内容正文:
第2章
圆与方程
第1讲 描述运动的基本概念
专题专项练
易混易错练2
第1讲 描述运动的基本概念
易错点1 忽视圆的一般方程表示圆的条件致错
1.[2026江苏宿迁泗阳实验高级中学调研]若点A(0,4)在圆x2+y2+2kx-4y+k2-k-2=0外,则实数k的取值范围
是 ( )
A.(-1,2) B.(-∞,-1)∪(2,+∞)
C.(-6,-1)∪(2,+∞) D.(-6,+∞)
C
解析 因为方程x2+y2+2kx-4y+k2-k-2=0表示圆,
所以(2k)2+(-4)2-4(k2-k-2)>0(易错点),所以k>-6.①
又点A(0,4)在圆外,所以k2-k-2>0,解得k>2或k<-1.②
由①②取交集可得,实数k的取值范围是(-6,-1)∪(2,+∞).
第1讲 描述运动的基本概念
2.已知a>0,b>0,若直线2x+y-2=0平分圆x2+y2-2ax-4by+1=0,则 + 的取值范围是_________.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由圆的一般方程得圆心为(a,2b),4a2+16b2-4>0,即a2+4b2-1>0(易错点),
因为直线2x+y-2=0平分圆,所以圆心(a,2b)在该直线上,即2a+2b-2=0,即a=1-b①,
将①代入a2+4b2-1>0,得5b2-2b>0,
即b(5b-2)>0,因为b>0,所以b> ,
又a=1-b>0,所以b<1,即b∈ .
则 + = (a+b)= + + ,
令t= ,则t∈ ,原式= +t+ ,
因为函数y=t+ 在t∈ 上单调递减,所以t+ > ,所以 +t+ > ,所以 + 的取值范围为 .
第1讲 描述运动的基本概念
易错警示 在处理圆的一般方程的相关问题时,第一步必须先验证D2+E2-4F的符号,只有当D2+E2-4F>0
时,才能按圆的性质进行后续计算,若忽略此条件,会导致解题的前提错误,结果必然偏离正确答案.如:第
1题易忽视D2+E2-4F>0而得到实数k的取值范围是(-∞,-1)∪(2,+∞);第2题易忽视D2+E2-4F>0而误得b∈
(0,1).
第1讲 描述运动的基本概念
易错点2 忽视特殊点、特殊直线致错
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2026江苏常州田家炳高级中学调研]已知A(0,5)和P(3,4)为圆C:x2+(y-b)2=r2(r>0)上两点.
(1)求圆C的方程;
(2)过点Q(5,3)向圆C作切线m,求切线m的方程;
(3)若过点P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为15,求l的方程.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)∵A(0,5)和P(3,4)为圆C:x2+(y-b)2=r2(r>0)上两点,
∴ ∴
∴圆C的方程为x2+y2=25.
(2)若过点Q的直线的斜率不存在(易错点),则直线的方程为x=5,显然与圆C相切;
若过点Q的直线的斜率存在,则设其方程为y-3=k0(x-5),即k0x-y-5k0+3=0,当该直线与圆相切时,
由圆心C(0,0)到切线的距离为半径的长,得 =5,解得k0=- ,
∴切线的方程为y-3=- (x-5),即8x+15y-85=0.
综上,切线m的方程为x=5或8x+15y-85=0.
(3)当直线l的斜率不存在时(易错点),直线l的方程为x=3,则B(3,-4),点A到直线PB的距离为3,则S△ABP= ×8
第1讲 描述运动的基本概念
×3=12,与已知矛盾;
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y-4=k(x-3),即kx-y+4-3k=0,
设P(x1,y1),B(x2,y2),
联立
得(k2+1)x2+(8k-6k2)x+9k2-24k-9=0,
则x1+x2= ,x1x2= ,
由弦长公式可得,
PB= · =
=
第1讲 描述运动的基本概念
=
= ,
点A到直线l的距离d= ,则S△ABP= × × =15,
解得k= 或k=3,则直线l的方程为4x-3y=0或3x-y-5=0.
易错警示 利用待定系数法求过定点的直线时,常设直线方程为点斜式,点斜式使用的前提是斜率存
在,不要默认直线的斜率存在而忽略了斜率不存在的情况.
第1讲 描述运动的基本概念
易错点3 忽视隐含条件致错
第1讲 描述运动的基本概念
4.[2026江苏连云港高级中学月考]若直线y=x+b与曲线y=- 恰有一个公共点,则实数b的取值范围
为___________________.
(-1,1]∪{- }
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由y=- ,可得y2=1-x2,即x2+y2=1(y≤0)(易错点),
所以曲线y=- 是圆x2+y2=1在x轴及x轴下方的部分,
作出曲线y=- 与直线y=x+b,如图所示,
当直线y=x+b与圆x2+y2=1相切且切点在第四象限内时,b<0且 =1,所以b=- ,此时直线y=x+b与曲线y=
- 有1个公共点;
当直线y=x+b过点(0,-1)时,b=-1,此时直线y=x+b与曲线y=- 有2个公共点;
第1讲 描述运动的基本概念
当直线y=x+b过点(-1,0)时,b=1,此时直线y=x+b与曲线y=- 有1个公共点.
结合图形可知,曲线y=- 与直线y=x+b恰有1个公共点时,实数b的取值范围是(-1,1]∪{- }.
易错警示 判断方程表示的曲线时,要注意方程成立的前提条件,如本题中要注意y=- 中y≤0的条
件,若忽略这类隐含条件(变量范围、曲线实际形状等),直接按完整图形计算,会导致结果错误.
第1讲 描述运动的基本概念
5.[2025江苏南通如东高级中学开学考试]已知以点C (t∈R,t≠0)为圆心的圆与x轴交于O,A两点,与y
轴交于O,B两点,其中O为坐标原点.
(1)求证:△OAB的面积为定值;
(2)设直线y=-2x+4与圆C交于M,N两点,若OM=ON,求圆C的标准方程;
(3)在(2)的条件下,设P,Q分别是直线l:x+y+2=0和圆C上的动点,求PB+PQ的最小值及此时点P的坐标.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)证明:设圆的半径为r.因为圆心为C t, (t∈R,t≠0),且圆过原点,所以r2=t2+ ,所以圆的标准
方程为(x-t)2+ =t2+ (t∈R,t≠0).
令x=0,得y=0或y= ,令y=0,得x=0或x=2t,
故B ,A(2t,0),
则S△OAB= =4,所以△OAB的面积为定值.
(2)由OM=ON可知MN的垂直平分线过原点,又弦的垂直平分线必过圆心,故直线OC与直线y=-2x+4垂直,
则kOC·(-2)=-1,即 ·(-2)=-1,解得t=±2,所以圆心C(2,1)或C(-2,-1),
则圆C的方程为(x-2)2+(y-1)2=5或(x+2)2+(y+1)2=5.
第1讲 描述运动的基本概念
易得当圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=5时,直线2x+y-4=0与圆相交;
当圆的方程为(x+2)2+(y+1)2=5时,圆心到直线2x+y-4=0的距离d= = > ,故直线与圆不相交,
舍去,
所以圆C的标准方程为(x-2)2+(y-1)2=5.
(3)由(2)可知,圆心C(2,1),半径为 ,B(0,2),
设点B关于直线x+y+2=0的对称点为B'(x,y),
则线段BB'的中点为 ,
则 解得
第1讲 描述运动的基本概念
即B'(-4,-2),
则PB+PQ=PB'+PQ≥B'Q,当B',P,Q三点共线时取等号,又点B'到Q的最短距离为B'C- =
- =2 ,所以PB+PQ的最小值为2 ,此时直线B'C的方程为y= ,点P为直线B'C与直线l的交点,
由 解得
即点P .
故PB+PQ的最小值为2 ,此时P .
易错警示 审题不严,对题中的隐含条件处理不当,常会造成解题错误,如直线与圆相交时,要在有交点
的情况下研究其他问题.
第1讲 描述运动的基本概念
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