内容正文:
圆与方程专题训练-2025年高考数学一轮复习
一.选择题(共8小题)
1.(2024秋•杭州期中)已知圆的标准方程为(x﹣2)2+(y+1)2=9,则圆心坐标为( )
A.(2,1) B.(2,﹣1) C.(﹣2,1) D.(﹣2,﹣1)
2.(2024秋•洛阳期中)已知圆C1:x2+y2+6x﹣7=0圆C2:x2+y2﹣6y﹣27=0,则两圆的公切线的条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
3.(2024•北京)圆x2+y2﹣2x+6y=0的圆心到x﹣y+2=0的距离为( )
A. B.2 C.3 D.3
4.(2024秋•洛阳期中)若直线l:ax+by+1=0始终平分圆M:x2+y2+4x+2y+1=0的周长,则(a﹣2)2+(b﹣7)2的最小值为( )
A. B.5 C. D.20
5.(2024•山东模拟)在直角坐标系xOy内,圆C:(x﹣2)2+(y﹣2)2=1,若直线l:x+y+m=0绕原点O顺时针旋转90°后与圆C存在公共点,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
6.(2023秋•北海期末)在平面直角坐标系xOy中,已知圆C:(x﹣a)2+(y﹣a)2=a2(a>0),A(﹣3,0),若圆C上存在点P,使得|PA|=2|PO|,则正数a的取值范围为( )
A.(0,1] B.[1,2] C. D.
7.(2024秋•寻甸县校级期中)已知点A(﹣1,0),B(0,3),点P是圆(x﹣3)2+y2=1上任意一点,则△PAB面积的最小值为( )
A.6 B. C. D.
8.(2024秋•乐平市校级期中)在平面直角坐标系xOy中,点F的坐标为(2,0),以线段FP为直径的圆与圆O:x2+y2=3相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
二.多选题(共3小题)
(多选)9.(2024秋•凉州区期中)已知圆M的标准方程为(x﹣4)2+(y+3)2=25,则下列说法正确的是( )
A.圆M的圆心为(4,﹣3) B.点(1,0)在圆内
C.圆M的半径为5 D.点(﹣3,1)在圆内
(多选)10.(2024秋•桦南县校级期中)已知圆C1:(x﹣1)2+y2=1和圆C2:x2+y2﹣4x﹣4y+4=0,则( )
A.圆C2的半径为4
B.y轴为圆C1与C2的公切线
C.圆C1与C2公共弦所在的直线方程为x+2y﹣1=0
D.圆C1与C2上共有6个点到直线2x﹣y﹣2=0的距离为1
(多选)11.(2024秋•温江区校级期中)“曼哈顿距离”是十九世纪的赫尔曼•闵可夫斯省所创词汇,用以标明两个点在标准坐标系上的绝对轴距总和,其定义如下:在直角坐标平面上任意两点A(x1,y1),B(x2,y2)的曼哈顿距离d(A,B)=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|,则下列结论正确的是( )
A.若点P(1,3),Q(2,4),则d(P,Q)=2
B.若对于三点A,B,C,则“d(A,B)+d(A,C)=d(B,C)”当且仅当“点A在线段BC上”
C.若点M在圆x2+y2=4上,点P在直线x﹣2y+8=0上,则d(P,M)的最小值是
D.若点M在圆x2+y2=4上,点P在直线x﹣2y+8=0上,则d(P,M)的最小值是
三.填空题(共3小题)
12.(2024秋•启东市期中)若过点(2,1)的圆与两坐标轴都相切,则该圆的标准方程为 .
13.(2024秋•清远期中)已知直线y=kx﹣2与曲线有两个不同的交点,则实数k的取值范围是 .
14.(2024•浙江模拟)P是圆C:x2+(y﹣2)2=1上一动点,A(2,0),Q为AP的中点,O为坐标原点,则|OQ|的最大值为 .
四.解答题(共5小题)
15.(2024秋•成都期中)已知圆C:x2+(y﹣2)2=32,点A(6,0).点P在圆C上运动,B为线段AP的中点.
(1)求点B的轨迹方程E,并说明其轨迹;
(2)若过点(1,2)的直线l被曲线E(点E为轨迹中心)截得的弦长为4,求直线l的方程.
16.(2024秋•雨花区校级月考)已知动圆P过点A(﹣2,0)且与圆B:(x﹣2)2+y2=36内切.
(1)求动圆圆心P的轨迹E的方程;
(2)设动圆C1:,C1与E相交于A,B,C,D四点,动圆C2:与E相交于A′,B′,C′,D′四点.若矩形ABCD与矩形A′B′C′D′的面积相等,求的值.
17.(2024秋•开福区校级月考)已知O为坐标原点,P是圆A:x2+y2+2x+1﹣4a2=0(a>1)上一点,且B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,设动点M的轨迹为曲线C,且曲线C与直线y=相切.
(1)求C的方程;
(2)过点(0,4)且斜率为k的直线l与曲线C交于D,E两点,求△ODE面积的最大值.
18.(2024秋•郫都区月考)已知点A(﹣2,0),B(2,0),点P在以AB为直径的圆C上运动,PD⊥x轴,垂足为D,点M满足点M的轨迹为W,过点的直线l交W于点E,F.
(1)求W的方程;
(2)若直线l的倾斜角为60°,求直线l被圆C截得的弦长;
(3)设直线AE,BF的斜率分别为k1,k2,证明为定值,并求出该定值.
19.(2024•吴兴区校级模拟)已知直线l:ax﹣y+1=0与圆C:x2+y2﹣6x+4y+4=0交于A,B两点,过点Q(5,﹣1)的直线m与圆C交于M,N两点.
(1)若直线m垂直平分弦AB,求实数a的值;
(2)已知点S(﹣6,﹣2),在直线SC上(C为圆心),存在定点T(异于点S),满足:对于圆C上任一点P,都有为同一常数,试求所有满足条件的点T的坐标及该常数.
圆与方程专题训练-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秋•杭州期中)已知圆的标准方程为(x﹣2)2+(y+1)2=9,则圆心坐标为( )
A.(2,1) B.(2,﹣1) C.(﹣2,1) D.(﹣2,﹣1)
【解答】解:根据题意,圆C:(x﹣2)2+(y+1)2=9,表示以C(2,﹣1)为圆心,半径为3的圆.
即该圆的圆心坐标为(2,﹣1),B项符合题意.
故选:B.
2.(2024秋•洛阳期中)已知圆C1:x2+y2+6x﹣7=0圆C2:x2+y2﹣6y﹣27=0,则两圆的公切线的条数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解答】解:圆C1:x2+y2+6x﹣7=0的圆心C1(﹣3,0),半径r1=4,
圆C2:x2+y2﹣6y﹣27=0的圆心C2(0,3),半径r2=6,
圆心距|C1C2|==3∈[6﹣4,6+4],
所以这两个圆相交,所以两圆的公切线有两条.
故选:B.
3.(2024•北京)圆x2+y2﹣2x+6y=0的圆心到x﹣y+2=0的距离为( )
A. B.2 C.3 D.3
【解答】解:圆x2+y2﹣2x+6y=0的圆心(1,﹣3),
圆x2+y2﹣2x+6y=0的圆心到x﹣y+2=0的距离:d==3.
故选:D.
4.(2024秋•洛阳期中)若直线l:ax+by+1=0始终平分圆M:x2+y2+4x+2y+1=0的周长,则(a﹣2)2+(b﹣7)2的最小值为( )
A. B.5 C. D.20
【解答】解:因为直线l:ax+by+1=0始终平分圆M:x2+y2+4x+2y+1=0的周长,可得直线l过圆的圆心,而圆M的圆心M(﹣2,﹣1),
所以﹣2a﹣b+1=0,即b=1﹣2a,
所以(a﹣2)2+(b﹣7)2=(a﹣2)2+(1﹣2a﹣7)2=5a2+20a+40=5(a+2)2+20,
当a=﹣2时,(a﹣2)2+(b﹣7)2最小,且最小值为:20,
故选:D.
5.(2024•山东模拟)在直角坐标系xOy内,圆C:(x﹣2)2+(y﹣2)2=1,若直线l:x+y+m=0绕原点O顺时针旋转90°后与圆C存在公共点,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:直线l:x+y+m=0绕原点O顺时针旋转90°后得到直线x﹣y+m=0,
若该直线与圆C存在公共点,则圆心C(2,2)到直线x﹣y+m=0的距离d=≤1,
解得﹣≤m≤,即实数m的取值范围是[﹣,].
故选:A.
6.(2023秋•北海期末)在平面直角坐标系xOy中,已知圆C:(x﹣a)2+(y﹣a)2=a2(a>0),A(﹣3,0),若圆C上存在点P,使得|PA|=2|PO|,则正数a的取值范围为( )
A.(0,1] B.[1,2] C. D.
【解答】解:设点P的坐标为(x,y),由|PA|=2|PO|,可得,整理得x2+y2﹣2x﹣3=0,
可化为(x﹣1)2+y2=4,若圆C上存在这样的点P,只需要圆C与圆(x﹣1)2+y2=4有交点,
有 a+2,解得.
故选:D.
7.(2024秋•寻甸县校级期中)已知点A(﹣1,0),B(0,3),点P是圆(x﹣3)2+y2=1上任意一点,则△PAB面积的最小值为( )
A.6 B. C. D.
【解答】解:已知两点A(﹣1,0),B(0,3),
则,
直线AB方程为y=3x+3,
圆(x﹣3)2+y2=1的圆心C(3,0),半径r=1,
点C到直线AB:3x﹣y+3=0的距离,
因此点P到直线AB距离的最小值为,
所以△PAB面积的最小值是.
故选:D.
8.(2024秋•乐平市校级期中)在平面直角坐标系xOy中,点F的坐标为(2,0),以线段FP为直径的圆与圆O:x2+y2=3相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题意可知:圆O:x2+y2=3的圆心为O(0,0),半径,
设F1(﹣2,0),以线段FP为直径的圆的圆心为M,半径为R,
若圆M与圆O外切,则|PF1|=2|OM|=2(r+R),|PF|=2R,
可得;
若圆M与圆O内切,则|PF1|=2|OM|=2(R﹣r),|PF|=2R,
可得;
综上所述:,
可知动点P的轨迹是以F1,F为焦点的双曲线,且,则,
所以动点P的轨迹方程为.
故选:B.
二.多选题(共3小题)
(多选)9.(2024秋•凉州区期中)已知圆M的标准方程为(x﹣4)2+(y+3)2=25,则下列说法正确的是( )
A.圆M的圆心为(4,﹣3) B.点(1,0)在圆内
C.圆M的半径为5 D.点(﹣3,1)在圆内
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,圆M的标准方程为(x﹣4)2+(y+3)2=25,其圆心为(4,﹣3),A正确;
对于B,由于(1﹣4)2+(0+3)2<25,点(1,0)在圆内,B正确;
对于C,圆M的标准方程为(x﹣4)2+(y+3)2=25,其半径为5,C正确;
对于D,由于(﹣3﹣4)2+(1+3)2>25,点(﹣3,1)在圆外,D错误.
故选:ABC.
(多选)10.(2024秋•桦南县校级期中)已知圆C1:(x﹣1)2+y2=1和圆C2:x2+y2﹣4x﹣4y+4=0,则( )
A.圆C2的半径为4
B.y轴为圆C1与C2的公切线
C.圆C1与C2公共弦所在的直线方程为x+2y﹣1=0
D.圆C1与C2上共有6个点到直线2x﹣y﹣2=0的距离为1
【解答】解:对于A项,由圆.
配方得(x﹣2)2+(y﹣2)2=4,知圆C2的半径为2,故选项A错误;
对于B项,因圆心C1(1,0)到y轴的距离为1,等于圆C1 的半径,故圆C1与y轴相切,
同理圆心C2(2,2)到y轴的距离等于圆C2的半径,圆C2与y轴相切,故y轴为圆C1与C2的公切线,故选项B正确;
对于C项,只需要将(x﹣1)2+y2=1 与x2+y2﹣4x﹣4y+4=0左右分别相减,即得圆C1与C2的公共弦所在的直线方程为x+2y﹣2=0,故选项C错误;
对于D项,如图,因直线2x﹣y﹣2=0同时经过两圆的圆心,依题意可作两条与该直线平行且距离为1的直线l1与l2,
其中l1与l2和圆C1都相切,各有一个公共点,l1与l2和圆C2都相交,各有两个交点,故圆C1与C2上共有6个点到直线 2x﹣y﹣2=0 的距离为1,故选项D正确.
故选:BD.
(多选)11.(2024秋•温江区校级期中)“曼哈顿距离”是十九世纪的赫尔曼•闵可夫斯省所创词汇,用以标明两个点在标准坐标系上的绝对轴距总和,其定义如下:在直角坐标平面上任意两点A(x1,y1),B(x2,y2)的曼哈顿距离d(A,B)=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|,则下列结论正确的是( )
A.若点P(1,3),Q(2,4),则d(P,Q)=2
B.若对于三点A,B,C,则“d(A,B)+d(A,C)=d(B,C)”当且仅当“点A在线段BC上”
C.若点M在圆x2+y2=4上,点P在直线x﹣2y+8=0上,则d(P,M)的最小值是
D.若点M在圆x2+y2=4上,点P在直线x﹣2y+8=0上,则d(P,M)的最小值是
【解答】解:对于A选项:由定义可知d(P,Q)=|2﹣1|+|4﹣3|=2,故A正确;
对于B选项:设点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),
则d(A,B)+d(A,C)=|x1﹣x2|+|y1﹣y2|+|x1﹣x3|+|y1﹣y3|,
d(B,C)=|x2﹣x3|+|y2﹣y3|,
显然,当点A在线段BC上时,
|x1﹣x2|+|x1﹣x3|=|x2﹣x3|,|y1﹣y2|+|y1﹣y3|=|y2﹣y3|,
所以d(A,B)+d(A,C)=d(B,C)成立,
如图:过点B作BE⊥y轴,过点C作EE⊥x轴,且相交于点E,
过点A作AD⊥BE于D,过点A作AF⊥CE于F,
由图可知,|x1﹣x2|+|y1﹣y2|+|x1﹣x3|+|y1﹣y3|
=BD+AD+AF+CF=BE+CE=|x2﹣x3|+|y2﹣y3|,
显然此时点A不在线段BC上,故B不正确;
对于CD选项:因为当a>0,b>0时,,
所以想要d(P,M)最小,点M到直线距离最小时取得,
所以过原点O作OM垂直于直线x﹣2y+8=0,交圆于M,如图,
设M(a,b),则,所以,
设点P(x0,y0),则,
又因为当ab=0,,
①当时,由,
得;
②当时,由,
得,
又因为,
所以d(P,M)的最小值为,故C错误,D正确.
故选:AD.
三.填空题(共3小题)
12.(2024秋•启东市期中)若过点(2,1)的圆与两坐标轴都相切,则该圆的标准方程为 (x﹣5)2+(y﹣5)2=25或(x﹣1)2+(y﹣1)2=1 .
【解答】解:由题意可得所求的圆在第一象限,
设圆心为(a,a),则半径为a,a>0.
故圆的方程为(x﹣a)2+(y﹣a)2=a2,
再把点(2,1)代入,求得a=5或1,
故所求的圆的方程为(x﹣5)2+(y﹣5)2=25或(x﹣1)2+(y﹣1)2=1.
故答案为:(x﹣5)2+(y﹣5)2=25或(x﹣1)2+(y﹣1)2=1.
13.(2024秋•清远期中)已知直线y=kx﹣2与曲线有两个不同的交点,则实数k的取值范围是 [﹣2,﹣)∪(,2] .
【解答】解:当x≥0时,曲线即=x﹣1,
两边平方,整理得(x﹣1)2+(y﹣1)2=1,(x≥1),
表示以C1(1,1)为圆心,半径r1=1的圆的右半圆;
当x<0时,曲线即=﹣x﹣1,
两边平方,整理得(x+1)2+(y﹣1)2=1,(x≤﹣1).
表示以C2(﹣1,1)为圆心,半径r2=1的圆的左半圆.
直线kx﹣y﹣2=0即y=kx﹣2,表示经过定点A(0,﹣2)、斜率为k的直线.
因此,直线kx﹣y﹣2=0与曲线有两个不同的交点,
就是直线kx﹣y﹣2=0与两个半圆组成的图形有两个交点,
当直线kx﹣y﹣2=0与右半圆C1有两个交点时,记点B(1,0),
可得直线到圆心的距离小于半径,且直线的斜率小于或等于AB的斜率,
∴<1且k≤kAB==2,解得<k≤2;
当直线kx﹣y﹣2=0与左半圆C2有两个交点时,同理解得﹣2≤k<﹣.
综上所述,实数k的取值范围是<k≤2或﹣2≤k<,即k∈[﹣2,﹣)∪(,2].
故答案为:[﹣2,﹣)∪(,2].
14.(2024•浙江模拟)P是圆C:x2+(y﹣2)2=1上一动点,A(2,0),Q为AP的中点,O为坐标原点,则|OQ|的最大值为 .
【解答】解:设Q(a,b),
A(2,0),Q为AP的中点,
则P(2a﹣2,2b),
点P是圆C:x2+(y﹣2)2=1上一动点,
则(2a﹣2)2+(2b﹣2)2=1,即,
故点Q的轨迹方程是以(1,1)为圆心,为半径的圆,
故|OQ|的最大值为=.
故答案为:.
四.解答题(共5小题)
15.(2024秋•成都期中)已知圆C:x2+(y﹣2)2=32,点A(6,0).点P在圆C上运动,B为线段AP的中点.
(1)求点B的轨迹方程E,并说明其轨迹;
(2)若过点(1,2)的直线l被曲线E(点E为轨迹中心)截得的弦长为4,求直线l的方程.
【解答】解:(1)圆C:x2+(y﹣2)2=32的圆心C(0,2),半径,
设B(x,y),因为B为线段AP的中点,A(6,0),
所以=x,=y,
可得xP=2x﹣6,yP=2y,
即P(2x﹣6,2y),
又因为点P在圆C上,所以(2x﹣6)2+(2y﹣2)2=32,
即(x﹣3)2+(y﹣1)2=8,且轨迹E为以(3,1)为圆心,以2为半径的圆;
(2)由(1)知,点E到直线l的距离,
点E到直线x=1的距离为2,因此直线l的方程可以为x=1;
当直线l的斜率存在时,设其方程为y﹣2=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k+2=0,
于是,解得,此时直线l的方程为3x﹣4y+5=0,
所以直线l的方程为x=1或3x﹣4y+5=0.
16.(2024秋•雨花区校级月考)已知动圆P过点A(﹣2,0)且与圆B:(x﹣2)2+y2=36内切.
(1)求动圆圆心P的轨迹E的方程;
(2)设动圆C1:,C1与E相交于A,B,C,D四点,动圆C2:与E相交于A′,B′,C′,D′四点.若矩形ABCD与矩形A′B′C′D′的面积相等,求的值.
【解答】解:(1)由题意如图所示:
设动圆半径为r,则|PA|=r,|PB|=rB﹣r=6﹣r(内切),
因为|PA|+|PB|=6>4=|AB|,所以点P的轨迹是以A,B为焦点的椭圆,
且6=2a,即a=3,AB=2c=4,即c=2,
所以b2=a2﹣c2=5,
则动圆圆心P的轨迹E的方程为:;
(2)由题意如图所示:
设A(x,y),A′(x2,y2),由矩形ABCD与矩形A′B′C′D′的面积相等,
得4|x1||y1|=4|x2||y2|,故,
因为点A,A′均在椭圆上,所以,
由t1≠t2,知x1≠x2,整理可得:,
同理可得,
因此.
17.(2024秋•开福区校级月考)已知O为坐标原点,P是圆A:x2+y2+2x+1﹣4a2=0(a>1)上一点,且B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,设动点M的轨迹为曲线C,且曲线C与直线y=相切.
(1)求C的方程;
(2)过点(0,4)且斜率为k的直线l与曲线C交于D,E两点,求△ODE面积的最大值.
【解答】解:(1)由题意可知圆A:(x+1)2+y2=4a2(a>1),
所以圆心A(﹣1,0),半径r=2a>2,
因为B(1,0),线段PB的垂直平分线交线段PA于点M,
所以|MB|=|MP|,又|MA|+|MP|=2a,所以|MA|+|MB|=2a>2=|AB|,
即点M的轨迹是以点A,B为左、右焦点的椭圆,
所以曲线,
因为曲线C与直线相切,故,解得a=2,
所以C的方程为;
(2)由题意得直线l:y=kx+4,
由,得(3+4k2)x2+32kx+52=0,
令Δ=322k2﹣4×52×(3+4k2)=48(4k2﹣13)>0,所以,即或,
设D(x1,y1),E(x2,y2),则=,
所以==,
令,则4k2+3=t2+16,则,
当且仅当即时,等号成立,所以△ODE面积的最大值为.
18.(2024秋•郫都区月考)已知点A(﹣2,0),B(2,0),点P在以AB为直径的圆C上运动,PD⊥x轴,垂足为D,点M满足点M的轨迹为W,过点的直线l交W于点E,F.
(1)求W的方程;
(2)若直线l的倾斜角为60°,求直线l被圆C截得的弦长;
(3)设直线AE,BF的斜率分别为k1,k2,证明为定值,并求出该定值.
【解答】解:(1)由题意,点P在圆x2+y2=4上运动,设M(x,y),P(x0,y0),D(x0,0),
由得x=x0,,又,
所以,
所以W的方程为.
(2)直线l的方程为,即,
圆心(0,0)到直线的距离为,
所以直线l被圆C截得的弦长为.
(3)证明:由题意,直线l斜率不为0,设直线l的方程为,E(x1,y1),F(x2,y2),
联立,消去x得,
所以,
故,
所以.
19.(2024•吴兴区校级模拟)已知直线l:ax﹣y+1=0与圆C:x2+y2﹣6x+4y+4=0交于A,B两点,过点Q(5,﹣1)的直线m与圆C交于M,N两点.
(1)若直线m垂直平分弦AB,求实数a的值;
(2)已知点S(﹣6,﹣2),在直线SC上(C为圆心),存在定点T(异于点S),满足:对于圆C上任一点P,都有为同一常数,试求所有满足条件的点T的坐标及该常数.
【解答】解:(1)依题意,圆C方程x2+y2﹣6x+4y+4=0变形为(x﹣3)2+(y+2)2=9,
圆心C(3,﹣2),半径r=3,
又直线l的方程即为y=ax+1,
因为m垂直平分弦AB,
所以圆心C(3,﹣2)必在直线m上,
所以m过点Q(5,﹣1)和C(3,﹣2),斜率,
所以kl=a=﹣2;
(2)依题意,直线SC的方程为y=﹣2,设存在定点T(t,﹣2)满足题意,则设P(x,y),
,得|PS|2=λ2|PT|2(λ>0),且(y+2)2=9﹣(x﹣3)2,
∴(x+6)2+(y+2)2=λ2(x﹣t)2+λ2(y+2)2,
∴(x+6)2+6x﹣x2=λ2(x﹣t)2+λ2(6x﹣x2),
整理得,(18+2tλ2﹣6λ2)x+(36﹣λ2t2)=0,
上式对任意x∈[0,6]恒成立,
∴18+2tλ2﹣6λ2=0且36﹣λ2t2=0,
得或,
解得或,
又当t=﹣6,λ=1时,点T(﹣6,﹣2)与S重合,故舍去,
综上可知,在直线SC上存在定点T(2,﹣2),使得为常数3.
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