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第二章 直线与圆的方程
一、选择题
1.已知点P在直线3x+y﹣5=0上,且点P到直线x﹣y﹣1=0的距离为,则点P的坐标为( )
A.(1,2)或(2,﹣1) B.(3,﹣4)
C.(2,﹣1) D.(1,2)
2.圆心在y轴上,且过点(3,1)的圆与x轴相切,则该圆的方程是( )
A.x2+y2+10y=0 B.x2+y2﹣10y=0
C.x2+y2+10x=0 D.x2+y2﹣10x=0
3.设直线l1:2x﹣my﹣1=0,l2:(m﹣1)x﹣y+1=0.则“m=2”是“l1∥l2”的( )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
4.已知直线l1:ax+(a+1)y+1=0,l2:x+ay+2=0,若l1⊥l2,则a=( )
A.0 B.﹣2 C.0或﹣2 D.0或2
5.圆C1:(x﹣m)2+(y+2)2=9与圆C2:(x+1)2+(y﹣m)2=4外切,则m的值为( )
A.2 B.﹣5 C.2或﹣5 D.不确定
6.圆(x﹣3)2+(y﹣3)2=9上到直线3x+4y﹣11=0的距离等于2的点有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
二、填空题
7.过点(1,0)且倾斜角是直线2x+3y+3=0的倾斜角的两倍的直线方程是 .
8.已知直线l1:mx+8y+n=0与l2:2x+my﹣1=0互相平行,且l1,l2之间的距离为,则直线l1的方程为 .
9.已知圆C经过P(﹣2,4),Q(3,﹣1)两点,且在x轴上截得的弦长等于6,且圆C不过原点,则圆C的方程为 .
三、解答题
10.已知圆C:(x﹣3)2+(y﹣4)2=4,直线l过定点A(1,0).
(1)若l与圆C相切,求l的方程;
(2)若l与圆C相交于P,Q两点,求△CPQ的面积的最大值,并求此时直线l的方程.(其中点C是圆的圆心)
11.已知圆C:(x+2)2+y2=1,P(x,y)为圆C上任一点,
(1)求的最大、最小值;
(2)求x﹣2y的最大、最小值.
第二章 直线与圆的方程
参考答案与试题解析
一、选择题
1.已知点P在直线3x+y﹣5=0上,且点P到直线x﹣y﹣1=0的距离为,则点P的坐标为( )
A.(1,2)或(2,﹣1) B.(3,﹣4)
C.(2,﹣1) D.(1,2)
【答案】A
【分析】设出点P的坐标为(a,5﹣3a),利用点到直线的距离公式表示出P到已知直线的距离d,让d等于列出关于a的方程,求出方程的解即可得到a的值,写出点P的坐标即可.
【解答】解:设P点坐标为(a,5﹣3a),
由题意知:,
解得:a=1或a=2,
∴P点坐标为(1,2)或(2,﹣1).
故选:A.
【点评】此题考查学生灵活运用点到直线的距离公式化简求值,是一道基础题.此题的点P有两解,做题时不要漏解.
2.圆心在y轴上,且过点(3,1)的圆与x轴相切,则该圆的方程是( )
A.x2+y2+10y=0 B.x2+y2﹣10y=0
C.x2+y2+10x=0 D.x2+y2﹣10x=0
【答案】B
【分析】设出圆的圆心与半径,利用已知条件,求出圆的圆心与半径,即可写出圆的方程.
【解答】解:圆心在y轴上且过点(3,1)的圆与x轴相切,
设圆的圆心(0,r),半径为r.
则:r.
解得r=5.
所求圆的方程为:x2+(y﹣5)2=25.即x2+y2﹣10y=0.
故选:B.
【点评】本题考查圆的方程的求法,求出圆的圆心与半径是解题的关键.
3.设直线l1:2x﹣my﹣1=0,l2:(m﹣1)x﹣y+1=0.则“m=2”是“l1∥l2”的( )
A.充分而不必要条件
B.必要而不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】根据直线平行的等价条件,利用充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
【解答】解:当m=2时,两直线方程为l1:2x﹣2y﹣1=0,l2:x﹣y+1=0,满足l1∥l2,
当m=0时,两直线方程为l1:2x﹣1=0,l2:﹣x﹣y+1=0,不满足l1∥l2,
∴若l1∥l2,则,
解得m=2或m=﹣1(舍去),
∴“m=2”是“l1∥l2”的充分必要条件,
故选:C.
【点评】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,利用直线平行的等价条件是解决本题的关键.
4.已知直线l1:ax+(a+1)y+1=0,l2:x+ay+2=0,若l1⊥l2,则a=( )
A.0 B.﹣2 C.0或﹣2 D.0或2
【答案】C
【分析】根据两直线垂直的条件A1A2+B1B2=0,列出方程,即可得出答案.
【解答】解:∵直线l1:ax+(a+1)y+1=0,l2:x+ay+2=0,
∴若l1⊥l2,
则A1A2+B1B2=0,
即a2+2a=0
解得:a=0或﹣2.
故选:C.
【点评】本题考查直线的一般式方程和直线的垂直关系,属基础题.
5.圆C1:(x﹣m)2+(y+2)2=9与圆C2:(x+1)2+(y﹣m)2=4外切,则m的值为( )
A.2 B.﹣5 C.2或﹣5 D.不确定
【答案】C
【分析】先求出两圆的圆心坐标和半径,利用两圆的圆心距等于两圆的半径之和,列方程解m的值.
【解答】解:由圆的方程得 C1(m,﹣2),C2(﹣1,m),半径分别为3和2,两圆相外切,
∴3+2,化简得 (m+5)(m﹣2)=0,∴m=﹣5,或 m=2,
故选:C.
【点评】本题考查两圆的位置关系,两圆相外切的充要条件是:两圆圆心距等于两圆的半径之和.
6.圆(x﹣3)2+(y﹣3)2=9上到直线3x+4y﹣11=0的距离等于2的点有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【分析】确定圆心和半径,求出圆心到直线的距离,与半径比较,数形结合可得答案.
【解答】解:(x﹣3)2+(y﹣3)2=9是一个以(3,3)为圆心,3为半径的圆.
圆心到3x+4y﹣11=0的距离为d2,即AD=2,
∴ED=1,即圆周上E到已知直线的距离为1,
∴圆上的点到直线3x+4y﹣11=0的距离为2的点有2个.
故选:B.
【点评】本题考查了直线与圆的位置关系,用到点到直线的距离公式,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
二、填空题
7.过点(1,0)且倾斜角是直线2x+3y+3=0的倾斜角的两倍的直线方程是 12x+5y﹣12=0 .
【答案】见试题解答内容
【分析】先求直线2x+3y+3=0的斜率,进而转化为倾斜角,用二倍角公式求过点(1,0)的斜率,再求解直线方程.
【解答】解:直线2x+3y+3=0的斜率为k,倾斜角为α,所以tanα,
过点(1,0)的倾斜角为2α,其斜率为tan2α,
故所求直线方程为:y(x﹣1),即12x+5y﹣12=0
故答案为:12x+5y﹣12=0.
【点评】本题关键是倾斜角的二倍和斜率的关系互化,考查计算能力.
8.已知直线l1:mx+8y+n=0与l2:2x+my﹣1=0互相平行,且l1,l2之间的距离为,则直线l1的方程为 2x﹣4y﹣11=0或2x﹣4y+9=0 .
【答案】2x﹣4y﹣11=0或2x﹣4y+9=0.
【分析】直接利用直线间的位置关系,点到直线的距离公式的应用求出结果.
【解答】解:直线l1:mx+8y+n=0与l2:2x+my﹣1=0互相平行,
所以m2=16,解得m=±4,
当m=4时,已知直线l1:4x+8y+n=0,直线l2:2x+4y﹣1=0,
故:,解得:n=﹣22或18;
当m=﹣4时,已知直线l1:﹣4x+8y+n=0,直线l2:2x﹣4y﹣1=0,
故:,解得n=﹣18或22.
故直线l1的方程为:当m=4时,4x+8y﹣22=0或4x+8y+18=0,化简得:2x﹣4y﹣11=0;
当m=﹣4时,4x+8y+22=0或4x+8y﹣18=0,化简得:2x﹣4y﹣9=0.
故直线方程为2x﹣4y﹣11=0或2x﹣4y+9=0.
故答案为:2x﹣4y﹣11=0或2x﹣4y+9=0.
【点评】本题考查的知识要点:直线间的位置关系,点到直线的距离公式的应用,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
9.已知圆C经过P(﹣2,4),Q(3,﹣1)两点,且在x轴上截得的弦长等于6,且圆C不过原点,则圆C的方程为 (x﹣1)2+(y﹣2)2=13. .
【答案】(x﹣1)2+(y﹣2)2=13.
【分析】设出圆C方程为:(x﹣a)2+(y﹣b)2=R2,将P与Q坐标代入得到两个关系式,再根据圆C在x轴上截得的弦长为6列出关系式,三关系式联立求出a,b及R的值,即可确定出圆C的方程.
【解答】解:∵圆C经过P(﹣2,4),Q(3,﹣1)两点,且在x轴上截得的弦长等于6,且圆C不过原点,
设圆C:(x﹣a)2+(y﹣b)2=R2,根据题意得,
解得 或 ,
∴圆C的方程为(x﹣1)2+(y﹣2)2=13或(x﹣3)2+(y﹣4)2=25(此圆经过原点,故舍去).
故答案为:(x﹣1)2+(y﹣2)2=13.
【点评】本题考查了圆的标准方程的求法,考查方程思想与运算求解能力,属于中档题.
三、解答题
10.已知圆C:(x﹣3)2+(y﹣4)2=4,直线l过定点A(1,0).
(1)若l与圆C相切,求l的方程;
(2)若l与圆C相交于P,Q两点,求△CPQ的面积的最大值,并求此时直线l的方程.(其中点C是圆的圆心)
【答案】(1).
(2)△CPQ的面积的最大值为2,直线l的方程为:y=7x﹣7,y=x﹣1.
【分析】(1)直线l无斜率时,直线l的方程为x=1,成立;直线l有斜率时,设方程为kx﹣y﹣k=0,由圆心到直线的距离等于半径,能求出直线l的方程.
(2)△CPQ面积最大时,△CPQ是等腰直角三角形,此时圆心到直线的距离为,设直线l的方程为kx﹣y﹣k=0,由此能求出直线l的方程.
【解答】解:(1)直线l无斜率时,直线l的方程为x=1,
此时直线l和圆C相切.
直线l有斜率时,设方程为y=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k=0,
∵l与圆C相切,∴圆心到直线的距离等于半径,
即,
解得k,∴直线l的方程为
(2)△CPQ面积最大时,∠PCQ=90°,,
即△CPQ是等腰直角三角形,
由半径r=2得:圆心到直线的距离为
设直线l的方程为:y=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k=0,
则,∴k=7或k=1,
∴直线l的方程为:y=7x﹣7,y=x﹣1.
【点评】本题考查直线方程的求法、直线与椭圆位置关系,本题突出对运算能力、化归转化能力的考查,是中档题,解题时要认真审题,注意点到直线的距离公式的合理运用.
11.已知圆C:(x+2)2+y2=1,P(x,y)为圆C上任一点,
(1)求的最大、最小值;
(2)求x﹣2y的最大、最小值.
【答案】(1)最大值为,最小值为;
(2)最大值为2,最小值为﹣2.
【分析】(1)设k,利用直线和圆的位置关系即可得到结论;
(2)设z=x﹣2y,利用直线和圆的位置关系即可得到结论.
【解答】解:(1)设k,则y﹣2=kx﹣k,即直线方程为kx﹣y+2﹣k=0,
∵P(x,y)为圆C上任一点,
∴则圆心(﹣2,0)到直线的距离d1,
即|2﹣3k|,
平方得8k2﹣12k+3≤0,
解得k,
故的最大值为,最小值为;
(2)设b=x﹣2y,j即x﹣2y﹣b=0,
∵P(x,y)为圆C上任一点,
∴则圆心(﹣2,0)到直线的距离d,
即|b+2|,
则﹣2b2,
即x﹣2y的最大值为2,最小值为﹣2.
【点评】本题主要考查直线和圆的位置关系的应用,利用圆心到直线的距离d≤r是解决本题的关键.
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