内容正文:
专题02 直线与圆的方程
直线的斜率与倾斜角、方向向量
1.(23-24高二下·河南驻马店·期末)直线的倾斜角是( )
A.0 B. C.π D.不存在
2.(23-24高二上·河南洛阳·期末)直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·河南驻马店·期末)已知,,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
4.(23-24高二上·河南许昌·期末)经过两点的直线的方向向量,则( )
A. B.0 C.1 D.2
5.(23-24高二上·河南郑州·期末)经过两点的直线的倾斜角为,则的值为( )
A.-2 B.1 C.3 D.4
6.(23-24高二上·河南·阶段练习)若经过两点的直线斜率为1,则实数( )
A. B.3 C.2 D.1
7.(23-24高二上·河南·期末)直线的斜率为( )
A. B. C. D.-3
直线与直线的位置关系
1.(23-24高二下·河南南阳·期末)已知直线与直线平行,则实数( )
A. B.1 C.或1 D.
2.(23-24高二上·河南驻马店·期末)已知两条不重合的直线和.若,则实数的值为( )
A. B. C.1 D.或1
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)若关于,的方程组无解,则的值为( )
A. B. C.1 D.0
4.(23-24高二上·河南·期末)已知直线与垂直,则( )
A.0 B.0或 C. D.0或
5.(23-24高二上·河南信阳·期末)直线与平行,则a的值为( )
A.0 B. C.或0 D.或0
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线和互相垂直,则实数( )
A.3 B.4 C.5 D.6
7.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知直线和平行,则实数( )
A.3 B.3或 C. D.或4
8.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知直线:与:平行,则 .
直线方程的求解
1.(23-24高二上·河南漯河·期末)直线在轴上的截距为( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·河南信阳·期末)直线在y轴上的截距为( )
A. B. C.1012 D.2024
3.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线过点,且在轴上的截距为在轴上的截距的2倍,则直线的方程为( )
A. B.
C.或 D.或
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)过点,且倾斜角为的直线方程为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知直线l的方向向量为,且经过点,则下列点中在直线l上的是( )
A. B. C. D.
6.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知等腰的一个顶点在直线:上,底边的两端点坐标分别为,.
(1)求边上的高所在直线方程;
7.(23-24高二上·河南南阳·期末)在下列所给的两个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并加以解答.
①与直线垂直;②一个方向向量为;
问题:已知直线过点,且______.
(1)求直线的一般式方程;
8.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(1)求直线的方程;
距离问题
1.(20-21高二上·天津北辰·期末)若两平行直线与之间的距离是,则( )
A. B.0 C.1 D.
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)点为两条直线和的交点,则点到直线:的距离最大为( )
A. B. C. D.5
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(3)点是圆上的动点,求点到直线的距离最大值和最小值.
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知等腰的一个顶点在直线:上,底边的两端点坐标分别为,.
(2)求点到直线的距离.
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知点分别是直线与直线上的点,则的取值范围是 .
圆的方程求解
1.(23-24高二下·河南焦作·期末)平面几何中有定理:已知四边形的对角线与相交于点,且,过点分别作边,,,的垂线,垂足分别为,,,,则,,,在同一个圆上,记该圆为圆.若在此定理中,直线,,的方程分别为,,,点,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆经过点,且圆心在直线上,则圆的面积为( )
A. B. C. D.
3.(23-24高二上·广西·阶段练习)几何学史上有一个著名的米勒问题:“设点是锐角的一边上的两点,试着在边上找一点,使得最大”.如图,其结论是:点为过两点且和射线相切的圆的切点.根据以上结论解决以下问题:在平面直角坐标系中,给定两点,点在轴上移动,当取得最大值时,该圆的方程是( )
A.
B.
C.
D.
4.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知圆经过点、,为直角三角形,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线过定点A.
(1)求点A的坐标;
(2)当时,与的交点为,求以为直径的圆的标准方程.
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆的圆心为直线与直线的交点,且圆的半径为.
(1)求圆的标准方程;
7.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆心为C的圆经过,两点,且圆心C在直线上.
(1)求圆C的标准方程;
8.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知圆过点和,且圆心在直线上.
(1)求圆的标准方程;
9.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(2)求圆的标准方程;
10.(22-23高二上·山东滨州·期末)已知圆的圆心在直线上,且与轴相切于点.
(1)求圆的方程;
弦长问题
1.(23-24高二下·河南漯河·期末)直线与圆交于两点,则弦的长( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)直线被圆截得的弦长为( )
A. B. C.1 D.
3.(23-24高二下·河南洛阳·期末)直线l:被圆C:截得的弦长为 .
4.(23-24高二上·河南驻马店·期末)公元前3世纪,古希腊数学家阿波罗尼斯在《平面轨迹》一书中证明了平面内到两定点距离之比为常数的点的轨迹是圆,这个圆被称为阿波罗尼斯圆.在平面直角坐标系中,,动点Q满足,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于两点,若,从中任选一个值,求此时相应的弦长.
5.(23-24高二上·河南信阳·期末)已知圆,直线.
(2)当圆的面积最大时,求直线被圆截得的弦长.
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)在下列所给的两个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并加以解答.
①与直线垂直;②一个方向向量为;
问题:已知直线过点,且______.
(2)若直线与圆相交于、两点,求弦的长.
7.(2023·天津北辰·三模)直线经过点,与圆相交截得的弦长为,则直线的方程为 .
8.(23-24高三上·河北·期末)已知平面内点与两个定点的距离之比等于2.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为,过点的直线被所截得的线段的长为,求直线的方程.
9.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)已知圆关于直线对称,且圆与直线相切于点.
(2)若过点的直线被圆截得的弦长为6,求直线的方程.
10.(22-23高二上·山东滨州·期末)已知圆的圆心在直线上,且与轴相切于点.
(2)已知过点的直线被圆截得的弦长为,求直线的方程.
11.(21-22高二上·云南昭通·阶段练习)已知圆的方程为.
(1)直线过点,且与圆交于、两点,若,求直线的方程;
圆与圆的位置关系
1.(23-24高二下·河南商丘·期末)已知是虚数单位,集合,则中的元素个数为( )
A.1 B.2 C.0 D.无数个
2.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆,圆,则与的位置关系是( )
A.相离 B.外切 C.相交 D.内切
3.(23-24高二上·贵州贵阳·阶段练习)圆:与圆:的位置关系不可能是( )
A.内含 B.内切 C.相交 D.外切
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知两圆:,:,则下列说法正确的是( )
A.点在圆内
B.圆关于直线对称
C.圆与圆外切
D.点在圆上,点在圆上,则的最大值为6
5.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知圆:.
(2)若圆的半径为,圆心在直线:上,且与圆外切,求圆的方程.
6.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知圆的圆心为,过直线上一点作圆的切线,且切线段长的最小值为2.
(2)若圆与圆:相交于,两点,求两圆公共弦的长.
7.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)已知圆:,圆:.
(1)当时,求圆和圆的公共弦长﹔
圆上动点问题
1.(23-24高二下·河南开封·期末)在圆上任意取一点,过点作轴的垂线段,为垂足.当点在圆上运动时,线段的中点的轨迹方程是(当点经过圆与轴的交点时,规定点与点重合)( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高三上·河南驻马店·期末)若点是圆:上一点,则的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
3.(23-24高二下·河南南阳·期末)古希腊著名数学家阿波罗尼斯与欧几里得、阿基米德齐名.他发现:“平面内与两定点距离的比为常数且的点的轨迹是圆”.后来人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知点是圆上任一点,点,,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.
4.(23-24高二下·江西·阶段练习)已知点,动点满足,则取得最小值时,点的坐标为( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)我国享誉世界的数学大师华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休.”告知我们把“数”与“形”,“式”与“图”结合起来是解决数学问题的有效途径.若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(23-24高二下·河南南阳·期末)已知点在圆上运动,则的最小值是 .
7.(23-24高二上·湖南·期末)若直线是圆的一条对称轴,则点与该圆上任意一点的距离的最小值为 .
8.(23-24高二上·山东临沂·期末)已知点P为圆:上任一点,点Q为圆:上任一点,则的最小值为 .
9.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆的圆心为直线与直线的交点,且圆的半径为.
(2)若为圆上任意一点,,点满足,求点的轨迹方程.
(2)点为圆上任意一点,求的最大值和最小值.
已知直线与圆的位置关系求方程
1.(23-24高二上·河南开封·期末)已知直线 l与直线垂直,且与圆相切,则直线l的方程可以是( )
A. B.
C. D.
2.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)已知圆关于直线对称,且圆与直线相切于点.
(1)求圆的标准方程;
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知圆的圆心为,过直线上一点作圆的切线,且切线段长的最小值为2.
(1)求圆的标准方程;
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)写出圆:与圆:的一条公切线方程 .
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆心为C的圆经过,两点,且圆心C在直线上.
(2)求与直线AB平行且与圆C相切的直线的方程.
6.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知圆过点和,且圆心在直线上.
(2)经过点的直线与圆相切,求的方程.
7.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知圆:.
(1)若直线过定点,且与圆相切,求的方程;
求参数
1.(23-24高二下·河南·期中)已知圆,,则下列结论正确的有( )
A.若圆和圆相交,则
B.若圆和圆外切,则
C.当时,圆和圆有且仅有一条公切线
D.当时,圆和圆相交弦长为
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆:与圆:()外切,则 .
3.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)已知圆:,圆:.
(2)是否存在实数a,使得圆和圆内含?若存在,求出实数a的取值范围,若不存在,请说明理由.
4.(23-24高二上·河南漯河·期末)已知点在圆外,则实数的取值范围为 .
5.(2023·山东潍坊·模拟预测)已知直线:和曲线:有公共点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(23-24高二上·河南洛阳·期末)若圆上总存在两个点到点的距离为,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
7.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆,若直线与圆C相交于两个不同的点A,B,则的最小值是 .
8.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)若直线l:始终平分圆C:的周长,则的最小值为 .
9.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)若圆与圆只有唯一的公共点,则 .
圆中的综合问题
1.(23-24高二下·山西晋城·期末)如图,过圆内一点作两条弦,且过圆心,,则( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·河南漯河·期末)已知曲线,则( )
A.曲线上两点间的最大距离为
B.点在曲线上,则
C.直线与曲线有公共点,则
D.曲线C所围成的封闭图形的面积为
3.(23-24高二上·内蒙古赤峰·期末)已知圆,动直线过点,下列结论正确的是( )
A.当与圆相切于点时,
B.点到圆上点的距离的最大值为5
C.点到圆上点的距离的最小值为2
D.若点在上,与圆相交于点,则
4.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知圆与直线相交于两点,为坐标原点,则下列说法正确的是( )
A.直线过定点 B.若,则
C.的最小值为 D.的面积的最大值为2
5.(23-24高二上·辽宁·期末)已知,直线为上的动点.过点作的切线,切点分别为,当最小时,点的坐标为 ,直线的方程为 .
6.(23-24高二上·河南·期末)已知圆,过点作圆的两条切线,切点分别为,且.
(1)求的值;
(2)过点作两条互相垂直的直线,分别与圆交于不同于点的两点,若,求直线的方程.
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专题02 直线与圆的方程
直线的斜率与倾斜角、方向向量
1.(23-24高二下·河南驻马店·期末)直线的倾斜角是( )
A.0 B. C.π D.不存在
【答案】B
【分析】由给定直线的位置求出倾斜角即得.
【详解】直线垂直于x轴,所以直线的倾斜角是.
故选:B
2.(23-24高二上·河南洛阳·期末)直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设倾斜角为,由题意可得,即可求出.
【详解】直线的斜率为,设直线倾斜角为,
则,,.
故选:C.
3.(23-24高二上·河南驻马店·期末)已知,,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据斜率公式求出,再根据斜率与倾斜角的关系判断即可.
【详解】因为,,所以,
设直线的倾斜角为,则,又,
所以,即直线的倾斜角为.
故选:D
4.(23-24高二上·河南许昌·期末)经过两点的直线的方向向量,则( )
A. B.0 C.1 D.2
【答案】C
【分析】由题意与向量共线,所以由对应分量成比例即可求解.
【详解】由题意与直线的方向向量共线,所以,解得.
故选:C.
5.(23-24高二上·河南郑州·期末)经过两点的直线的倾斜角为,则的值为( )
A.-2 B.1 C.3 D.4
【答案】B
【分析】根据两点斜率公式及斜率与倾斜角的关系求解即可.
【详解】经过两点的直线的斜率为,
又直线的倾斜角为,所以,解得.
故选:B.
6.(23-24高二上·河南·阶段练习)若经过两点的直线斜率为1,则实数( )
A. B.3 C.2 D.1
【答案】A
【分析】利用斜率公式即可求解.
【详解】过两点的直线斜率为,所以,解得,.
故选:A.
7.(23-24高二上·河南·期末)直线的斜率为( )
A. B. C. D.-3
【答案】C
【分析】把直线方程化成斜截式,再求出斜率即得.
【详解】直线,即,所以该直线的斜率为.
故选:C
直线与直线的位置关系
1.(23-24高二下·河南南阳·期末)已知直线与直线平行,则实数( )
A. B.1 C.或1 D.
【答案】C
【分析】由直线平行的充要条件列式运算即可求解.
【详解】已知直线与直线平行,
则当且仅当,解得或.
故选:C.
2.(23-24高二上·河南驻马店·期末)已知两条不重合的直线和.若,则实数的值为( )
A. B. C.1 D.或1
【答案】B
【分析】
根据平行可解得实数,验证可得正确的选项.
【详解】因为,故,故或,
当时,的方程均为,它们重合,故舍去;
当时,,,它们平行,
故选:B.
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)若关于,的方程组无解,则的值为( )
A. B. C.1 D.0
【答案】C
【分析】根据两直线无交点,利用平行满足的系数关系即可求解.
【详解】由于无解,则表示两直线无交点,
故两直线是平行关系,因此,解得,经检验满足题意,
故选:C
4.(23-24高二上·河南·期末)已知直线与垂直,则( )
A.0 B.0或 C. D.0或
【答案】B
【分析】根据两直线垂直的条件,列出等式,即可求出结果.
【详解】因为,则有,解得或,
故选:B.
5.(23-24高二上·河南信阳·期末)直线与平行,则a的值为( )
A.0 B. C.或0 D.或0
【答案】C
【分析】利用直线平行求得,再进行检验即可得解.
【详解】因为直线与平行,
所以,解得或,
当时,两直线分别为,,显然平行,满足题意;
当时,两直线分别为,,也平行,满足题意;
综上,或.
故选:C.
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线和互相垂直,则实数( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【分析】根据已知列出方程,求解即可得出答案.
【详解】因为,所以,解得.
故选:C.
7.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知直线和平行,则实数( )
A.3 B.3或 C. D.或4
【答案】A
【分析】由直线平行的充要条件运算即可.
【详解】因为,所以,解得.
故选:A.
8.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知直线:与:平行,则 .
【答案】/0.2
【分析】由两条直线平行的充要条件,可得的值.
【详解】因为两条直线平行,所以,解得.
故答案为:.
直线方程的求解
1.(23-24高二上·河南漯河·期末)直线在轴上的截距为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将直线方程化为截距式方程,结合截距的定义可得结果.
【详解】直线的方程化为截距式方程为,因此,直线在轴上的截距为.
故选:C.
2.(23-24高二上·河南信阳·期末)直线在y轴上的截距为( )
A. B. C.1012 D.2024
【答案】B
【分析】利用截距的定义,结合直线方程即可得解.
【详解】因为,令,得,
所以直线在y轴上的截距为.
故选:B.
3.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线过点,且在轴上的截距为在轴上的截距的2倍,则直线的方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】C
【分析】设与轴交于,然后分类讨论:,则直线的斜率可求,结合所过的点直线方程可知.
【详解】由题意设与轴的交点为,则其与轴的交点为,
当时,过原点,斜率为,故方程为;
当时,斜率为,故方程为,即;
故选:C.
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)过点,且倾斜角为的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】倾斜角为的直线斜率不存在,可解.
【详解】过点,且倾斜角为的直线垂直于轴,
其方程为.
故选:B
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知直线l的方向向量为,且经过点,则下列点中在直线l上的是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】根据题意求得直线方程再逐个检验点是否在直线上即可得出结论.
【详解】由题意可知,直线l的方程可表示为,
即;
经检验可得点,,在直线l上,不在直线l上.
故选:ACD
6.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知等腰的一个顶点在直线:上,底边的两端点坐标分别为,.
(1)求边上的高所在直线方程;
【答案】(1)
【分析】(1)求出的中点的坐标,利用垂直关系得到高所在直线的斜率,得到高所在直线方程;
【详解】(1)由题意可知,为的中点,
,,
.
又,
.
所在直线方程为,即.
7.(23-24高二上·河南南阳·期末)在下列所给的两个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并加以解答.
①与直线垂直;②一个方向向量为;
问题:已知直线过点,且______.
(1)求直线的一般式方程;
【答案】(1)
【分析】
(1)若选①根据垂直关系得到所求直线的斜率,利用点斜式求解;若选②根据方向向量直接求所求直线的斜率,然后利用点斜式求解直线方程.
【详解】(1)(1)若选①,因为直线的斜率为,直线与直线垂直,所以直线的斜率为.
依题意,直线的方程为,即;
若选②,因为直线的一个方向向量为,
所以直线的斜率为,
直线的方程为,即.
8.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(1)求直线的方程;
【答案】(1)
【分析】(1)法一:利用直线的斜截式方程及两直线平行的条件及点斜式即可求解;
法二:利用直线的平行系方程及点在直线上即可求解;
【详解】(1)法一:由,得,
所以直线的斜率为,
因为直线与直线平行,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,即.
法二:依题意可设直线的方程为,
由于直线过点,所以,所以
所以直线的方程为
距离问题
1.(20-21高二上·天津北辰·期末)若两平行直线与之间的距离是,则( )
A. B.0 C.1 D.
【答案】B
【分析】根据平行直线的性质,结合平行线间的距离公式进行求解即可.
【详解】因为直线与直线平行,
所以有,所以有,
又因为这两条平行线间距离为,
所以有,或舍去,
所以,
故选:B
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)点为两条直线和的交点,则点到直线:的距离最大为( )
A. B. C. D.5
【答案】B
【分析】求出点坐标,且直线过定点,当直线与直线垂直时,此时点到直线的距离最大,利用两点间的距离公式计算可得答案.
【详解】由得,即,
直线:,所以直线过定点,
所以当直线与直线垂直时,此时点到直线的距离最大,
且最大值为.
故选:B.
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(3)点是圆上的动点,求点到直线的距离最大值和最小值.
【答案】
(3)最大值,最小值.
【分析】(3)根据圆的性质及点到直线的距离公式即可求解.
【详解】(1)由,得,
所以直线的斜率为,
因为直线与直线平行,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,即.
(2)由题意知,作出图形如图所示,
圆过,所以中点为,
直线垂直平分线记为,由得,
所以直线的方程为即,
又圆心在轴上,即上,
联立,解得,
所以圆心坐标为,
半径
所以圆的标准方程为.
(3)由(2)知,圆心,半径为,作出图形如图所示,
所以圆心到直线的距离为,
所以点到直线的距离最大值为;
点到直线的距离最小值为.
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知等腰的一个顶点在直线:上,底边的两端点坐标分别为,.
(2)求点到直线的距离.
【答案】 (2)
【分析】(2)联立两直线得到点的坐标,利用点到直线距离公式求出答案.
【详解】(1)由题意可知,为的中点,
,,
.
又,
.
所在直线方程为,即.
(2)由,解得,所以.
又直线方程为,即.
点到直线的距离.
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知点分别是直线与直线上的点,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】先得到两直线平行,求出两平行线间距离公式求出的最小值,从而得到答案.
【详解】由可知直线,所以当且时,有最小值,
其最小值为平行直线与的距离,直线的方程可化为,
所以,即的取值范围是.
故答案为:
圆的方程求解
1.(23-24高二下·河南焦作·期末)平面几何中有定理:已知四边形的对角线与相交于点,且,过点分别作边,,,的垂线,垂足分别为,,,,则,,,在同一个圆上,记该圆为圆.若在此定理中,直线,,的方程分别为,,,点,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由已知可得,,,的坐标,根据垂直关系联立方程组可分别求出,的坐标,根据,,三点在圆上,分别求线段,的垂直平分线所在直线方程,通过联立解方程组求解圆心的坐标,即可求解圆的方程.
【详解】
由得,由得,
由得,
因为,对角线与相交于点,所以,
因为,所以所在直线方程为,
与联立方程组解得,
因为,所以所在直线方程为,
与联立方程组解得,
因为,所以线段的垂直平分线方程为,
线段的垂直平分线方程为,
联立,解得,所以,
又,
所以圆的方程为.
故选:.
2.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆经过点,且圆心在直线上,则圆的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用圆的定义求出圆的方程即可.
【详解】由圆经过点和,可知圆心在直线上,
又圆心在直线上,
所以的坐标为,半径,
所以圆的面积为.
故选:D.
3.(23-24高二上·广西·阶段练习)几何学史上有一个著名的米勒问题:“设点是锐角的一边上的两点,试着在边上找一点,使得最大”.如图,其结论是:点为过两点且和射线相切的圆的切点.根据以上结论解决以下问题:在平面直角坐标系中,给定两点,点在轴上移动,当取得最大值时,该圆的方程是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】首先求出线段的垂直平分线,依题意圆的圆心在直线上,
故设该圆圆心为,又因为该圆与轴相切,所以圆的半径,根据,得到方程求出的值,即可得解.
【详解】由题意可知,点为过两点且和轴相切的圆的切点,线段中点坐标为,又,
所以线段的垂直平分线方程为,
所以以为弦的圆的圆心在直线上,
故设该圆圆心为,又因为该圆与轴相切,所以圆的半径,
又,所以,解得或,
当时,是钝角,故舍去.
所以此时圆的方程为.
故选:C
4.(23-24高二上·四川宜宾·期末)已知圆经过点、,为直角三角形,则圆的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【分析】设圆心,由题意可知,,,求出、的值,可得出圆心的坐标以及圆的半径,由此可得出圆的方程.
【详解】设圆心,由题意可知,,即,解得,
因为为直角三角形,则为直角三角形,则,
即,解得,则圆的半径为,
圆心为,因此,圆的方程为或,
故选:BC.
5.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知直线过定点A.
(1)求点A的坐标;
(2)当时,与的交点为,求以为直径的圆的标准方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)将化为,解方程组,即可得出答案;
(2)联立方程组,得出B点坐标,进而求出圆心以及半径,即可得出答案.
【详解】(1)可化为,
令,得,
所以,直线过定点.
(2)当时,,
联立方程组,解得,
即.
因为,所以线段的中点,即圆心的坐标为,
所以,,
故以为直径的圆的标准方程为.
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆的圆心为直线与直线的交点,且圆的半径为.
(1)求圆的标准方程;
【答案】(1)
【分析】(1)先求得两条直线的交点坐标,也即求得圆心,从而求得圆的标准方程.
【详解】(1)由解得,则圆心为,半径为,
∴圆的标准方程为.
7.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆心为C的圆经过,两点,且圆心C在直线上.
(1)求圆C的标准方程;
【答案】(1)
【分析】(1)设出圆心坐标利用圆过两点以及圆心位置即可求得圆心坐标和半径,可得圆C的标准方程;
【详解】(1)如下图所示:
设圆心,因为圆心C在直线上,所以,
因为A,B是圆上的点,所以,
根据两点间距离公式,有,即,
解之可得,,
所以圆心,半径,
所求圆的标准方程为.
8.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知圆过点和,且圆心在直线上.
(1)求圆的标准方程;
【答案】(1)
【分析】(1)设出圆的标准方程,根据题意,列出方程组,即可求解;
【详解】(1)解:设圆的方程为,
根据题意,可得,解得,
所以圆的方程为.
9.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知直线过点且与直线平行,圆经过点.
(2)求圆的标准方程;
【答案】 (2)
【分析】(2)法一:根据已知条件及圆心在弦的垂直平分线上,进而求出垂直平分线方程,联立方程组求出圆心,利用两点间的距离求出半径,结合圆的标准方程即可求解;
法二:利用待定系数法设出圆的方程,再结合点在圆上即可求解;
【详解】(1)依题意可设直线的方程为,
由于直线过点,所以,所以
所以直线的方程为
(2)法一:由题意知,作出图形如图所示,
圆过,所以中点为,
直线垂直平分线记为,由得,
所以直线的方程为即,
又圆心在轴上,即上,
联立,解得,
所以圆心坐标为,
半径
所以圆的标准方程为.
法二:设圆的一般方程为,圆过,
所以,解得,
所以圆的一般方程为,
即.
所以圆的标准方程为.
10.(22-23高二上·山东滨州·期末)已知圆的圆心在直线上,且与轴相切于点.
(1)求圆的方程;
【答案】(1)
【分析】(1)分析可知圆心在直线上,将直线与直线的方程联立,可求得圆心的坐标,进而可求得圆的半径,由此可得出圆的方程;
【详解】(1)解:因为圆与轴相切于点,所以圆心在直线上,
又因为圆的圆心在直线上,
由,解得,即,圆的半径,
所以,圆的方程为.
弦长问题
1.(23-24高二下·河南漯河·期末)直线与圆交于两点,则弦的长( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先求圆的圆心和半径,再用点到直线的距离公式求点到直线的距离,再利用弦长公式求.
【详解】设圆的圆心为,半径,
因为到直线的距离,
所以.
故选:B.
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)直线被圆截得的弦长为( )
A. B. C.1 D.
【答案】D
【分析】求出圆心到直线的距离,由弦长公式代入求解即可.
【详解】由圆的方程,可知其圆心为,半径,
圆心到直线的距离,
则弦长.
故选:D.
3.(23-24高二下·河南洛阳·期末)直线l:被圆C:截得的弦长为 .
【答案】2
【分析】求出圆心及半径,根据点到直线的距离公式求出圆心到直线的距离,再根据圆的弦长公式即可得解.
【详解】圆C:的圆心为,半径,
圆心到直线l:的距离为,
所以弦长为.
故答案为:2.
4.(23-24高二上·河南驻马店·期末)公元前3世纪,古希腊数学家阿波罗尼斯在《平面轨迹》一书中证明了平面内到两定点距离之比为常数的点的轨迹是圆,这个圆被称为阿波罗尼斯圆.在平面直角坐标系中,,动点Q满足,设动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于两点,若,从中任选一个值,求此时相应的弦长.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)设,由距离公式得到,整理即可得解;
(2)根据所选的值确定直线的方程,再求出圆心到直线的距离,最后由弦长公式计算可得.
【详解】(1)设,
由,得,
整理得,
即曲线的方程为.
(2)①如果选,此时直线的方程为
而圆的半径,圆心到直线的距离为,
故弦长,
②如果选,此时直线的方程为,
由,解得或,
则直线与圆的两个交点坐标为,,
故弦长.
③如果选,此时直线的方程为,
可知直线经过圆心,圆的半径,
所以弦长.
5.(23-24高二上·河南信阳·期末)已知圆,直线.
(2)当圆的面积最大时,求直线被圆截得的弦长.
【答案】 (2)
【分析】(2)利用配方法求得圆的面积取得最大值时的值,从而利用弦长公式即可得解.
【详解】(2)因为,
故当时,半径取得最大值,则圆的面积最大,
此时,圆的方程为,
圆心到直线的距离,
则所求弦长为,
故当圆的面积最大时,直线被圆截得的弦长为.
6.(23-24高二上·河南南阳·期末)在下列所给的两个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并加以解答.
①与直线垂直;②一个方向向量为;
问题:已知直线过点,且______.
(2)若直线与圆相交于、两点,求弦的长.
【答案】 (2)6
【分析】
(2)利用点到直线距离公式求出圆心到直线的距离然后根据公式求弦长.
【详解】(1)若选①,因为直线的斜率为,直线与直线垂直,所以直线的斜率为.
依题意,直线的方程为,即;
若选②,因为直线的一个方向向量为,
所以直线的斜率为,
直线的方程为,即.
(2)(2)由(1)可得:直线的方程为.
圆的圆心到直线的距离为:.
又圆的半径为,
所以.
7.(2023·天津北辰·三模)直线经过点,与圆相交截得的弦长为,则直线的方程为 .
【答案】或
【分析】将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,根据弦长求出圆心到直线的距离,分斜率存在与不存在两种情况讨论,分别求出直线方程.
【详解】圆,即,圆心为,半径,
因为直线与圆相交截得的弦长为,
所以圆心到直线的距离,
若直线的斜率不存在,此时直线方程为,满足圆心到直线的距离为,符合题意;
若直线的斜率存在,设斜率为,则直线方程为,即,
则,解得,所以直线方程为,即,
综上可得直线方程为或.
故答案为:或
8.(23-24高三上·河北·期末)已知平面内点与两个定点的距离之比等于2.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为,过点的直线被所截得的线段的长为,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)由已知等量关系,利用直接步骤法坐标代入关系式化简整理可求轨迹;
(2)分斜率存在与不存在两类情况分别求解.当斜率不存在时,验证弦长可得;当斜率存在时,设出点斜式直线方程,利用垂直关系将弦长转化为圆心到直线的距离,由点到直线距离公式得关于的方程求解可得.
【详解】(1)已知,
由题意可知,,坐标代入得,
整理得,
故点的轨迹方程为;
(2)当直线的斜率不存在时,此时直线的方程为,
由圆,则圆心为,半径为,
此时弦长为,满足题意;
当直线的斜率存在时,不妨设斜率为,
则直线的方程为,
即,
则圆心到直线的距离.
因为直线被所截得的线段的长为,
所以,则,
所以,解得,
所以直线的方程为.
综上,满足条件的直线的方程为或.
9.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)已知圆关于直线对称,且圆与直线相切于点.
(2)若过点的直线被圆截得的弦长为6,求直线的方程.
【答案】 (2)或
【分析】(2)设出直线l的方程,求出圆心C到直线l的距离,借助点到直线距离公式计算作答.
【详解】(2)①若斜率存在,设过点的直线斜率为,则直线方程为:,
即,所以圆心到直线的距离,
又因为,,所以,解得.
此时直线的方程为.
②若斜率不存在,直线方程为,弦心距为2,半径,
弦长为,符合题意.
综上,直线的方程为或.
10.(22-23高二上·山东滨州·期末)已知圆的圆心在直线上,且与轴相切于点.
(2)已知过点的直线被圆截得的弦长为,求直线的方程.
【答案】 (2)或
【分析】(2)求出圆心到直线的距离,对直线的斜率是否存在进行分类讨论,在直线的斜率不存在的情况下,直接检验即可;在直线的斜率存在时,设出直线的方程,根据圆心到直线的距离求出直线的斜率,综合可得出直线的方程.
【详解】(2)解:设圆心到直线的距离为,则,
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,此时,满足条件;
当直线的斜率存在时,设直线的斜率为,则直线的方程为,
即.
因为圆心为,所以圆心到直线的距离为,
整理可得,解得,
所以,直线的方程为.
综上所述,直线的方程为或.
11.(21-22高二上·云南昭通·阶段练习)已知圆的方程为.
(1)直线过点,且与圆交于、两点,若,求直线的方程;
【答案】(1)或;
【分析】(1)求出圆心到直线的距离为,对直线的斜率是否存在进行分类讨论,设出对应的直线方程,利用点到直线的距离公式求出参数值,综合可得出直线的方程;
【详解】(1)解:圆的圆心为坐标原点,半径为,
设圆心到直线的距离为,则.
①当直线的斜率不存在时,直线的方程为,此时圆心到直线的距离为,合乎题意;
②当直线的斜率存在时,可设直线的方程为,即,
由题意可得,解得,
此时直线的方程为,即.
综上所述,直线的方程为或.
圆与圆的位置关系
1.(23-24高二下·河南商丘·期末)已知是虚数单位,集合,则中的元素个数为( )
A.1 B.2 C.0 D.无数个
【答案】B
【分析】根据复数的几何意义得出圆的方程,再结合圆与圆的位置关系判断交点即可.
【详解】根据复数的几何意义得
,
圆心
圆心
又因为,,
两圆相交有两个交点,则中的元素个数为2.
故选:B.
2.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆,圆,则与的位置关系是( )
A.相离 B.外切 C.相交 D.内切
【答案】D
【分析】由圆的方程得出两圆圆心坐标和半径大小,再由圆心距和半径之间的关系可得结论.
【详解】易知圆的标准方程为,
可得圆心,半径;
圆的标准方程为,
可得圆心,半径;
显然圆心距,且,即,可得两圆内切.
故选:D
3.(23-24高二上·贵州贵阳·阶段练习)圆:与圆:的位置关系不可能是( )
A.内含 B.内切 C.相交 D.外切
【答案】D
【分析】将圆化为标准方程得出其圆心与半径,根据圆的标准方程得出其圆心与半径,即可得出两圆心距离,与两半径距离之和与差对比即可得出答案.
【详解】圆:化为标准方程,
则圆的圆心为,半径为,
圆:的圆心为,半径为,
则两圆心距离为,
所以两圆不可能外切.
故选:D.
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知两圆:,:,则下列说法正确的是( )
A.点在圆内
B.圆关于直线对称
C.圆与圆外切
D.点在圆上,点在圆上,则的最大值为6
【答案】BD
【分析】根据点与圆的位置关系判断A;圆的圆心在上,判断B;圆与圆位置关系判断判断C;根据圆与圆相内切,得到的最大值,判断D.
【详解】圆:,整理得,圆心为,半径为
对于A选项,由于点到圆圆心的距离为,故点在圆外,故A错误;
对于B选项,由于满足,故圆关于直线对称,故B正确;
对于C选项,由于圆:,圆心,半径为3,两圆圆心距为,
所以圆与圆内切,故C错误;
对于D选项,点在圆上,点在圆上,因为圆与圆内切,
所以的最大值为圆的直径6,故D正确,
故选:BD.
5.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知圆:.
(2)若圆的半径为,圆心在直线:上,且与圆外切,求圆的方程.
【答案】 (2)或
【分析】(2)根据圆心在直线上,以及两圆外切的条件列出圆心坐标的方程组,求出圆心坐标即可.
【详解】
(2)设,则,
解得,;或,,
故所求圆的方程为或.
6.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知圆的圆心为,过直线上一点作圆的切线,且切线段长的最小值为2.
(2)若圆与圆:相交于,两点,求两圆公共弦的长.
【答案】 (2)
【分析】(2)根据两圆相减可得相交弦所在直线方程,即可根据点到直线的距离公式,结合弦长公式求解.
【详解】(1)设圆的半径为,过向圆所作切线的一个切点为,
由知,当最小时,切线段的长度有最小值,自圆心向直线引垂线段,此时有最小值.
圆心到直线的距离.即.
.
圆的方程为.
(2)由圆:和圆:,
由于两圆的圆心距为,
故两圆相交,
两圆方程相减得,公共弦所在直线方程为.
圆心到直线的距离为.
弦长.
7.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)已知圆:,圆:.
(1)当时,求圆和圆的公共弦长﹔
【答案】(1)
【分析】(1)两圆方程相减可得公共弦所在直线方程,再利用弦长公式求解;
【详解】(1)圆:即,
当时,圆:,
两圆方程相减可得公共弦所在直线方程为,
圆:的圆心,半径,
圆心到公共弦所在直线的距离,
则两圆的公共弦长为.
圆上动点问题
1.(23-24高二下·河南开封·期末)在圆上任意取一点,过点作轴的垂线段,为垂足.当点在圆上运动时,线段的中点的轨迹方程是(当点经过圆与轴的交点时,规定点与点重合)( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设的坐标为,则点的坐标为,利用坐标代换法求出轨迹方程即可.
【详解】设点的坐标为,点的坐标为,
依题意点在圆上,可得,
所以点的轨迹方程为.
故选:D.
2.(23-24高三上·河南驻马店·期末)若点是圆:上一点,则的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】根据圆外一定点到圆上一点距离的平方的几何意义进行求解即可.
【详解】圆:可化为
表示点到点的距离的平方,
因为,
所以的最小值为.
故选:B.
3.(23-24高二下·河南南阳·期末)古希腊著名数学家阿波罗尼斯与欧几里得、阿基米德齐名.他发现:“平面内与两定点距离的比为常数且的点的轨迹是圆”.后来人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知点是圆上任一点,点,,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据题目阿波罗尼斯圆的条件不妨取,使得,从而将所求转化为,根据题意,所表示的圆与圆相同可解得点坐标,再利用三角形两边之和大于第三边得到 (当且仅当在线段上时取等)即可得解.
【详解】设,不妨取,使得,
则,
整理得,
此方程与相同,
所以有,解得,
所以,
所以,当且仅当在线段上时,取等号.
因为,所以在圆内;
,所以在圆外;
所以线段与圆必有交点(记为),
当重合时,,为其最小值,
故选:C.
4.(23-24高二下·江西·阶段练习)已知点,动点满足,则取得最小值时,点的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】设,由,得点轨迹方程,,故当且仅当三点共线,且点在之间时,取得最小值,点轨迹方程与直线联立方程组,求出点的坐标即可.
【详解】设,由,得,化简得,
由,得,所以,
故当且仅当三点共线,且点在之间时,取得最小值,
此时线段的方程为,由并结合,
解得故此时点的坐标为.
故选:C.
5.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)我国享誉世界的数学大师华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休.”告知我们把“数”与“形”,“式”与“图”结合起来是解决数学问题的有效途径.若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】从斜率角度考虑,可看作圆上的点与点连线的斜率,数形结合,利用点到直线距离公式进行求解.
【详解】可看作圆上的点与点连线的斜率,
如图,只需求出临界状态:相切时的斜率,
设直线为,
则圆心到直线距离,解得:,
所以的取值范围为.
故选:D
6.(23-24高二下·河南南阳·期末)已知点在圆上运动,则的最小值是 .
【答案】
【分析】确定圆心和圆的半径,再根据的几何意义数形结合即可得到的最小值的情况进而求解即可.
【详解】由得,
故圆的圆心为,半径为1,当时,,
当时,,
如图可知,故此时的最小值是直线斜率的最大值的倒数,
令,即,则圆心到该直线的距离满足,
两边平方整理得,解得,故此时的最小值是,
又,故的最小值为.
故答案为:.
7.(23-24高二上·湖南·期末)若直线是圆的一条对称轴,则点与该圆上任意一点的距离的最小值为 .
【答案】1
【分析】
利用圆关于直线对称可知该直线过圆心,可得,再利用定点到圆上点距离的最值的求法即可求得结果.
【详解】
由题可知,该圆的圆心为,直线过圆心,
则,解得,
则该圆的方程转化为,该圆圆心为,半径为,
易知圆心与的距离为,
故点与该圆上任意一点的距离的最小值为.
故答案为:1
8.(23-24高二上·山东临沂·期末)已知点P为圆:上任一点,点Q为圆:上任一点,则的最小值为 .
【答案】1
【分析】根据两圆方程可分别求得其圆心和半径,判断出两圆位置关系即可求得最小距离为1.
【详解】由题知圆半径为,圆心坐标为,
圆:可改写成,即圆半径为,圆心坐标为,
易知,,所以两圆的位置关系为内含,
所以的最小值为.
故答案为:1
9.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆的圆心为直线与直线的交点,且圆的半径为.
(2)若为圆上任意一点,,点满足,求点的轨迹方程.
【答案】 (2)
【分析】78.(21-22高二上·云南昭通·阶段练习)已知圆的方程为.
(2)点为圆上任意一点,求的最大值和最小值.
【答案】 (2)最大值为,最小值为.
【分析】(2)取点,则,数形结合可得出的最大值和最小值,即可得解.
【详解】(1)解:圆的圆心为坐标原点,半径为,
设圆心到直线的距离为,则.
①当直线的斜率不存在时,直线的方程为,此时圆心到直线的距离为,合乎题意;
②当直线的斜率存在时,可设直线的方程为,即,
由题意可得,解得,
此时直线的方程为,即.
综上所述,直线的方程为或.
(2)解:取点,则,
如下图所示,设直线交圆于点、,
由图可知,当点与点重合时,取最小值,且,
当点与点重合时,取最大值,且.
因此,的最大值为,最小值为.
(2)根据向量共线列方程,然后利用代入法求得点的轨迹方程.
【详解】(1)由解得,则圆心为,半径为,
∴圆的标准方程为.
(2)设,.
由,可得,
则,又点在圆上,所以,
即,化简得,
∴点的轨迹方程为.
已知直线与圆的位置关系求方程
1.(23-24高二上·河南开封·期末)已知直线 l与直线垂直,且与圆相切,则直线l的方程可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【分析】设出直线方程,由圆心到直线距离等于半径得到方程,求出答案.
【详解】直线与直线垂直,可设直线为,
圆的圆心为,半径为,点到直线的距离为.
因为直线与圆相切,所以,解得或,
所以直线的方程是或.
故选:CD.
2.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)已知圆关于直线对称,且圆与直线相切于点.
(1)求圆的标准方程;
【答案】(1)
【分析】(1)求出直线PC的方程,再与直线联立求出圆心坐标即可求解作答.
【详解】(1)因为圆与直线相切于点
所以过点与直线垂直的直线的斜率为,
所以直线的方程为,即.
由,解得圆心.所以半径.
故圆的标准方程为:;
3.(23-24高二上·河南郑州·期末)已知圆的圆心为,过直线上一点作圆的切线,且切线段长的最小值为2.
(1)求圆的标准方程;
【答案】(1)
【分析】(1)根据切线的性质,结合勾股定理即可由点到直线的距离公式求解,
【详解】(1)设圆的半径为,过向圆所作切线的一个切点为,
由知,当最小时,切线段的长度有最小值,自圆心向直线引垂线段,此时有最小值.
圆心到直线的距离.即.
.
圆的方程为.
4.(23-24高二上·河南郑州·期末)写出圆:与圆:的一条公切线方程 .
【答案】(答案不唯一)
【分析】求出圆与圆外切,两圆相减求出两圆内公切线方程,再设两圆的外公切线所在直线方程,根据点到直线距离公式列出方程,求出答案.
【详解】圆的圆心,半径为,圆的圆心为,半径为,
故,故圆与圆外切,
将与相减得,
即两圆内公切线方程为,
两圆圆心所在直线方程为,即,
由于两圆半径相等,故两圆的外公切线所在直线方程与平行,
设为,圆心到的距离为,解得,
故两圆的外公切线所在直线方程为和.
故答案为:(或之一也可以)
5.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆心为C的圆经过,两点,且圆心C在直线上.
(2)求与直线AB平行且与圆C相切的直线的方程.
【答案】 (2)
【分析】(2)由直线平行可设直线方程为,再由直线与圆相切可求得直线方程.
【详解】(1)如下图所示:
设圆心,因为圆心C在直线上,所以,
因为A,B是圆上的点,所以,
根据两点间距离公式,有,即,
解之可得,,
所以圆心,半径,
所求圆的标准方程为.
(2)直线斜率为,所以所求直线的斜率也为,
设所求直线方程为,
所以圆心C到该直线的距离为,解之得,
所以所求直线方程为:.
6.(23-24高二上·河南新乡·期末)已知圆过点和,且圆心在直线上.
(2)经过点的直线与圆相切,求的方程.
【答案】 (2)或
【分析】(2)根据题意,分直线的斜率不存在和存在,两种情况讨论,结合直线与圆的位置关系,列出方程,即可求解.
【详解】(1)解:设圆的方程为,
根据题意,可得,解得,
所以圆的方程为.
(2)解:当直线的斜率不存在时,直线的方程为,符合题意;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
由圆心到直线的距离等于圆的半径,可得,解得,
则直线的方程为,即.
故直线的方程为或.
7.(23-24高二上·河南洛阳·期末)已知圆:.
(1)若直线过定点,且与圆相切,求的方程;
【答案】(1)或
【分析】(1)分类讨论直线斜率存在与否,再待定系数法设出切线方程,然后利用圆心到直线的距离等于半径求切线的斜率,求出切线;
【详解】(1)由圆:得圆心,半径,
当直线斜率存在时,设:,即,
所以,解得,
所以切线为,即,
当直线斜率不存在时,直线为,易知也是圆的切线,
所以直线的方程为:或;
求参数
1.(23-24高二下·河南·期中)已知圆,,则下列结论正确的有( )
A.若圆和圆相交,则
B.若圆和圆外切,则
C.当时,圆和圆有且仅有一条公切线
D.当时,圆和圆相交弦长为
【答案】ABD
【分析】根据题意求圆心和半径.对于AB:根据圆与圆的位置关系分析求解;对于C:结合选项A分析判断;对于D:先两圆方程作差求公共弦所在直线的方程,结合垂径定理求弦长.
【详解】由题意可知:圆的圆心,半径;
圆的圆心,半径;
则,
对于选项A:若圆和圆相交,则,
即,解得,故A正确;
对于选项B:若和外切,则,
即,解得,故B正确;
对于选项C:当时,由选项A可知:圆和圆相交,
所以圆和圆有且仅有2条公切线,故C错误;
对于选项D:当时,由选项A可知:圆和圆相交,
且圆,,
两圆方程作差得,即公共弦所在直线的方程为,
圆心到直线的距离,
所以公共弦长为,故D正确.
故选:ABD
2.(23-24高二上·河南南阳·期末)已知圆:与圆:()外切,则 .
【答案】1
【分析】由两圆外切可得圆心距等于半径,即可得解.
【详解】圆的圆心,半径,
圆的圆心,半径为,
∵圆与圆外切,∴,解得.
故答案为:.
3.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)已知圆:,圆:.
(2)是否存在实数a,使得圆和圆内含?若存在,求出实数a的取值范围,若不存在,请说明理由.
【答案】 (2)不存在,理由见解析
【分析】(2)假设存在实数a,根据两圆内含关系列不等式并求解,可判断a的存在性.
【详解】(2)不存在,理由如下:
圆:可化为,
则圆心,半径,
又圆:的圆心,半径,
假设存在实数a,使得圆和圆内含,
则圆心距,
即,此不等式无解,
故不存在实数a,使得圆和圆内含.
4.(23-24高二上·河南漯河·期末)已知点在圆外,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】由点和圆的位置关系,圆的一般方程可表示圆的条件,列出两个不等式进行求解即可.
【详解】由表示圆,
标准方程是,
所以,解得,
由点在圆外,
即,
所以或,
综上.
故答案为:.
5.(2023·山东潍坊·模拟预测)已知直线:和曲线:有公共点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将曲线:化为,若直线与曲线有交点,则由图可求出直线与曲线相切时切线得斜率,其中用到圆心到直线的距离等于半径求解即可.
【详解】因为,所以直线恒过定点,
曲线:化简即为:
,
如图所示:
由图可知,若直线与曲线有交点,则直线介于与之间即可,
由圆心到直线的距离等于半径得:
,整理得:,解得:或(舍),
同理,由圆心到直线的距离等于半径得:
,整理得:,解得:(舍)或,
所以.
故选:C
6.(23-24高二上·河南洛阳·期末)若圆上总存在两个点到点的距离为,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】将问题转化为圆与以为圆心,为半径的圆有个公共点,由圆与圆的位置关系建立不等式求解即可.
【详解】因为圆上总存在两个点到点的距离为,
所以圆与以为圆心,为半径的圆有个公共点,
则圆与圆相交,
所以,即,
解得:且,
所以实数的取值范围是.
故选:D.
7.(23-24高二上·河南开封·期末)已知圆,若直线与圆C相交于两个不同的点A,B,则的最小值是 .
【答案】
【分析】根据题意可知直线过定点,且点在圆内,根据圆的性质结合垂径定理求弦长的最小值.
【详解】因为直线,即,
可知直线过定点,
又因为圆的圆心,半径,
且,
即点在圆内,可知直线与圆相交,
由圆的性质可知:当且仅当时,取到最小值.
故答案为:.
8.(23-24高二上·山东枣庄·阶段练习)若直线l:始终平分圆C:的周长,则的最小值为 .
【答案】8
【分析】根据直线过圆心可得,再由“1”的技巧及均值不等式求解.
【详解】由题意,直线经过圆心,
故,
所以,
当且仅当,即时等号成立.
故答案为:8
9.(23-24高二上·河南省直辖县级单位·期末)若圆与圆只有唯一的公共点,则 .
【答案】或
【分析】求出两圆圆心坐标与半径长,分两圆外切和内切两种情况讨论,可得出关于实数的等式,即可解得实数的值.
【详解】圆的圆心为,半径为,
圆的标准方程为,其中,
圆的圆心为,半径为,
由题意可知,两圆外切或内切,且,
若两圆外切,则,即,解得;
若两圆内切,则,即,解得.
综上所述,或.
故答案为:或.
圆中的综合问题
1.(23-24高二下·山西晋城·期末)如图,过圆内一点作两条弦,且过圆心,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】取的中点,连接,根圆的弦长求出,根据两点的距离公式求出,再求出即可.
【详解】取的中点,连接,则,
圆的半径,
则,
,
所以.
故选:B.
2.(23-24高二上·河南漯河·期末)已知曲线,则( )
A.曲线上两点间的最大距离为
B.点在曲线上,则
C.直线与曲线有公共点,则
D.曲线C所围成的封闭图形的面积为
【答案】AD
【分析】根据题意,对y分类讨论,画出图形,对于A,找出最大值,运用两点间距离求解;对于B,对m分类讨论,解方程可解;对于C,作出临界状态的切线,求出切线方程即可;对于D,找出封闭图形,借助扇形和三角形面积公式计算.
【详解】曲线.当,
当.
曲线可以看作是以点和为圆心,半径为的两段优弧组成,构成“8”字形,
不含圆的虚线部分,如图.,
对于A,曲线上两点间的最大距离为,故A正确.
对于B,因为点在曲线上,将点代入曲线方程.
当时,,解得或.
当时,,展开解得.此时无解.
所以或,选项B错误.
对于C,直线与曲线有公共点,则如图在切线a,b之间即可.
当直线与上圆切时,则,解得,则.
同理,可得当直线与下圆切时,求得,则.
则,选项C错误.
对于D,在,则,则,
则扇形的面积为.
直角三角形的面积为.
则弓形面积为.
圆的面积为:.
曲线C所围成的封闭图形的面积为两个圆的面积减去两个弓形面积即可.
即为.选项D正确.
故选:AD.
3.(23-24高二上·内蒙古赤峰·期末)已知圆,动直线过点,下列结论正确的是( )
A.当与圆相切于点时,
B.点到圆上点的距离的最大值为5
C.点到圆上点的距离的最小值为2
D.若点在上,与圆相交于点,则
【答案】AB
【分析】结合切线长公式计算可判断A项,运用圆上的点到圆外一定点的距离的最大值为,最小值为(为圆心到圆外定点的距离)可判断B项、C项,运用圆内弦长公式计算可判断D项.
【详解】由题意得,圆的圆心为,半径为2,
对于A项,如图所示,
则,故A项正确;
对于B项,
如图所示,点到圆上点的距离的最大值为,故B项正确;
对于C项,
如图所示,点到圆上点的距离的最小值为,故C项错误.
对于D项,
直线的方程为,则点到直线的距离,
所以,故D项错误.
故选:AB.
4.(23-24高二上·山东淄博·期中)已知圆与直线相交于两点,为坐标原点,则下列说法正确的是( )
A.直线过定点 B.若,则
C.的最小值为 D.的面积的最大值为2
【答案】ABD
【分析】将直线整理成关于的方程,令其系数为0,即可得出直线过的定点,判断A;利用得出直线的斜率,即可判断B;当直线与垂直时,取得最小值,再利用几何法求弦长,即可判断C;由,结合弦长公式与基本不等式,即可判断D.
【详解】对于选项A:将直线整理为:,
令,解得,即直线过定点,故选项A正确;
对于选项B:由题意知,,则直线的斜率为,
若,则直线即直线的斜率为,解得:,故选项B正确;
对于选项C:因为直线过定点,所以当直线与垂直时,取得最小值,
此时,故选项C错误;
对于选项D:设点到直线的距离为,
则,
当且仅当,即时,等号成立,
故的面积的最大值为2,故选项D正确;
故选:ABD.
5.(23-24高二上·辽宁·期末)已知,直线为上的动点.过点作的切线,切点分别为,当最小时,点的坐标为 ,直线的方程为 .
【答案】
【分析】由题意可知,则,当与直线垂直时最小,结合点斜式方程可求解直线PM方程,进而求出点P的坐标;利用勾股定理可得,以为圆心,为半径作圆,将两圆方程相减即可求出直线AB方程.
【详解】的标准方程为,其圆心为,半径为2.如图,
由题意可知,则,
所以当最小时,最小,此时与直线垂直,
所以直线的方程为,即.
联立,解得,
所以点的坐标为,.
在Rt中,,同理.
以为圆心,为半径作圆,如图,则线段为与的公共弦,
的方程为,即,
两圆方程相减得,即直线的方程为.
故答案为:;
6.(23-24高二上·河南·期末)已知圆,过点作圆的两条切线,切点分别为,且.
(1)求的值;
(2)过点作两条互相垂直的直线,分别与圆交于不同于点的两点,若,求直线的方程.
【答案】 (2)或
【分析】(2)利用等面积法求解即可.
【详解】(1)由题意可知圆的圆心为,半径.
因为,所以,从而,
即,两边平方整理得,
又因为,所以.
(2)由(1)知圆,点在圆上,
又因为,所以线段为圆的直径,即直线过圆心,
显然直线的斜率不为0,设其方程为,
点到直线的距离为.
根据三角形的面积公式可得.
所以,解得,
所以直线的方程为或.
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