(第二章 平面解析几何初步)
时间:120分钟 满分:150分
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.已知直线经过点A(1,-5)和点B(1,2),则直线AB的斜率为( )
A.0
B.-3
C.2
D.不存在
2.经过圆x2+y2=10上一点M(2,)的切线方程是( )
A.x+y-10=0
B.x-2y+10=0
C.x-y-10=0
D.2x+y-10=0
3.过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( )
A.x-2y-1=0
B.x-2y+1=0
C.2x+y-2=0
D.x+2y-1=0
4.已知两直线x-ky-k=0与y=k(x-1)平行,则k的值为( )
A.1
B.-1
C.1或-1
D.2
5.已知圆x2+y2=100,则直线4x-3y=50与该圆的位置关系是( )
A.相离
B.相切
C.相交
D.无法确定
6.若P(2,-1)为圆(x-1)2+y2=25的弦AB的中点,则直线AB的方程是( )
A.2x-y-5=0
B.2x+y-3=0
C.x+y-1=0
D.x-y-3=0
7.若直线(a+2)x+(1-a)y=a2(a>0)与直线(a-1)x+(2a+3)y+2=0互相垂直,则a等于( )
A.1
B.-1
C.±1
D.-2
8.两直线3ax-y-2=0和(2a-1)x+5ay-1=0分别过定点A、B,则|AB|等于( )
A.
B.
C.
D.
9.直线l过点M(-1,2),且与以P(-2,-3),Q(4,0)为端点的线段PQ相交,则l的斜率的取值范围是( )
A.
B.∪(0,5]
C.∪
D.∪[5,+∞)
10.关于空间直角坐标系O-xyz中的一点P(1,2,3),有下列说法:
①点P到坐标原点的距离为;
②OP的中点坐标为;
③点P关于x轴对称的点的坐标为(-1,-2,-3);
④点P关于坐标原点对称的点的坐标为(1,2,-3);
⑤点P关于坐标平面xOy对称的点的坐标为(1,2,-3).
其中正确的个数是( )
A.2
B.3
C.4
D.5
11.已知圆M:x2+y2-2ay=0(a>0)截直线x+y=0所得线段的长度是2,则圆M与圆N:(x-1)2+(y-1)2=1的位置关系是( )
A.内切
B.相交
C.外切
D.相离
12.圆O的方程为x2+y2=2,圆M方程为(x-1)2+(y-3)2=1,P为圆M上任一点,过P作圆O的切线PA,若PA与圆M的另一个交点为Q,当弦PQ的长度最大时,切线PA的斜率是( )
A.7或1
B.-7或1
C.-7或-1
D.7或-1
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.过两点A(-1,1),B(3,9)的直线,在x轴、y轴上的截距分别是________,________.
14.已知圆C:x2+y2+2x+ay-3=0(a为实数)上任意一点关于直线l:x-y+2=0的对称点都在圆C上,则a=________.
16.在平面直角坐标系xOy中,已知圆x2+y2=4上有且只有四个点到直线12x-5y+c=0的距离为1,则实数c的取值范围是________.
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2),求:
(1)过点A(-1,-2)与直线l平行的直线m的方程;
(2)点A关于直线l的对称点A′的坐标.
18.(12分)过点P(3,1)作圆(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,求直线AB的方程.
19.(12分)已知点P(2,0),及⊙C:x2+y2-6x+4y+4=0.
(1)当直线l过点P且与圆心C的距离为1时,求直线l的方程;
(2)设过点P的直线与⊙C交于A,B两点,当|AB|=4时,求以线段AB为直径的圆的方程.
20.(12分)已知以点A(-1,2)为圆心的圆与直线m:x+2y+7=0相切,过点B(-2,0)的动直线与圆A相交于M,N两点.
(1)求圆A的方程;
(2)当|MN|=2时,求直线l的方程.
21.(12分)已知△ABC的顶点A(0,1),AB边上的中线CD所在的直线方程为2x-2y-1=0,AC边上的高BH所在直线的方程为y=0.
(1)求△ABC的顶点B,C的坐标;
(2)若圆M经过不同的三点A,B,P(m,0),且斜率为1的直线与圆M相切于点P,求圆M的方程.
22.(12分)在直角坐标系中,设矩形OPQR的顶点按逆时针顺序依次排列,且O,P,Q三点的坐标分别是O(0,0),P(1,t),Q(1-2t,2+t),其中t∈(0,+∞).
(1)求顶点R的坐标;
(2)求矩形OPQR在第一象限部分的面积S(t).
(第二章 平面解析几何初步)
时间:120分钟 满分:150分
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.已知直线经过点A(1,-5)和点B(1,2),则直线AB的斜率为( )
A.0
B.-3
C.2
D.不存在
解析:D ∵A,B两点的横坐标相等,∴直线AB的倾斜角为90°,故其斜率不存在.
2.经过圆x2+y2=10上一点M(2,)的切线方程是( )
A.x+y-10=0
B.x-2y+10=0
C.x-y-10=0
D.2x+y-10=0
解析:D 设圆心为O.∵kOM=,∴切线的斜率为-,切线方程为y-=-(x-2),整理得2x+y-10=0,故选D.
3.过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( )
A.x-2y-1=0
B.x-2y+1=0
C.2x+y-2=0
D.x+2y-1=0
解析:A 设所求直线方程为x-2y+n=0,将(1,0)代入,得1+n=0,∴n=-1,故所求直线方程为x-2y-1=0,故选A.
4.已知两直线x-ky-k=0与y=k(x-1)平行,则k的值为( )
A.1
B.-1
C.1或-1
D.2
解析:B 由题可知k=,∴k=1或k=-1,当k=1时,两直线重合,故k=-1,故选B.
5.已知圆x2+y2=100,则直线4x-3y=50与该圆的位置关系是( )
A.相离
B.相切
C.相交
D.无法确定
解析:B 由题可得d==10=r,
∴直线与圆相切,故选B.
6.若P(2,-1)为圆(x-1)2+y2=25的弦AB的中点,则直线AB的方程是( )
A.2x-y-5=0
B.2x+y-3=0
C.x+y-1=0
D.x-y-3=0
解析:D ∵(x-1)2+y2=25的圆心C(1,0),kCP==-1,由题意得kAB=1,∴直线AB的方程为y+1=x-2,即x-y-3=0.
7.若直线(a+2)x+(1-a)y=a2(a>0)与直线(a-1)x+(2a+3)y+2=0互相垂直,则a等于( )
A.1
B.-1
C.±1
D.-2
解析:A 由题意得(a+2)(a-1)+(1-a)(2a+3)=0,得a=±1.又a>0,∴a=1.
8.两直线3ax-y-2=0和(2a-1)x+5ay-1=0分别过定点A、B,则|AB|等于( )
A.
B.
C.
D.
解析:C 3ax-y-2=0过定点(0,-2),(2a-1)x+5ay-1=0过定点,∴|AB|==,故选C.
9.直线l过点M(-1,2),且与以P(-2,-3),Q(4,0)为端点的线段PQ相交,则l的斜率的取值范围是( )
A.
B.∪(0,5]
C.∪
D.∪[5,+∞)
解析:D 如图所示,kMP==5,
kMQ==-,
l的斜率的取值范围是k≤-或k≥5,故选D.
10.关于空间直角坐标系O-xyz中的一点P(1,2,3),有下列说法:
①点P到坐标原点的距离为;
②OP的中点坐标为;
③点P关于x轴对称的点的坐标为(-1,-2,-3);
④点P关于坐标原点对称的点的坐标为(1,2,-3);
⑤点P关于坐标平面xOy对称的点的坐标为(1,2,-3).
其中正确的个数是( )
A.2
B.3
C.4
D.5
解析:A |OP|==,①错;OP的中点,②正确;点P关于x轴的对称点(1,-2,-3),③错;点P关于坐标原点对称的点的坐标为(-1,-2,-3),④错;点P关于坐标平面xOy对称的点的坐标为(1,2,-3),⑤正确,故选A.
11.已知圆M:x2+y2-2ay=0(a>0)截直线x+y=0所得线段的长度是2,则圆M与圆N:(x-1)2+(y-1)2=1的位置关系是( )
A.内切
B.相交
C.外切
D.相离
解析:B 圆M:x2+(y-a)2=a2,圆心为(0,a),则2+()2=a2,∴a=2,∴M(0,2),r1=2,又N(1,1),r=1,∴|MN|==,2-1<<2+1,
∴两圆相交,故选B.
12.圆O的方程为x2+y2=2,圆M方程为(x-1)2+(y-3)2=1,P为圆M上任一点,过P作圆O的切线PA,若PA与圆M的另一个交点为Q,当弦PQ的长度最大时,切线PA的斜率是( )
A.7或1
B.-7或1
C.-7或-1
D.7或-1
解析:B 由题意可知,PQ经过圆心(1,3)时,PQ的长度最大,设PA的斜率为k,则PQ的直线方程为y-3=k(x-1),
即kx-y-k+3=0,
∴d==,
解得k=1或k=-7,故选B.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.过两点A(-1,1),B(3,9)的直线,在x轴、y轴上的截距分别是________,________.
解析:直线AB的方程为=,即y=2x+3.令x=0,得纵截距3,令y=0,得横截距-.
答案:- 3
14.已知圆C:x2+y2+2x+ay-3=0(a为实数)上任意一点关于直线l:x-y+2=0的对称点都在圆C上,则a=________.
解析:圆C的圆心为在直线x-y+2=0上,∴a=-2.
答案:-2
15.在空间直角坐标系中,已知A(1,0,-3),B(4,-2,1),则|AB|=________.
解析:|AB|==.
答案:
16.在平面直角坐标系xOy中,已知圆x2+y2=4上有且只有四个点到直线12x-5y+c=0的距离为1,则实数c的取值范围是________.
解析:画图可知,圆上有且只有四个点到直线12x-5y+c=0的距离为1,该圆半径为2,即圆心O(0,0)到直线12x-5y+c=0的距离d<1,即<1,
∴-13答案:(-13,13)
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2),求:
(1)过点A(-1,-2)与直线l平行的直线m的方程;
(2)点A关于直线l的对称点A′的坐标.
解:(1)设m:2x-3y+a=0,将A(-1,-2)代入得-2+6+a=0,
∴a=-4,
∴m:2x-3y-4=0.
(2)设A′(x,y),
则解得
∴A′.
18.(12分)过点P(3,1)作圆(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,求直线AB的方程.
解:∵(x-1)2+y2=1的圆心C(1,0),则以CP为直径的圆的方程为(x-2)2+2=,即:x2+y2-4x-y+3=0,
由
得2x+y-3=0,
即所求的直线AB的方程为2x+y-3=0.
19.(12分)已知点P(2,0),及⊙C:x2+y2-6x+4y+4=0.
(1)当直线l过点P且与圆心C的距离为1时,求直线l的方程;
(2)设过点P的直线与⊙C交于A,B两点,当|AB|=4时,求以线段AB为直径的圆的方程.
解:(1)设直线l的斜率为k(k存在),
则方程为y-0=k(x-2).
又⊙C的圆心为(3,-2),r=3.
由=1?k=-,
所以直线方程为y=-(x-2),
即3x+4y-6=0,当k不存在时,l的方程为x=2,
所以直线l的方程为x=2或3x+4y-6=0.
(2)由弦心距d==,而|CP|=,
∴d=|CP|.∴P为AB的中点,故以AB为直径的圆的方程为(x-2)2+y2=4.
20.(12分)已知以点A(-1,2)为圆心的圆与直线m:x+2y+7=0相切,过点B(-2,0)的动直线与圆A相交于M,N两点.
(1)求圆A的方程;
(2)当|MN|=2时,求直线l的方程.
解:(1)由题意知A(-1,2)到直线x+2y+7=0的距离为圆A半径R,
∴R==2,
∴圆A的方程为(x+1)2+(y-2)2=20.
(2)设线段MN的中点为Q,连接QA,则由垂径定理可知∠MQA=90°,且MQ=,在Rt△AMQ中由勾股定理易知AQ==1.
当动直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=-2时,显然满足题意;
当动直线l的斜率存在时,
设动直线l的方程为:y=k(x+2),
由A(-1,2)到动直线l的距离为1,
得=1,
解得k=.
∴3x-4y+6=0或x=-2为所求方程.
21.(12分)已知△ABC的顶点A(0,1),AB边上的中线CD所在的直线方程为2x-2y-1=0,AC边上的高BH所在直线的方程为y=0.
(1)求△ABC的顶点B,C的坐标;
(2)若圆M经过不同的三点A,B,P(m,0),且斜率为1的直线与圆M相切于点P,求圆M的方程.
解:(1)AC边上的高BH所在直线的方程为y=0,所以AC:x=0,
又CD:2x-2y-1=0,所以C,
设B(b,0),则AB的中点D,
代入方程2x-2y-1=0,
解得b=2,所以B(2,0).
(2)由A(0,1),B(2,0)可得,圆M的弦AB的中垂线方程为4x-2y-3=0,
注意到BP也是圆M的弦,所以圆心在直线x=上,
设圆心M坐标为,
因为圆心M在直线4x-2y-3=0上,所以2m-2n+1=0,
又因为斜率为1的直线与圆M相切于点P,所以kMP=-1,
即=-1,
整理得m-2n-2=0,
由①②解得m=-3,n=-,
所以,M,
半径|MA|==,
所以所求圆方程为x2+y2+x+5y-6=0.
22.(12分)在直角坐标系中,设矩形OPQR的顶点按逆时针顺序依次排列,且O,P,Q三点的坐标分别是O(0,0),P(1,t),Q(1-2t,2+t),其中t∈(0,+∞).
(1)求顶点R的坐标;
(2)求矩形OPQR在第一象限部分的面积S(t).
解:(1)由题可知kOR=kPQ,且kRQ=kOP,设R(x,y),
则
解得∴R(-2t,2).
(2)矩形OPQR的面积S矩形OPQR=|OP||OR|=2(1+t2).
①当1-2t≥0时,设线段RQ与y轴交于点M,直线RQ的方程为y-2=t(x+2t),得M的坐标为(0,2t2+2),△OMR的面积为S=|OM||xR|=2t(1+t2),S(t)=S矩形OPQR-S△ORM=2(1-t)(1+t2);
②当1-2t<0时,线段QP与y轴相交,设交点为N,则:
直线QP的方程为y-t=-(x-1),N的坐标是.
S(t)=S△OPN=ON·xP=,
综上所述,S(t)=