2.4.2圆的一般方程 同步练(含解析)2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册

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名称 2.4.2圆的一般方程 同步练(含解析)2025-2026学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
格式 docx
文件大小 870.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-08-26 09:47:17

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文档简介

2.4.2圆的一般方程
一、单选题
1.圆的圆心坐标为( )
A. B. C. D.
2.若点在圆的内部,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
3.“或”是“定点在圆的外部”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
4.若圆关于直线对称,则直线一定过点( )
A. B. C. D.
5.若方程表示圆,且圆心位于第四象限,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.已知曲线,则下列结论正确的个数是( )
(1)若为曲线上两点,则的最大值为
(2)曲线围成的图形的面积是
(3)若为曲线上一点,则的最小值为4
(4)曲线围成区域内(含曲线)格点(横坐标与纵坐标都为整数的点)的个数为20
A.1 B.2 C.3 D.4
二、多选题
7.已知圆及点,则下列说法中正确的是( )
A.圆心的坐标为 B.点在圆外
C.若点在圆上,则直线PQ的斜率为
D.若是圆上任一点,则|MQ|的取值范围为
8.已知三点下列结论正确的是( )
A.AB的距离为 B.直线BC的一般式方程为
C.以BC为直径的圆方程为
D.外接圆的方程为
9.关于方程表示的圆,下列叙述中正确的是( )
A.圆心在直线上 B.其圆心在轴上
C.过原点 D.半径为
10.古希腊著名数学家阿波罗尼斯(Apollonius,约公元前262-前190年)的著作《国锥曲线论》是古代世界光辉的科学成果,其中之一是他证明了“平面内到两定点距离之比为常数且的点的轨迹是圆”,后人将此圆称为“阿波罗尼斯圆”简称“阿氏圆”.现有平面内两个定点间的距离为4,平面内的点与的距离满足:,则( )
A.若,则点的轨迹为“点圆”,即线段的中点
B.若,则点的轨迹是半径为的阿氏圆
C.当时,面积的最大值为
D.当时,点的轨迹对应的阿氏圆的半径的取值范围是
三、填空题
11.曲线与曲线关于直线对称,则曲线的方程为 .
12.已知圆上一点,则的最大值为 .
13.在平面直角坐标系中,已知两点,,圆,点是圆上任意一点,若为定值,则的值为 .
14.已知过点的直线与圆交于两点,则弦的中点的轨迹方程为 .
四、解答题
15.已知点,,.
(1)求直线的一般方程;
(2)求外接圆的一般方程.
16.已知的三个顶点分别是.
(1)求的外接圆(为圆心)的标准方程:
(2)若点的坐标是,点是圆上的一个动点,点满足,求点的轨迹方程,并说明轨迹的形状.
17.已知直线过定点.
(1)求点的坐标;
(2)求过点且在两坐标轴上截距相等的直线方程;
(3)设为上的一个动点,求中点的轨迹方程.
18.平面内有两点与,我们新定义这两点间的“物理距离”,“光学距离”.上有两个动点P,Q,定点.
(1)求的最大值;
(2)过点的直线上有一个动点,若的最小值为1,求直线的方程.
19.已知点,是平面内不同的两点,若点满足(,且),则点的轨迹是以有序点对为“稳点”的—阿波罗尼斯圆.若点满足(),则点的轨迹是以为“稳点”的—卡西尼卵形线.已知在平面直角坐标系中,,().
(1)当,时,若点的轨迹是以为“稳点”的-阿波罗尼斯圆,求点的轨迹方程;
(2)在(1)的条件下,若点在以为“稳点”的5—卡西尼卵形线上,求(为原点)的取值范围;
(3)卡西尼卵形线是中心对称图形,且只有1个对称中心,若,,试判断是否存在实数,,使得以为“稳点”的—阿波罗尼斯圆与—卡西尼卵形线都关于同一个点对称,若存在,求出实数,的值,若不存在,请说明理由.
《2.4.2圆的一般方程》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B A C C BCD BCD AC BCD
1.B
【分析】使用圆的一般方程的圆心公式.
【详解】使用圆的一般方程的圆心公式,其中
, 圆心坐标为.
故选:B.
2.D
【分析】判断点与圆的位置关系:法一为几何视角,比较与半径的大小;法二为代数视角,将点的坐标代入标准方程后比较其与的大小
【详解】法一:由题意,半径为1,则,所以;
法二:由在圆内,则,所以,即.
故选:D
3.B
【分析】由定点在圆的外部得,求得k的取值范围,结合充分,必要条件的意义可得结论.
【详解】定点在圆的外部,
,化简得,
k的取值范围:或,
所以或”是“定点在圆的外部”的必要不充分条件.
故选:B.
4.A
【分析】由圆的对称轴过圆心,可求得结论.
【详解】把圆的方程化为标准方程为,
所以圆的圆心的坐标为,
因为圆关于直线对称,则直线一定过圆心.
故选:A.
5.C
【分析】将方程化成,再利用条件列不等式求解即可.
【详解】因为方程可变形为,
由题知,解得,实数的取值范围是.
故选:C
6.C
【分析】根据曲线的方程,分象限讨论其图象,然后作出草图,并得每部分所在的圆,,,等大,且都过坐标原点,即可判断选项A,结合图形直接求面积判断选项B,设点在曲线上,记圆过原点的直径为,直线与直线的夹角为,根据的范围即可判断选项C,根据图形即可判断选项D.
【详解】当,时,由曲线的方程,得,
曲线在第一象限内的部分是圆心为,半径为的圆弧.
同理,曲线在第二、三、四象限内的部分都是圆弧,
当时,;当时,.
曲线在坐标系中如图,
曲线关于坐标原点、轴、轴、直线、直线均对称.
记曲线在第一象限及轴正半轴、轴正半轴上的部分为曲线,
曲线所在的圆为圆,
曲线及圆关于轴对称的图形分别为曲线,其所在圆为圆,
关于坐标原点对称的图形分别为曲线,其所在圆为圆,
关于轴对称的图形分别为曲线,其所在圆为圆.
由题意可知,圆,,,等大,且都过坐标原点.
因为点在曲线上,所以,
当且仅当为曲线与直线或的交点时,等号成立,
所以的最大值是,故①正确;
曲线围成的图形的面积为,故②正确;
由曲线的对称性,不妨设点在曲线上.
因为,
所以当的值最小时,的值也最小.
因为点在圆上,记圆过原点的直径为,直线与直线的夹角为,
由题意可知,,则,
所以当时,取得最小值,所以的最小值为,故③正确;
由图可知,曲线围成的区域内格点的个数为,故④错误.
故选:C.
7.BCD
【分析】对于A,将圆方程化为标准形式,可判断选项正误;对于B,将代入圆方程可判断选项正误;对于C,将点代入圆方程可得,然后由斜率计算公式可判断选项正误;对于D,当三点共线时,可得最值,据此可判断选项正误.
【详解】对于A,圆的标准方程为,
所以圆心坐标为,故A错误;
对于B,将代入圆方程,得,所以点在圆外.故B正确;
对于C,若点在圆上,则,
解得,则,所以直线PQ的斜率为.故C正确;
对于D,,因为是圆上任一点,
所以,所以的取值范围为.
故选:BCD
8.BCD
【分析】根据两点间的距离坐标公式以及直线方程、圆的标准方程、待定系数法求解圆的一般方程即可得出结论.
【详解】由题意知,AB的距离为,故A错误;
直线BC的方程为,即,故B正确;
以BC为直径的圆,圆心为,半径为,
所以圆的方程为,
即,故C正确;
设外接圆的方程为,
代入三点坐标得,
,解得
,
所以外接圆的方程为,故D正确.
故选:BCD.
9.AC
【分析】将圆的方程化为标准方程,求出其圆心与半径,逐项判断即可.
【详解】若方程表示的圆,则其标准方程为,
所以,,可得,圆心为,半径为,
对于A选项,圆心在直线上,A对;
对于B选项,因为,所以,圆心不可能在轴上,B错;
对于C选项,因为,则该圆过原点,C对;
对于D选项,该圆的半径为,D错.
故选:AC.
10.BCD
【分析】对于A,易得时点的轨迹为线段的垂直平分线;对于B,只需建系设点,求出点的轨迹方程易得;对于C,求出轨迹方程后,结合图形,使边上的高最大即可满足;对于D根据推出的阿氏圆方程,求出圆的半径的表达式,利用函数的单调性即可求得半径的范围.
【详解】对于A,时,由可知点的轨迹为线段的垂直平分线,故A错误;
对于B,时,不妨取的中点为原点,中垂线为轴,建立平面直角坐标系,
则,设点,
由可得:,化简得:,
故点的轨迹是半径为的阿氏圆,即B正确;
对于C,根据B项建系设点,由可得:,如图所示:
由图知,当点为过点垂直于轴的直线与圆的一个交点时,的边上的高最大,
为圆的半径,此时面积的最大值为,故C正确;
对于D,根据B项建系设点,由化简得:,
即,因,则该阿氏圆的半径,
因函数在上是减函数,故故得,
即点的轨迹对应的阿氏圆的半径的取值范围是,故D正确.
故选:BCD.
【点睛】方法点睛:本题主要考查动点轨迹方程的求法及应用,属于难题.
求解动点轨迹的方程的方法主要有:
(1)直接法:设出动点,利用已知等式代入坐标计算化简即得;
(2)相关点法:利用与动点相关的点(轨迹方程一般已知)的联系求解;
(3)定义法:利用题设条件与常见的圆锥曲线定义符合时常用.
11.
【分析】设出曲线上任意一点,由此点坐标表示出其对称点的坐标,再根据其对称点在所给曲线上,代入即可求出最终结果.
【详解】设曲线上任意一点为,该点关于直线的对称点为,
则,解得:,
所以点关于直线的对称点为,
因为点关于直线的对称点在曲线上,
则曲线的方程为,
即,
故答案为:.
12.
【分析】记原点为,易知原点在圆上,结合距离的几何意义与圆的几何性质可求得的最大值.
【详解】记原点为,易知原点在圆上,则,
故的最大值为圆的直径,故的最大值为.
故答案为:.
13.0
【分析】解法1:设,化简与圆的一般方程比较系数可得答案;解法2:由阿氏圆的性质可知,圆心就在定点,所确定的直线上可得答案.
【详解】解法1:设,,则,整理得

又是圆上的任意一点,故,
圆的一般方程为,
所以,解得,
因此;
解法2:为定值,是圆上任意一点,
由阿氏圆的性质可知,圆心就在定点,所确定的直线上,
因为直线所在的直线方程为,
所以.
故答案为:0.
14.
【分析】设点,当不重合时,根据圆的几何性质,利用垂直建立方程求解即可得解,当重合时,代入检验即可.
【详解】由直线过点,圆可知,圆心为,
设点,
由题意可知,当点与点不重合时,,则,整理得,即,
此时点的轨迹为圆但不包括点.
当点与点重合时,其坐标满足方程.
综上,点的轨迹方程为.
故答案为:
15.(1)
(2)
【分析】(1)根据两点式直线方程的特征即可求解,
(2)利用待定系数法即可列方程求解.
【详解】(1)由题意,得.
化简,得直线的一般式方程为.
(2)设外接圆的一般方程为.①
因为,,三点都在圆上,所以它们的坐标都满足方程①,于是,
得,
即,解得.
故所求圆的一般方程为.
16.(1)
(2),轨迹是以为圆心,半径为的圆.
【分析】(1)利用待定系数法求解圆的方程即可.
(2)根据题干设的坐标是,点的坐标是,再由,
列出方程代入即可求得轨迹方程.
【详解】(1)设圆的方程为(其中)
因为三点都在圆上,可得
解得,满足,
所以所求圆的方程为,即
(2)设的坐标是,点的坐标是,
因为的坐标是,且,
所以,解得,
又因为点在圆上运动,所以点的坐标满足圆的方程,即,
代入得,整理得,
点的轨迹方程是,轨迹是以为圆心,半径为的圆.
17.(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)将方程转化成即可求解;
(2)分截距为和不为两类情况讨论即可;
(3)设,,通过代入法即可求解;
【详解】(1)由,得,
令,得,
因此点的坐标为.
(2)由(1)知点的坐标.
若截距为,即直线经过原点,
设直线方程为,则,
此时直线的方程为,
若截距不为,不妨设直线方程为,代入,得,
此时直线方程为,
则过点且在两坐标轴上截距相等的直线方程为或.
(3)设,,则,
得到,所以,
又点在上,所以,
整理得,
故的轨迹方程为.
18.(1)
(2)或
【分析】(1)由,几何意义为:到的距离,几何意义为:到的距离,即可求解;
(2)即与的距离,由最小值转换成点到线的距离即可求解;
【详解】(1)化成标准方程:,圆心为,半径为2,
设,
则,几何意义为到的距离,
其最大值为圆心到的距离加上半径,即:,
,几何意义为到的距离,
其最小值为圆心到的距离减去半径,即:,
所以的最大值为,
即的最大值为;
(2)由,即与的距离,
设过点的直线方程为:,因为过圆心,可得:,
即方程为,
由题意,若的最小值为1,即到的距离为1,
可得:,
平方化简可得:,
解得:或,即,
所以直线方程为:或.
19.(1)
(2)
(3)不存在,理由见解析
【分析】(1)由题意可知,设:,则,整理计算即可求解;
(2)设,由定义得到,从而有,
求得,再由,即可求解;
(3)由,及定义得到以为“稳点”的一阿波罗尼斯圆的方程:
,再结合对称性及得到—卡西尼卵形线,
关于点对称,从而得到推出矛盾,即可解决问题.
【详解】(1)由已知,且,设:,则:,
∴,整理得:,
∴点的轨迹方程为:.
(2)由(1)知,,设,由,
得,所以,
,整理得,即,
所以,,由,得,
即的取值范围是.
(3)若,则以为“稳点”的—阿波罗尼斯圆的方程为,
整理得,该圆关于点对称.
由点,关于点对称及,
可得—卡西尼卵形线关于点对称,
令,解得,与矛盾,
所以不存在实数,,使得以为稳点的一阿波罗尼斯圆与—卡西尼卵形线都关于同一个点对称.