直线与圆的方程专题突破-2025届高三数学一轮复习

2024-11-10
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直线与圆的方程专题突破-2025年高考数学一轮复习 一.选择题(共8小题) 1.(2024•永寿县校级模拟)已知直线l1:2x﹣ay+1=0,l2:(a﹣1)x﹣y+a=0,则“a=2”是“l1∥l2”的(  ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 2.(2024•贵州模拟)已知直线l倾斜角的余弦值为,且经过点(2,1),则直线l的方程为(  ) A.2x+y﹣5=0 B.2x﹣y﹣3=0 C.x﹣2y=0 D.x+2y﹣4=0 3.(2024•盐湖区一模)直线l1:mx﹣y+3m=0与直线l2:x+my﹣3=0相交于点P(x0,y0),则的取值范围是(  ) A. B. C. D. 4.(2024•重庆模拟)已知a>0,b>0,两直线l1:(a﹣1)x+y﹣1=0,l2:x+2by+1=0且l1⊥l2,则的最小值为(  ) A.2 B.4 C.8 D.9 5.(2024•庐阳区校级模拟)已知两个不同的圆C1,C2均过定点A(a,b),且圆C1,C2均与x轴、y轴相切,则圆C1与圆C2的半径之积为(  ) A.|ab| B.2|ab| C.a2+b2 D. 6.(2024•乐山三模)已知圆O:x2+y2=16,点F(﹣2,),点E是l:2x﹣y+16=0上的动点,过E作圆O的切线,切点分别为A,B,直线AB与EO交于点M,则|MF|的最小值为(  ) A. B. C. D. 7.(2024•运城二模)已知正方形ABCD的边长为2,点P在以A为圆心,1为半径的圆上,则|PB|2+|PC|2+|PD|2最小值为(  ) A. B. C. D. 8.(2024•河池模拟)古希腊数学家阿波罗尼斯的著作《圆锥曲线论》中有这样一个结论:平面内与两点距离的比为常数λ(λ≠1)的点的轨迹是圆,后人称这个圆为阿波罗尼斯圆.已知点O(0,0),,动点P(x,y)满足,若点P的轨迹与圆C:x2+y2+6x+2y=r2﹣10(r>0)有且仅有三条公切线,则r=(  ) A. B.1 C.2 D.3 二.多选题(共3小题) (多选)9.(2024•香河县校级模拟)已知直线l经过点(2,3),且点A(﹣3,2),B(5,﹣4)到直线l的距离相等,则直线l的方程可能为(  ) A.4x﹣y﹣5=0 B.4x+y﹣11=0 C.3x+4y﹣18=0 D.3x﹣4y+6=0 (多选)10.(2024•芝罘区校级模拟)圆O1:x2+y2﹣2x=0和圆O2:x2+y2+2x﹣4y=0的交点为A,B,则有(  ) A.公共弦AB所在直线方程为x﹣y=0 B.线段AB中垂线方程为x+y﹣1=0 C.公共弦AB的长为 D.P为圆O1上一动点,则P到直线AB距离的最大值为+1 (多选)11.(2024•禅城区校级模拟)如图,A(2,0),B(1,1),C(﹣1,1),D(﹣2,0),弧是以OD为直径的圆上的一段圆弧,弧是以BC为直径的圆上的一段圆弧,弧是以OA为直径的圆上的一段圆弧,三段弧构成曲线w,则下述正确的是(  ) A.曲线w与x轴围成的图形的面积等于2π B.曲线w上有5个整点(横、纵坐标均为整数的点) C.弧所在圆的方程为x2+(y﹣1)2=1 D.弧与弧的公切线方程为x+y= 三.填空题(共3小题) 12.(2024•莲湖区校级三模)已知点A(8,﹣6)与圆C:x2+y2=25,P是圆C上任意一点,则|AP|的最小值是   . 13.(2024•武清区校级模拟)已知直线x+y﹣5=0与圆C:x2+y2﹣4x+2y+m=0相交于A,B两点,且|AB|=4,则实数m=   . 14.(2024•九江二模)欧拉于1765年在他的著作《三角形的几何学》中首次提出定理:三角形的重心、垂心和外心共线,这条线称之为三角形的欧拉线.已知A(0,2),B(4,2),C(a,﹣1),且△ABC为圆x2+y2+Ex+Fy=0内接三角形,则△ABC的欧拉线方程为    . 四.解答题(共5小题) 15.(2023•宝鸡三模)已知点P(x,y)在曲线x2+y2=1上. (1)求动点M(x+y,xy)的轨迹C的参数方程,并化为直角坐标方程; (2)过原点的直线l与(1)中的曲线C交于A,B两点,且,求直线l的斜率. 16.(2023•固镇县三模)如图,在平行四边形OABC中,点O是原点,点A和点C的坐标分别是(3,0)、(1,3),点D是线段AB上的动点. (1)求AB所在直线的一般式方程; (2)当D在线段AB上运动时,求线段CD的中点M的轨迹方程. 17.(2024•黑龙江模拟)已知圆C:x2﹣mx+y2+2(2﹣m)y+m﹣1=0,m∈R. (1)证明:圆C过定点; (2)当m=0时,点P为直线上的动点,过P作圆C的两条切线,切点分别为A,B,求四边形PACB面积最小值,并写出此时直线AB的方程. 18.(2024•苏州三模)已知圆O:x2+y2=4,直线l1:x=m,直线l2:y=x+b和圆交于A,B两点,过A,B分别作直线l1的垂线,垂足为C,D. (1)求实数b的取值范围; (2)若m=﹣4,求四边形ABDC的面积取最大值时,对应实数b的值; (3)若直线AD和直线BC交于点E,问是否存在实数m,使得点E在一条平行于x轴的直线上?若存在,求出实数m的值;若不存在,请说明理由. 19.(2024•徐州模拟)将圆x2+y2=2上各点的纵坐标变为原来的倍(横坐标不变),所得曲线为E.记P(﹣2,0),Q(1,0),过点P的直线与E交于不同的两点A,B,直线QA,QB与E分别交于点C,D. (1)求E的方程; (2)设直线AB,CD的倾斜角分别为α,β.当时: (i)求的值; (i)若β﹣α有最大值,求λ的取值范围. 直线与圆的方程专题突破-2025年高考数学一轮复习 参考答案与试题解析 一.选择题(共8小题) 1.(2024•永寿县校级模拟)已知直线l1:2x﹣ay+1=0,l2:(a﹣1)x﹣y+a=0,则“a=2”是“l1∥l2”的(  ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【解答】解:a=2时,直线l1:2x﹣2y+1=0,l2:x﹣y+2=0,可得两条直线的斜率相同,在y轴的截距不同,所以两条直线平行, 即此时“a=2”是“l1∥l2”的充分条件; l1∥l2时,则=≠,整理可得,解得a=2,此时a=2”是“l1∥l2”的必要条件, 综上所述:“a=2”是“l1∥l2”的充要条件. 故选:C. 2.(2024•贵州模拟)已知直线l倾斜角的余弦值为,且经过点(2,1),则直线l的方程为(  ) A.2x+y﹣5=0 B.2x﹣y﹣3=0 C.x﹣2y=0 D.x+2y﹣4=0 【解答】解:已知直线l倾斜角的余弦值为,即,故, 所以, 由于直线经过点(2,1), 故直线的方程为y﹣1=﹣2(x﹣2),整理得2x+y﹣5=0. 故选:A. 3.(2024•盐湖区一模)直线l1:mx﹣y+3m=0与直线l2:x+my﹣3=0相交于点P(x0,y0),则的取值范围是(  ) A. B. C. D. 【解答】解:直线l1的方程可化为m(x+3)﹣y=0,可知直线l1经过x+3=0与y=0的交点A(﹣3,0) 同理可得直线l2经过x﹣3=0与y=0的交点B(3,0), 因为m×1+(﹣1)×m=0,所以l1⊥l2,即PA⊥PB, 因为,, 所以,整理, 当x0=﹣3,y0=0,点(﹣3,0)不在直线l2上,所以点P的轨迹是曲线x2+y2=9(x≠﹣3), 设,可得kx0﹣y0﹣5k=0, 由题意得直线kx﹣y﹣5k=0与曲线x2+y2=9(x≠﹣3)有公共点, 曲线x2+y2=9是圆心为原点,半径为3的圆,所以,解得, 当x0=﹣3,y0=0时,;当x0=3,y0=0时,,所以的取值范围是. 故选:B. 4.(2024•重庆模拟)已知a>0,b>0,两直线l1:(a﹣1)x+y﹣1=0,l2:x+2by+1=0且l1⊥l2,则的最小值为(  ) A.2 B.4 C.8 D.9 【解答】解:∵a>0,b>0,两直线l1:(a﹣1)x+y﹣1=0,l2:x+2by+1=0,且l1⊥l2, ∴(a﹣1)+2b=0,即a+2b=1≥2∴ab≤,≥8,当且仅当a=2b=时,等号成立. 则==的最小值为8, 故选:C. 5.(2024•庐阳区校级模拟)已知两个不同的圆C1,C2均过定点A(a,b),且圆C1,C2均与x轴、y轴相切,则圆C1与圆C2的半径之积为(  ) A.|ab| B.2|ab| C.a2+b2 D. 【解答】解:根据题意,分2种情况讨论: ①点A不在坐标轴上,即点A在某个象限内; 若点A在第一象限时,圆C1,C2的方程为(x﹣r)2+(y﹣r)2=r2(r>0)的形式, 代入点A(a,b)的坐标,可得关于r的方程r2﹣2(a+b)r+a2+b2=0, 此时圆C1,C2的半径r1,r2是该方程的两个不同实根,所以r1r2=a2+b2, 同理,当点A在第二、三、四象限时也可得r1r2=a2+b2; ②点A在坐标轴上; 当点A在y轴上时,a=0,此时圆C1,C2的圆心分别位于第一、二象限(或第三、四象限),两圆在A点处相切,且r1=r2=|b|,满足r1r2=a2+b2, 同理,当点A在x轴上时,b=0,同样满足r1r2=a2+b2, 综合可得:r1r2=a2+b2. 故选:C. 6.(2024•乐山三模)已知圆O:x2+y2=16,点F(﹣2,),点E是l:2x﹣y+16=0上的动点,过E作圆O的切线,切点分别为A,B,直线AB与EO交于点M,则|MF|的最小值为(  ) A. B. C. D. 【解答】解:设M(x,y), 解:设M(x,y),由△AOE∽△MOA,可得, 故==,所以点E(,), 将点E的坐标代入直线l:2x﹣y+16=0, 化简可得(x+1)2+(y﹣)2=(x,y不同时为0), 故点M的轨迹是以(﹣1,)为圆心,为直径的圆,所以|MF|的最小值即为点到圆心的距离减去半径, 故|MF|的最大值为﹣=2﹣=. 故选:B. 7.(2024•运城二模)已知正方形ABCD的边长为2,点P在以A为圆心,1为半径的圆上,则|PB|2+|PC|2+|PD|2最小值为(  ) A. B. C. D. 【解答】解:以A为坐标原点,AB,AD所在的直线为x,y轴建立平面直角坐标系, 作出图像如下: 设P(x,y),所以x2+y2=1,又B(2,0),C(2,2),D(0,2), 所以|PB|2+|PC|2+|PD|2=(x﹣2)2+y2+(x﹣2)2+(y﹣2)2+x2+(y﹣2)2 =19﹣8(x+y), 令x+y=t,即x+y﹣t=0,所以直线x+y﹣t=0与圆x2+y2=1有公共点, 即圆心到直线的距离d≤r, 所以, 解得, 所以|PB|2+|PC|2+|PD|2最小值为19﹣8. 故选:D. 8.(2024•河池模拟)古希腊数学家阿波罗尼斯的著作《圆锥曲线论》中有这样一个结论:平面内与两点距离的比为常数λ(λ≠1)的点的轨迹是圆,后人称这个圆为阿波罗尼斯圆.已知点O(0,0),,动点P(x,y)满足,若点P的轨迹与圆C:x2+y2+6x+2y=r2﹣10(r>0)有且仅有三条公切线,则r=(  ) A. B.1 C.2 D.3 【解答】解:设P(x,y),则=,整理得(x﹣1)2+(y﹣2)2=4, 所以动点P的轨迹是以(1,2)为圆心,2为半径的圆, 而圆C:x2+y2+6x+2y=r2﹣10(r>0)可化为(x+3)2+(y+1)2=r2的圆心为(﹣3,﹣1),半径为r, ∵点P的轨迹与圆C:x2+y2+6x+2y=r2﹣10(r>0)有且仅有三条公切线, ∴点P的轨迹与圆C:x2+y2+6x+2y=r2﹣10(r>0)外切, 由于(1,2)和(﹣3,﹣1)的距离d==5, 则5=2+r, ∴r=3. 故选:D. 二.多选题(共3小题) (多选)9.(2024•香河县校级模拟)已知直线l经过点(2,3),且点A(﹣3,2),B(5,﹣4)到直线l的距离相等,则直线l的方程可能为(  ) A.4x﹣y﹣5=0 B.4x+y﹣11=0 C.3x+4y﹣18=0 D.3x﹣4y+6=0 【解答】解:当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=2, A到直线l的距离为5,B到直线l的距离为3,显然不满足题意; 当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y﹣3=k(x﹣2),即kx﹣y+3﹣2k=0, 由已知得, 所以k=4或, 所以直线l的方程为4x﹣y﹣5=0或3x+4y﹣18=0. 故选:AC. (多选)10.(2024•芝罘区校级模拟)圆O1:x2+y2﹣2x=0和圆O2:x2+y2+2x﹣4y=0的交点为A,B,则有(  ) A.公共弦AB所在直线方程为x﹣y=0 B.线段AB中垂线方程为x+y﹣1=0 C.公共弦AB的长为 D.P为圆O1上一动点,则P到直线AB距离的最大值为+1 【解答】解:∵圆O1:x2+y2﹣2x=0和圆O2:x2+y2+2x﹣4y=0的交点为A,B, ∴圆O1与圆O2公共弦AB所在的直线方程为x﹣y=0,故A正确; ∵O1(1,0),O2(﹣1,2),O1O2所在直线斜率为﹣1, ∴线段AB的中垂线的方程为y﹣0=﹣(x﹣1),即x+y﹣1=0,故B正确; 圆O1:x2+y2﹣2x=0的圆心为O1(1,0),半径r1=1, 圆心O1(1,0)到直线x﹣y=0的距离d==. ∴P到直线AB距离的最大值为+1, 圆O1与圆O2公共弦AB的长为2=,故C错误,D正确. 故选:ABD. (多选)11.(2024•禅城区校级模拟)如图,A(2,0),B(1,1),C(﹣1,1),D(﹣2,0),弧是以OD为直径的圆上的一段圆弧,弧是以BC为直径的圆上的一段圆弧,弧是以OA为直径的圆上的一段圆弧,三段弧构成曲线w,则下述正确的是(  ) A.曲线w与x轴围成的图形的面积等于2π B.曲线w上有5个整点(横、纵坐标均为整数的点) C.弧所在圆的方程为x2+(y﹣1)2=1 D.弧与弧的公切线方程为x+y= 【解答】解:可设以BC为直径的圆的圆心为F,半径为1;以OA为直径的圆的圆心为H,半径为1;以OD为直径的圆的圆心为G,半径为1; 对于A:曲线W与x轴围成的图形为以BC为直径的半圆和2个的圆弧BA和圆弧DC,加上矩形GHBC, 其面积为π+π+2=2+π,故A错误; 对于B:曲线W上的整点为(﹣2,0),(﹣1,1),(0,2),(1,1),(2,0),共5个,故B正确; 对于C:所在圆的方程x2+(y﹣1)2=1,故C正确; 对于D:,所在圆的方程(x﹣1)2+y2=1,与所在圆的方程x2+(y﹣1)2=1,设与的公切线方程为y=kx+t(k<0,t>0), 由直线和圆相切的条件可得=1=,解得k=﹣1,t=1+(1﹣舍去), 则其公切线方程为y=﹣x+1+,即x+y=1+,故D错误. 故选:BC. 三.填空题(共3小题) 12.(2024•莲湖区校级三模)已知点A(8,﹣6)与圆C:x2+y2=25,P是圆C上任意一点,则|AP|的最小值是 5 . 【解答】解:点A(8,﹣6)与圆C的圆心(0,0)的距离等于 =10, 故|AP|的最小值是10减去半径5,等于5, 故答案为:5. 13.(2024•武清区校级模拟)已知直线x+y﹣5=0与圆C:x2+y2﹣4x+2y+m=0相交于A,B两点,且|AB|=4,则实数m= ﹣7 . 【解答】解:根据题意,圆x2+y2﹣4x+2y+m=0, 即(x﹣2)2+(y+1)2=5﹣m,其圆心为(2,﹣1),半径, 若|AB|=4,则圆心到直线l即AB的距离, 又由圆心到直线x+y﹣5=0的距离, 则有, 解可得:m=﹣7. 故答案为:﹣7. 14.(2024•九江二模)欧拉于1765年在他的著作《三角形的几何学》中首次提出定理:三角形的重心、垂心和外心共线,这条线称之为三角形的欧拉线.已知A(0,2),B(4,2),C(a,﹣1),且△ABC为圆x2+y2+Ex+Fy=0内接三角形,则△ABC的欧拉线方程为  y=1 . 【解答】解:根据题意,圆x2+y2+Ex+Fy=0经过A(0,2)、B(4,2),所以,解得, 可得圆方程为x2+y2﹣4x﹣2y=0,即(x﹣2)2+(y﹣1)2=5,圆心为M(2,1),半径r=. 将C(a,﹣1)代入圆M的方程,得(a﹣2)2+(﹣1﹣1)2=5,解得a=3或1. ①当a=3时,C的坐标为(3,﹣1),可得△ABC的重心为G(,),即G(,1), 结合△ABC的外心为M(2,1),可得欧拉线就是直线GM,方程为y=1; ②当a=1时,C的坐标为(1,﹣1),可得△ABC的重心为G(,),即G(,1), 同理可得△ABC的欧拉线方程为y=1. 综上所述,△ABC的欧拉线方程为y=1. 故答案为:y=1. 四.解答题(共5小题) 15.(2023•宝鸡三模)已知点P(x,y)在曲线x2+y2=1上. (1)求动点M(x+y,xy)的轨迹C的参数方程,并化为直角坐标方程; (2)过原点的直线l与(1)中的曲线C交于A,B两点,且,求直线l的斜率. 【解答】解:(1)由题意,曲线x2+y2=1的参数方程为,θ为参数, 则M(cosθ+sinθ,cosθsinθ), 再设M(x',y'),则,θ为参数, 消去参数,得到, 故点M的轨迹C的方程为; (2)设l的参数方程为(t为参数),且, 代入曲线C的方程得t2cos2α﹣2tsinα﹣1=0, 设A,B两点对应得参数分别为t1,t2,则, 所以,则, 即直线l的斜率为. 16.(2023•固镇县三模)如图,在平行四边形OABC中,点O是原点,点A和点C的坐标分别是(3,0)、(1,3),点D是线段AB上的动点. (1)求AB所在直线的一般式方程; (2)当D在线段AB上运动时,求线段CD的中点M的轨迹方程. 【解答】(本小题满分10分) 解:(1)∵AB∥OC,∴AD所在直线的斜率为:KAB=KOC==3. ∴AB所在直线方程是y﹣0=3(x﹣3),即3x﹣y﹣9=0. (2):设点M的坐标是(x,y),点D的坐标是(x0,y0), 由平行四边形的性质得点B的坐标是(4,6), ∵M是线段CD的中点,∴x=,y=, 于是有x0=2x﹣1,y0=2y﹣3, ∵点D在线段AB上运动, ∴3x0﹣y0﹣9=0,(3≤x0≤4), ∴3(2x﹣1)﹣(2y﹣3)﹣9=0 即6x﹣2y﹣9=0,(2≤x≤). 17.(2024•黑龙江模拟)已知圆C:x2﹣mx+y2+2(2﹣m)y+m﹣1=0,m∈R. (1)证明:圆C过定点; (2)当m=0时,点P为直线上的动点,过P作圆C的两条切线,切点分别为A,B,求四边形PACB面积最小值,并写出此时直线AB的方程. 【解答】解:(1)依题意,将圆C的方程x2﹣mx+y2+2(2﹣m)y+m﹣1=0化为 x2+y2+4y﹣1+(1﹣x﹣2y)m=0, 令1﹣x﹣2y=0,即x=1﹣2y,则(1﹣2y)2+y2+4y﹣1=0恒成立, 解得x=1,y=0,即圆C过定点(1,0). (2)当m=0时,圆C:x2+(y+2)2=5, 直线, 设P(s,t),依题意四边形PACB的面积, 当|PA|取得最小值时,四边形PACB的面积最小, 又,即当|PC|最小时,四边形PACB的面积最小, 圆心C(0,﹣2)到直线的距离即为|PC|的最小值, 即, ,即四边形PACB面积最小值为, 此时直线PC与直线l垂直, 所以直线PC的方程为y=2x﹣2,与直线l联立,解得P(2,2), 设以PC为直径的圆Q上任意一点D(x,y),, 故圆Q的方程为x(x﹣2)+(y+2)(y﹣2)=0, 即x2+y2﹣2x﹣4=0,又圆C:x2+y2+4y﹣1=0, 两式作差可得直线AB方程2x+4y+3=0. 18.(2024•苏州三模)已知圆O:x2+y2=4,直线l1:x=m,直线l2:y=x+b和圆交于A,B两点,过A,B分别作直线l1的垂线,垂足为C,D. (1)求实数b的取值范围; (2)若m=﹣4,求四边形ABDC的面积取最大值时,对应实数b的值; (3)若直线AD和直线BC交于点E,问是否存在实数m,使得点E在一条平行于x轴的直线上?若存在,求出实数m的值;若不存在,请说明理由. 【解答】解:(1)由已知,圆心到直线l2的距离, 所以,即实数b的取值范围为; (2)设A(x1,y1),B(x2,y2), 则C(﹣4,y1),D(﹣4,y2), 由,得2x2+2bx+b2﹣4=0, 则x1+x2=﹣b,, 四边形ABDC的面积, 令f(b)=(8﹣b)2(8﹣b2),, 则f'(b)=4(8﹣b)(b2﹣4b﹣4), 令f'(b)=0得, 当时,f′(b)>0,f(b)单调递增, 当时,f′(b)<0,f(b)单调递减, 所以当时,四边形ABDC的面积取最大值. (3)C(m,y1),D(m,y2),直线AD:和直线BC:, 联立得, 所以时,点E在一条平行于y轴的直线上. 19.(2024•徐州模拟)将圆x2+y2=2上各点的纵坐标变为原来的倍(横坐标不变),所得曲线为E.记P(﹣2,0),Q(1,0),过点P的直线与E交于不同的两点A,B,直线QA,QB与E分别交于点C,D. (1)求E的方程; (2)设直线AB,CD的倾斜角分别为α,β.当时: (i)求的值; (i)若β﹣α有最大值,求λ的取值范围. 【解答】(1)解:设所求轨迹E上的任意点为(x,y),与x2+y2=2对应的点为(x1,y1), 代入方程x2+y2=2,可得,整理得, 所以曲线E的轨迹方程为; (2)解:(i)设直线AC的方程为y=k(x﹣1),A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4), 联立方程组,整理得(λ+2k2)x2﹣4k2x+2k2﹣2λ=0, 则Δ=(﹣4k2)2﹣4(λ+2k2)(2k2﹣2λ)>0,且, 可得,所以, 可得, 所以,同理可得, 又因为P,A,B三点共线,可得,即x2y1﹣x1y2=2(y2﹣y1), 所以, 所以; (ii)设直线AB的方程为y=k(x+2),其中k>0,由(i)知,直线CD的斜率为7k, 则, 当且仅当时,即时,等号成立, 联立方程组,整理得(λ+2k2)x2+8k2x+8k2﹣2λ=0, 则Δ=64k2x+4(λ+2k2)(8k2﹣2λ)>0,解得λ>2k2, 若β﹣α有最大值,则, 又因为0<λ<2,所以实数λ的取值范围为. 第1页(共1页) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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直线与圆的方程专题突破-2025届高三数学一轮复习
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