆的标准方程;
(2)过作圆的切线,求切线所在的直线方程.
圆中的最值范围问题
1.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知点M是圆上的动点,点N是圆上的动点,点P在直线上运动,则的最小值为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知点在曲线上,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)已知点,,点O是坐标原点,点Q是圆上的动点,则的最大值为( )
A.3 B. C. D.4
4.(23-24高二上·重庆北碚·期中)如图,已知直线l:与圆O:相离,点P在直线l上运动且位于第一象限,过P作圆O的两条切线,切点分别是M、N,直线MN与x轴、y轴分别交于R、T两点,且面积的最小值为,则m的值为( )
A.-5 B.-6 C. D.
5.(23-24高二上·重庆·期中)已知点,动点P满足,设P的轨迹为C.
(1)求C的轨迹方程;
(2)若过点A的直线与C交于M,N两点,求取值范围.
6.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知在平面直角坐标系xOy中,,,平面内动点P满足.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)点P轨迹记为曲线C,若曲线C与x轴的交点为M,N两点,Q为直线l:上的动点,直线MQ,NQ与曲线C的另一个交点分别为E,F,直线EF与x轴交点为K,求的最小值.
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专题03 圆的方程
圆的方程基础题
1.(23-24高二上·重庆·期中)若圆的圆心到直线的距离为,则实数a的值为( )
A.0或2 B.0或 C.0或 D.或2
【答案】A
【分析】利用圆心到直线的距离列出关于的方程,解之即可得解.
【详解】因为圆的圆心为,半径.
又圆心到直线的距离为,
所以,即,
所以,所以或.
故选:A.
2.(23-24高二上·重庆·期中)若点在圆外,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据圆的方程可得圆心和半径,结合点与圆的位置关系分析求解.
【详解】由题意可知:圆的圆心,半径,
若点在圆外,则,
解得或,所以实数的取值范围是.
故选:C.
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)在圆的方程的探究中,有四位同学分别给出了一个结论,甲:该圆经过点;乙:该圆的圆心为;丙:该圆的半径为1;丁:该圆经过点.如果只有一位同学的结论是错误的,那么这位同学是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【分析】假设乙、丙同学结论正确得出圆的方程,利用圆的方程检验甲、丁结论可得解.
【详解】假设乙、丙同学的结论正确,
则该圆的方程为,
代入点,方程不成立,此时甲结论错误,
代入点,方程成立,此时丁的结论正确.
故选:A
4.(23-24高二上·重庆·期中)直线平分圆C:,则( )
A. B.1 C.-1 D.-3
【答案】D
【分析】求出圆心,结合圆心在直线上,代入求值即可.
【详解】变形为,故圆心为,
由题意得圆心在上,故,解得.
故选:D
5.(23-24高二上·重庆万州·期中多选题)若,,,四点共圆,则m的值为( )
A.2 B. C. D.3
【答案】AD
【分析】依题意设出圆的一般方程,代入坐标可得圆方程为,由点在圆上即可解得或.
【详解】根据题意可设圆方程为,
将点,,代入可得,解得;
即圆方程为,
又点在圆上,所以,整理得,
解得或.
故选:AD
6.(23-24高二上·重庆·期中)已知方程表示圆,则整数可以是 (答案不唯一,写一个即可).
【答案】1(答案不唯一,小于2的整数都可以)
【分析】根据圆的一般式方程即可列不等式求解.
【详解】表示圆,则,解得,
故答案为:1(答案不唯一,小于2的整数都可以)
7.(23-24高二上·重庆·期中)已知直线过定点P,圆C经过P点且与x轴和y轴正半轴都相切.
(1)求定点P的坐标;
(2)求圆C的方程.
【答案】(1);(2)或
【分析】(1)将分离参数,可得,解方程组,即可求得答案.
(2)设出圆的标准方程,由题意列出方程,求得参数,即可得答案.
【详解】(1)直线,即,
由于,故,
即直线过定点.
(2)设圆C的方程为,
由题意得圆C经过P点且与x轴正半轴和y轴正半轴都相切,
则且,即,
解得或,
故圆C的方程为或.
8.(23-24高二上·重庆南岸·阶段练习)已知圆过点,且圆心在直线上.
(1)求圆的方程;
(2)设点在圆上运动,点,记为线段的中点,求的轨迹方程;
【答案】(1);(2)
【分析】(1)先求的垂直平分线方程为,与的交点即圆心,圆心到点的距离即为半径,即可得圆的标准方程.
(2)由为线段的中点得到坐标与坐标的关系,代入圆方程可得轨迹方程.
【详解】(1),的中点坐标为,直线的斜率为,
故线段的垂直平分线方程为,即,
联立得,即圆的圆心为,半径为,
故圆的方程为
(2)设,,因为线段的中点,
所以,则,
因点在圆上运动,所以,
则,
即的轨迹方程为.
直线与圆的位置关系及弦长问题
1.(23-24高二上·重庆永川·期中)直线被曲线截得的弦长的最小值为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】D
【分析】根据圆的性质,结合勾股定理进行求解即可.
【详解】,
所以直线过定点,
又可化为,
因此当圆心与连线垂直于直线时,
直线被曲线截得的弦长最小,
此时最小值为.
故选:D
【点睛】关键点睛:本题的关键是利用直线所过的定点以及圆的几何性质.
2.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)若直线与相离,则点与圆的位置关系为( )
A.点在圆内 B.点在圆上
C.点在圆外 D.无法确定
【答案】A
【分析】由题设及点线距离公式有,进而可得即可判断位置关系.
【详解】由题设与直线的距离,即,
所以点在圆内.
故选:A
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)直线与圆相交于M、N两点,若,则等于( )
A.0 B.-2 C.2或0 D.-2或0
【答案】A
【分析】根据圆的方程及弦长,可以求得圆心到直线的距离,再利用点到直线的距离公式即可求得.
【详解】由圆的方程可知,圆心为,半径,
则圆心到直线的距离为,又因为弦长,所以,
即,解得.
故选:A
4.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)“直线与圆相切”是“”的( )条件.
A.充分不必要 B.必要不充分 C.充要 D.既不充分也不必要
【答案】B
【分析】根据直线与圆相切求的值,进而结合充分、必要条件分析判断.
【详解】因为圆,即,可知圆心为,半径为1,
若直线圆相切,
则,解得或,
又因为是的真子集,
所以“直线与圆相切”是“”的必要不充分条件.
故选:B.
5.(23-24高二上·重庆万州·期中)直线与圆相交所形成的长度为整数的弦的条数为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】D
【分析】根据题意可知直线恒过定点,即可求得过该点的最短弦长为,最长弦长为,再利用对称性即可求得结果.
【详解】易知直线恒过定点,
圆的圆心为,半径为,
易知当过点的弦与垂直时,弦长最小,如下图所示:
此时,弦长为;
当弦过圆心时,此时弦长最长为直径,即;
所以长度为整数的弦的取值可以为;
由对称性可知,长度为的弦仅有一条,长度为的弦长各有两条,
即可知长度为整数的弦的条数共条.
故选:D
6.(23-24高二上·重庆·期中多选题)直线:,圆:,P是圆M上的动点,则( )
A.过且与直线垂直的直线方程为
B.直线与圆相交
C.点P到直线的距离最大值是5
D.点P到直线的距离最小值是1
【答案】BC
【分析】根据直线的位置关系及点斜式方程判断A;由圆心到直线的距离与半径的关系判断B;由点P到直线的距离最大值是判断C;由直线与圆相交可判断D.
【详解】直线:的斜率为,
圆:的圆心,半径,
过且与直线垂直的直线方程为,即,故A错误;
圆心直线:的距离,故直线与圆相交,故B正确;
点P到直线的距离最大值是,故C正确;
直线与圆相交,则点P到直线的距离最小值是0,故D错误.
故选:BC.
7.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)若为圆的弦的中点,则直线的方程为 .
【答案】
【分析】根据圆的性质知:,由两条直线垂直,若斜率都存在,则斜率乘积为,求出直线的斜率,根据直线的点斜式写出直线方程即可.
【详解】因为圆,所以圆心坐标为,半径为,
因为是弦的中点,由圆的性质知:,
因为,且,所以 ,
因为在直线上,
所以直线的方程为,即:.
故答案为:
8.(23-24高二上·重庆永川·期中)经过圆上一点且与圆相切的直线的一般方程为 .
【答案】
【分析】先求出圆心坐标,再利用过切点的半径与切线垂直求出斜率,最后写出一般方程即可.
【详解】由,可得,
则圆心坐标为,且点在直线上,所以,
则切线的斜率为,
所以切线方程为,即
故答案为:
9.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)直线与曲线有两个交点,则实数k的取值范围是 .
【答案】
【分析】根据题意分析可得曲线C是以为圆心,1为半径的右半圆,结合图象分析求解.
【详解】由,可得且,
所以曲线是以为圆心,半径为的右半圆,
直线过定点,斜率为,如图,
当直线过时,可得,
当直线与曲线相切时,则,
解得,
所以实数k的取值范围为.
故答案为:
10.(23-24高二上·重庆永川·期中)在平面直角坐标系中,圆,四点.
(1)若三点的都在圆上,求圆的方程,并判断点与圆的位置关系;
(2)过点的直线被圆截得的弦长为4,判断这样的直线有几条,并求出直线的方程.
【答案】(1)在圆上;
(2)有两条,或
【分析】(1)设所求圆方程为,将点的坐标代入方程,列出方程组,求得的值,即可求解;
(2)根据题意,分当的斜率不存在和斜率存在,结合圆心到直线的距离等于半径,列出方程,即可求解.
【详解】(1)解:设所求圆方程为,
把三点坐标代入,可得,解得,
所以圆方程是,
把点坐标代入上式,可得,所以点在圆上.
(2)解:有两条.
由(1)可知圆,则圆心,
半径,设圆心到该直线的距离为,则,可得,
①当的斜率不存在时,,满足题意
②当的斜率存在时,设为,则,即,
可得,解得,即
综上:所求直线方程为或.
11.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知圆,A是圆C上一动点,点,M为线段的中点.
(1)求动点M的轨迹方程;
(2)记M的轨迹为曲线E,过点的点线l与曲线E有且只有一个交点,求直线l的方程.
【答案】(1);
(2)或.
【分析】(1)令,由题设得,代入已知圆方程整理即可得动点M的轨迹方程;
(2)讨论直线l斜率存在性,设直线方程,结合点线距离公式及直线与圆的交点个数列方程求参数,即可得直线方程.
【详解】(1)令,由M为线段的中点,,则,
而A是圆C上一动点,故,
整理得,即,
所以动点M的轨迹方程为.
(2)由(1)知:曲线E的圆心为,半径,且点N在曲线E外,
若直线l斜率不存在,即,显然与曲线E相切,满足;
若直线l斜率存在,设,则到直线l的距离,
所以,此时;
综上,直线l的方程为或.
12.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知圆.
(1)求实数的取值范围;
(2)若直线被圆C所截得的弦长为,求实数m的值.
【答案】(1);
(2)4.
【分析】(1)利用方程表示圆的充要条件,列式求解即得.
(2)借助直线被圆所截的弦长公式,列式计算即得.
【详解】(1)圆,则,解得,
所以实数的取值范围是.
(2)由(1)知,,圆的圆心,半径,
则点到直线的距离,
依题意,,即,解得,
所以实数m的值为4.
13.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)已知圆经过点和点,且圆心落在直线上,点是圆上的动点.
(1)求圆的标准方程;
(2)若直线被圆截得的弦长为8,求的最小值;
(3)若,,当最大或最小时,求的长.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)利用圆的标准方程,结合题意,得出圆心和半径,进而得解;
(2)由弦长为8,得圆心在直线上,代入得,再结合基本不等式的乘1法即可求;
(3)由最大或最小,判断出此时直线与圆相切,即求切线长.
【详解】(1)因为圆心落在直线上,所以设圆心为,半径为,
又圆经过点和点,
则,半径,
解得,所以圆的标准方程为:
(2)弦长为,即直线过圆心,
则,
,
当且仅当,即,时,等号成立,
所以的最小值为.
(3)如图最大或最小时,此时过点的直线与圆相切,
,
则.
圆与圆的位置关系及公共弦问题
1.(23-24高二上·重庆·期中)已知圆:与圆:的公共弦所在直线与直线:垂直,则的值为( )
A.2 B. C.8 D.
【答案】A
【分析】求出圆与圆的公共弦所在直线方程,再由垂直关系求出并验证即得.
【详解】把圆与圆的方程相减得:,即为圆与圆的公共弦所在直线方程,
由直线与直线垂直,得,解得,
当时,圆:,即的圆心,半径,
而圆:的圆心,半径,
于是,则圆与圆相交,符合题意,
所以的值为2.
故选:A
2.(23-24高二上·重庆·期中多选题)已知圆和圆相交于两点,下列说法正确的为( )
A.两圆外切 B.两圆有两条公切线
C.直线的方程为 D.线段的长为
【答案】BD
【分析】对于A:根据题意可得两圆的圆心和半径,进而判断两圆的位置关系为相交;对于B:根据两圆相交分析判断;对于C:根据两圆方程之差即为公共弦所在直线方程,运算求解即可;对于D:利用点到直线的距离公式结合垂径定理求公共弦长.
【详解】由题意可知:圆的圆心,半径,
圆,即,可知圆心,半径,
对于选项A:因为,则,
所以两圆相交,故A错误;
对于选项B:因为两圆相交,所以两圆有两条公切线,故B正确;
对于选项C:因为两圆相交,则两圆方程之差即为公共弦所在直线方程,
可得直线的方程为,故C错误;
对于选项D:因为到直线的距离,
所以线段的长为,故D正确;
故选:BD.
3.(23-24高二上·重庆永川·期中)圆与圆的公共弦所在的直线的方程为 ,弦长为 .
【答案】
【分析】根据两圆的方程可求公共弦的方程,根据公式可求公共弦长.
【详解】由题意可知,两圆方程相减可得公共弦方程为,
化简得公共弦所在直线方程为,
圆的标准方程为,
其圆心,半径,
圆心到公共弦的距离,
所以公共弦长为.
故答案为:;.
4.(23-24高二上·重庆·期中)圆:与圆:的公共弦长是
【答案】2
【分析】设两圆的交点为,由两圆方程相减可得直线的方程,得直线过,即可得公共弦长.
【详解】设两圆的交点为,
圆:即,圆:,
两圆方程相减可得直线的方程为,
圆:的圆心为,半径,
则直线过,则公共弦长.
故答案为:2.
圆中的切线相关问题
1.(23-24高二上·重庆·期中多选题)已知圆,下列说法正确的是( )
A.过点作直线与圆O交于A,B两点,则范围为
B.过直线上任意一点Q作圆O的切线,切点分别为C,D,则直线CD必过定点
C.圆O与圆有且仅有两条公切线,则实数r的取值范围为
D.圆O上有2个点到直线的距离等于1
【答案】AB
【分析】对于A:可知点在圆O内,根据圆心O到过点的直线的距离结合弦长公式分析求解;对于B:作以为圆心,为半径的圆,由题意可知:直线CD为圆与圆的公共弦所在的直线,结合两圆方程分析求解;对于D:根据点到直线的距离公式结合圆的性质分析判断.
【详解】因为圆O的圆心为,半径,
对于选项A:因为,可知点在圆O内,
可得圆心O到过点的直线的距离,
所以,故A正确;
对于选项B:设,则,
可得,
以为圆心,为半径的圆的方程为,
整理得,
由题意可知:直线CD为圆与圆的公共弦所在的直线,
可得,整理得,
令,解得,所以直线CD必过定点,故B正确;
对于选项C:圆的圆心,半径为,
则,
若圆O与圆有且仅有两条公切线,则,
即,解得,
所以实数r的取值范围为,故C错误;
对于选项D:因为圆心O到直线的距离,
所以圆O上有4个点到直线的距离等于1,故D错误.
故选:AB.
2.(23-24高二上·重庆北碚·期中多选题)已知的顶点P在圆C:上,顶点A、B在圆O:上.若,则( )
A.的面积的最大值为
B.直线PA被圆C截得的弦长的最小值为
C.有且仅有一个点P,使得为
D.有且仅有一个点P,使得直线PA,PB都是圆O的切线
【答案】AD
【分析】设点到直线的距离为,由求得的最大值判断A,利用直线和圆的位置关系判断B,若,分析的外接圆与圆C的交点个数,判断C,利用射影定理可得进而判断D.
【详解】由题意可知:圆C:的圆心,半径为9,
圆O:的圆心,半径为2,
因为,可知圆O在圆C内,
设线段的中点为,
因为,则,且,
对于选项A:设点到直线的距离为,
则,
所以当且仅当四点共线时,点到直线距离的最大值为15,
所以的面积的最大值为,故A正确;
对于选项B:点到直线的距离小于等于,当时,等号成立,
且的最大值为7,
所以点到直线的距离的最大值为7,
此时直线被圆截得的弦长的最小值为,故B错误;
对于选项C:设的外接圆的圆心为,半径为,
若,则,,
可知,
因为P在圆C上,,当且仅当四点共线时成立,
且,可知此时圆与圆C相交,
此时有2个点,使得,故C错误;
对于选项D,若直线,都是圆的切线,则,由射影定理,可得,
当且仅当三点共线时,,因此有且仅有一个点,使得直线,都是圆的切线,故D正确;
故选:AD.
3.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中多选题)已知圆,.则下列说法正确的是( )
A.当时,圆与圆有4条公切线
B.当时,是圆与圆的一条公切线
C.当时,圆与圆相交
D.当时,圆与圆的公共弦所在直线的方程为
【答案】ABD
【分析】根据圆心距与半径间的关系判断各项圆与圆的位置关系,结合点线距离与半径大小判断直线与圆的关系,相交情况下两圆作差求公共弦方程.
【详解】由题设且半径,且半径,故,
当时,,即两圆相离,故有4条公切线,A对;
当时,是圆切线,又到的距离为,即是圆的切线,B对;
当时,,即两圆相离,C错;
当时,,即两圆相交,故有公共弦,
将两圆方程作差得,整理得,即为,D对.
故选:ABD
4.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中多选题)已知的顶点P在圆C:上,顶点A,B在圆O:上.若,则( )
A.的面积的最大值为
B.直线被圆C截得的弦长的最大值为
C.过P作圆O的切线,则切线长的最小值为
D.不存在这样的点P,使得为等边三角形
【答案】AC
【分析】首先设点到直线的距离为,利用几何图形得到不等关系,即可求解点到距离的最大值,即可判断A;
利用直线与圆的位置关系,结合弦长和切线长公式,即可判断BC;
利用为等边三角形,转化为判断是否存在点,满足,利用与圆有关的最值问题,即可判断D.
【详解】设线段的中点为,因为圆的半径为2,,
所以,且,
A.设点到直线的距离为,则,
所以当且仅当四点共线时,点到直线距离的最大值为15,所以的面积的最大值为,故A正确;
B.点到直线的距离小于等于,当时,等号成立,又的最大值为,所以点到直线的距离的最大值为7,这是直线被圆截得的弦长的最小值为,故B错误;
C.如图,过点作圆的切线,连结,,,的最小值为,
所以的最小值为,故C正确;
D.若为等边三角形,则需,,
因为,所以点的轨迹是以为圆心的单位圆,所以,
又的最小值为4,所以,当且仅当四点共线时成立,
因此有且仅有一个点,使得为等边三角形,故D错误.
故选:AC
【点睛】思路点睛:本题考查点与圆,直线与圆,圆与圆,以及轨迹和最值的综合应用问题,D选项是本题的难点,需转化为判断点与点的轨迹的位置关系问题.
5.(23-24高二上·重庆·期中)已知圆经过两点、,且圆的圆心在直线上.
(1)求圆的方程;
(2)若点为直线:上的动点,过点作圆的切线、,切点为、,求四边形面积的最小值,并出此时点的坐标.
【答案】(1)
(2);
【分析】(1)根据圆上的两个已知点求得其对称轴,联立方程求得圆心,利用两点距离公式,可得答案;
(2)根据题意,作图,结合切线的性质以及动点与直线的性质,可得答案.
【详解】(1)由与,则直线的斜率,其中点坐标为,
所以的对称轴为直线,易知圆心在直线上,
联立,解得,则,半径,
所以圆的标准方程为.
(2)根据题意,作图如下:
由图可知:四边形的面积为,且,,
在中,,因为,所以当最小时,最小,
当时,最小,此时最小,此时,,
,所以四边形面积的最小值为,
由直线,则其斜率,
直线的斜率,则直线的方程为,整理可得,
联立,解得,则.
6.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知,,过A,B两点作圆,且圆心在直线l:上.
(1)求圆的标准方程;
(2)过作圆的切线,求切线所在的直线方程.
【答案】(1)
(2)或.
【分析】(1)利用待定系数法即可得解;
(2)分类讨论切线斜率存在与否,再利用直线与圆相切时,圆心到直线的距离等于半径即可得解.
【详解】(1)依题意,设圆的标准方程为,
则,解得,
所以圆的标准方程为.
(2)由(1)知,,
若所求直线的斜率不存在,则由直线过点,得直线方程为,
此时圆心到直线的距离,满足题意;
若所求直线的斜率存在,设斜率为,
则直线方程为,即,
因为直线与圆相切,所以圆心到直线的距离,解得,
所以切线方程为,即.
综上,切线方程为或.
圆中的最值范围问题
1.(23-24高二上·重庆沙坪坝·期中)已知点M是圆上的动点,点N是圆上的动点,点P在直线上运动,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据圆的性质可得,求点关于直线对称的点为,结合对称性分析求解.
【详解】由题意可知:圆的圆心为,半径,
圆的圆心,半径,
则,
即,
设点关于直线对称的点为,
则,解得,即,
因为,则,
所以的最小值为.
故选:D.
2.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知点在曲线上,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】分析可知曲线为以为圆心,半径的上半圆,,根据圆的性质结合图形分析求解.
【详解】因为整理得,
表示以为圆心,半径的上半圆,
设,则,如图所示:
当三点共线时,取到最小值,
当为半圆的右端点时,取到最大值,
即,则,
所以的取值范围是.
故选:C.
3.(23-24高二上·重庆九龙坡·期中)已知点,,点O是坐标原点,点Q是圆上的动点,则的最大值为( )
A.3 B. C. D.4
【答案】D
【分析】求出点的轨迹,把的最大值转化为点到圆心距离加半径,再求出到两个定点距离差的最大值即可作答.
【详解】令点,则,于是,即点P的轨迹是直线:,圆的圆心,半径,而点Q在圆C上,则,
因此,令点C关于直线对称点,,则有,解得,,即,
因此,当且仅当点P,O,共线,且点O在线段上时取等号,
直线方程为,由,解得,即直线与直线交于点,所以当点P与重合时,,.
故选:D
4.(23-24高二上·重庆北碚·期中)如图,已知直线l:与圆O:相离,点P在直线l上运动且位于第一象限,过P作圆O的两条切线,切点分别是M、N,直线MN与x轴、y轴分别交于R、T两点,且面积的最小值为,则m的值为( )
A.-5 B.-6 C. D.
【答案】A
【分析】根据直线和圆的位置关系得到,设出,得到,作出辅助线,得到四点共圆,由几何关系求出圆的方程,从而求出相交弦方程,得到的面积,配方得到其最值,得到方程,得到答案.
【详解】直线l:与圆O:相离,
故,解得,
设,
点P在直线l上运动且位于第一象限,故,
连接,则⊥,⊥,
则四点共圆,且为直径,
其中圆心为,半径为,
故所在圆的方程为,
化简得,
与相减得到直线MN的方程,
即,
令得,令得,
因为,所以,故,,
故的面积为,
因为,所以当时,的面积取得最大值,最大值为,
故,所以.
故选:A
【点睛】过圆上一点的切线方程为:,
过圆外一点的切点弦方程为:.
5.(23-24高二上·重庆·期中)已知点,动点P满足,设P的轨迹为C.
(1)求C的轨迹方程;
(2)若过点A的直线与C交于M,N两点,求取值范围.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)设P点坐标为,根据题意结合两点间距离公式运算求解;
(2)方法一:根据数量积的运算律分析可得,结合两点间距离公式可得,再根据点的轨迹结合圆的性质分析求解;方法二:分类讨论直线MN的斜率是否存在,设直线MN的方程为,,联立方程,根据向量的坐标运算结合韦达定理运算求解.
【详解】(1)设P点坐标为,
由可得,化简得,
所以C的轨迹方程为.
(2)因为表示圆心为,半径为2,的圆,
且,则点A的直线与C必相交,
法一:设MN的中点为,
因为,则点的轨迹是以的中点为圆心,半径为的圆,
则
,
又因为表示点到定点的距离的平方,即,
可知,所以;
法二:当直线MN的斜率不存在时,不妨取,
此时;
当直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为,
联立方程,整理得,
设,则,
因为,
则
,
因为,则,可得,所以;
综上所述:.
6.(23-24高二上·重庆北碚·期中)已知在平面直角坐标系xOy中,,,平面内动点P满足.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)点P轨迹记为曲线C,若曲线C与x轴的交点为M,N两点,Q为直线l:上的动点,直线MQ,NQ与曲线C的另一个交点分别为E,F,直线EF与x轴交点为K,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设,根据列式,再化简即可;
(2)设的直线方程,与圆联立方程,列出根与系数关系,再列出直线,的方程,求得Q点纵坐标构建方程,代入韦达定理,求得参数,算出直线必过点,再用几何法求得最短弦即可.
【详解】(1)设动点坐标,
因为动点P满足,且,,
所以,
化简可得,,即,
所以点P的轨迹方程为.
(2)曲线C:中,令,可得,
解得或,可知,
当直线为斜率为0时,即为直径,长度为8,
当直线为斜率不为0时,
设的直线方程为,
联立消去可得:,
化简可得;
由韦达定理可得,
因为,
所以,的斜率为,
又点在曲线C上,所以,
可得,
所以,
所以,的方程为,,
令可得,
化简可得;,
又在直线上,可得,,
所以,
化简可得;,
又,
代入可得,
化简可得,
,
,所以或,
当时为,必过,不合题意,
当时为,必过,
又即为圆的弦长,
所以当直径时弦长最小,
此时半径圆心到直线的距离为
综上,的最小值.
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