所属成套资源:(人教A版)选择性必修一高二数学上册同步精讲精练 (含答案)
数学选择性必修 第一册直线与圆、圆与圆的位置课后复习题
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这是一份数学选择性必修 第一册直线与圆、圆与圆的位置课后复习题,共39页。
考点一: 直线Ax+By+C=0与圆(x-a)2+(y-b)2=r2的位置关系及判断
考点二:直线与圆的方程解决实际问题
仔细读题(审题)→建立数学模型→解答数学模型→检验,给出实际问题的答案.
【题型归纳】
题型一:判断直线与圆的位置关系
1.(2022·全国·高二课时练习)直线与圆的位置关系是( )
A.相交且过圆心B.相切
C.相离D.相交但不过圆心
2.(2022·上海徐汇·高二期末)直线绕原点按逆时针方向旋转后所得的直线l与圆的位置关系是( )
A.直线l过圆心B.直线l与圆相交,但不过圆心
C.直线l与圆相切D.直线l与圆无公共点
3.(2022·安徽省蚌埠第三中学高二开学考试)对任意实数k,直线与圆的位置关系是( )
A.相交B.相切C.相离D.与k有关
题型二:由直线与圆的位置关系求参数
4.(2022·江苏·高二课时练习)若直线始终平分圆的周长,则的最小值为( )
A.B.C.D.
5.(2022·江苏·高二课时练习)已知直线与圆有两个不同的交点,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
6.(2022·江苏·高二课时练习)当圆截直线所得的弦最长时,则m的值为( )
A.B.-1C.1D.
题型三:圆的弦长问题
7.(2022·重庆·高二期末)直线平分圆的周长,过点作圆的一条切线,切点为,则( )
A.5B.C.3D.
8.(2022·吉林·希望高中高二期末)已知动点在直线上,过点作圆的切线,切点为,则线段的长度的最小值为( )
A.B.4C.D.
9.(2022·全国·高二课时练习)已知直线(为实数)是圆的对称轴,过点作圆的一条切线,切点为,则( )
A.6B.C.7D.8
题型四:圆的弦长求参数或者切线方程
10.(2022·江苏·南京市中华中学高二开学考试)设圆的圆心为C,直线l过点,且与圆C交于A,B两点,若,则直线l的方程为( )
A.B.或
C.x=0D.x=0或
11.(2022·江苏·淮阴中学高二期中)已知直线与圆相交于、两点,若,则实数的值为( )
A.或B.或C.或D.或
12.(2022·山西·怀仁市第一中学校高二阶段练习(理))若直线被圆截得的弦长为4,则的最大值是( )
A.B.C.1D.2
题型五:直线与圆的应用
13.(2021·福建宁德·高二期中)苏州有很多圆拱的悬索拱桥(如寒山桥),经测得某圆拱索桥(如图)的跨度米,拱高米,在建造圆拱桥时每隔米需用一根支柱支撑,则与相距米的支柱的高度是( )米.(注意:≈)
A.6.48B.5.48C.4.48D.3.48
14.(2022·浙江省杭州学军中学高二开学考试)已知在某滨海城市A附近的海面出现台风活动,据监测,目前台风中心位于城市A的东偏南60°方向,距城市A300km的海面点P处,并以20km/h的速度向西偏北30°方向移动.已知该台风影响的范围是以台风中心为圆心的圆形区域,半径为km.则城市A受台风影响的时间为( )
A.5hB.hC.hD.4h
15.(2020·甘肃·永昌县第一高级中学高二阶段练习(理))台风中心从A地以每小时20km的速度向东北方向移动,离台风中心30km内的地区为危险地区,若城市B在A地正东40km处,则B城市处于危险区内的时间为( )
A.0.5hB.1hC.1.5hD.2h
题型六:直线与圆的位置定点定值问题综合应用
16.(2021·重庆八中高二期中)已知圆,圆随的变化而运动,若存在一条定直线被动圆截得的弦长为定值,则此定直线的方程为( )
A.B.
C.D.
17.(2022·江苏·高二专题练习)已知圆,点是直线上一动点,过点作圆的切线切点分别是和,下列说法正确的为( )
A.圆上恰有一个点到直线的距离为B.切线长的最小值为
C.四边形面积的最小值为2D.直线恒过定点
18.(2022·江苏南京·高二开学考试)已知的圆心在直线上,点C在y轴右侧且到y轴的距离为1,被直线l:截得的弦长为2.
(1)求的方程;
(2)设点D在上运动,且点满足,(O为原点)记点的轨迹为.
①求曲线的方程;
②过点的直线与曲线交于A,B两点,问在x轴正半轴上是否存在定点N,使得x轴平分∠ANB?若存在,求出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
题型七:直线与圆的位置求距离的最值问题
19.(2021·辽宁大连·高二期末)已知圆内有一点,过点作直线交圆于、两点.
(1)当经过圆心时,求直线的方程;
(2)求弦长的最小值,以及此时直线的方程.
20.(2021·全国·高二专题练习)已知点在圆上.
(1)求的最大值和最小值;
(2)求的最大值与最小值;
(3)求的最大值与最小值
21.(2021·湖北宜昌·高二期中)已知圆:.
(1)求过点且与圆相切的直线的方程;
(2)已知点,,是圆上的动点,求面积的最大值,
【双基达标】
一、单选题
22.(2022·全国·高二课时练习)已知圆,则“”是“圆与轴相切”的( )
A.充分非必要条件B.必要非充分条件
C.充分必要条件D.既非充分又非必要条件
23.(2022·全国·高二课时练习)直线与圆没有公共点,则a的取值范围是( )
A.B.
C.D.
24.(2022·全国·高二课时练习)若圆上至少有3个点到直线的距离为,则k的取值范围是( )
A.B.
C.D.
25.(2022·全国·高二课时练习)已知曲线和直线.
(1)当曲线C表示圆时,求m的取值范围;
(2)当曲线C表示圆时,被直线l截得的弦长为,求m的值.
26.(2022·云南·罗平县第一中学高二开学考试)已知圆和直线相切于点.
(1)求圆的标准方程及直线的一般式方程;
(2)已知直线经过点,并且被圆截得的弦长为,求直线的方程.
【高分突破】
一:单选题
27.(2022·全国·高二课时练习)若直线被圆截得的弦长为4,则的最小值是( )
A.9B.4C.D.
28.(2022·全国·高二课时练习)已知直线和圆,点在直线上,若直线与圆至少有一个公共点,且,则点的横坐标的最大值是( )
A.B.1C.3D.4
29.(2022·福建省福州第二中学高二期末)已知直线平分圆:,则的最大值为( )
A.B.C.D.
30.(2022·全国·高)已知的圆心是坐标原点O,且被直线截得的弦长为6,则的方程为( )
A.B.
C.D.
31.(2022·江苏·高二)在平面直角坐标系中,已知点在圆内,动直线过点且交圆于两点,若的面积的最大值为,则实数的取值范围是( )
A.B.
C.D.
32.(2022·江苏·)已知圆:,直线过点与圆交于A,B两点,若点为线段的中点,则直线的方程为( )
A.B.
C.D.
33.(2022·江苏·高二)若直线 与圆相交于两点, 且(其中为原点), 则的值为( )
A.或B.C.或D.
34.(2022·江苏·高二)已知圆:,点是直线上的动点,过作圆的两条切线,切点分别为,,则的最小值为( )
A.B.C.D.
35.(2022·福建·厦门外国语学校高二期末)已知直线:恒过点,过点作直线与圆C:相交于A,B两点,则的最小值为( )
A.B.2C.4D.
36.(2022·福建·厦门外国语学校高二期末)已知直线与圆C:相交于点A,B,若是正三角形,则实数( )
A.-2B.2C.D.
37.(2022·江苏·高二专题练习)设,O为坐标原点,点P满足,若直线上存在点Q使得,则实数k的取值范围为( )
A.B.
C.D.
二、多选题
38.(2022·全国·高二单元测试)已知直线,圆,则( )
A.存在一个实数m,使直线l经过圆心C
B.无论m为何值,直线l与圆C一定有两个公共点
C.圆心C到直线l的最大距离是
D.当时,圆C关于直线l对称的圆的方程为
39.(2022·江苏·高二专题练习)直线:与圆:相交于,两点,则( )
A.直线过定点
B.时,直线平分圆
C.时,为等腰直角三角形
D.时,弦最短
40.(2022·浙江金华第一中学高二期中)圆C:,直线,点P在圆C上,点Q在直线l上,则下列结论正确的是( )
A.直线l与圆C相交
B.的最小值是1
C.若P到直线l的距离为2,则点P有2个
D.从Q点向圆C引切线,则切线段的最小值是3
41.(2022·江苏·高二专题练习)关于直线与圆,下列说法正确的是( )
A.若直线l与圆C相切,则为定值B.若,则直线l被圆C截得的弦长为定值
C.若,则直线l与圆C相离D.是直线l与圆C有公共点的充分不必要条件
42.(2022·浙江浙江·高二期中)已知圆,直线,则下列结论正确的有( )
A.圆C的圆心坐标为,半径为9
B.对于任意实数m直线l恒过定点
C.若直线l交圆C于A,B两点,则弦长的最小值为4
D.当时,直线l交圆C于A,B两点,D是圆C上的动点,则面积的最大值为
43.(2022·湖南省岳阳县第一中学高二阶段练习)已知直线,圆C的方程为,则下列选项正确的是( )
A.直线l与圆一定相交
B.当k=0时,直线l与圆C交于两点M,N,点E是圆C上的动点,则面积的最大值为
C.当l与圆有两个交点M,N时,|MN|的最小值为2
D.若圆C与坐标轴分别交于A,B,C,D四个点,则四边形ABCD的面积为48
三、填空题
44.(2022·全国·高二)若动直线和圆相交于、两点,则弦的中点坐标所满足的等式为______.
45.(2022·全国·高二)直线l经过点P(5,5)且和圆C:相交,截得弦长为,则l的方程是______.
46.(2022·全国·高二)已知圆关于直线对称,设点,若点Q是圆C上任意一点,则的最小值是______.
47.(2022·山东·东营市第一中学高二期中)已知直线与圆交于A、B两点,直线垂直平分弦AB,则a的值为______.
48.(2022·全国·高二课时练习)德国数学家米勒曾提出最大视角问题,这一问题一般的描述是:已知点A,B是∠MON的ON边上的两个定点,C是OM边上的一个动点,当C在何处时,∠ACB最大?问题的答案是:当且仅当的外接圆与OM边相切于点C时,∠ACB最大.人们称这一命题为米勒定理,已知点D,E的坐标分别是(0,1),(0,3),F是x轴正半轴上的一动点,当∠DFE最大时,点F的横坐标为______.
49.(2022·江苏·高二)已知圆:及直线:,设直线与圆相交所得的最长弦长为,最短弦为,则四边形的面积为______.
四、解答题
50.(2022·福建福州·高二期末)圆的圆心为,且过点.
(1)求圆的标准方程;
(2)直线:与圆交两点,且,求.
51.(2022·全国·高二课时练习)已知实数满足,求:
(1)的最小值;
(2)的最大值.
52.(2022·全国·高二课时练习)已知圆,Q是x轴上的动点,QA、QB分别与圆M相切于A、B两点.
(1)若,求切线方程;
(2)求四边形QAMB面积的最小值;
(3)若,求直线MQ的方程.
53.(2022·江苏省如皋中学高二开学考试)已知直线与圆.
(1)求证:直线l过定点,并求出此定点坐标;
(2)设O为坐标原点,若直线l与圆C交于M,N两点,且直线OM,ON的斜率分别为,,则是否为定值?若是,求出该定值:若不是,请说明理由.
54.(2022·全国·高二课时练习)已知直线过定点,且与圆交于、两点.
(1)求直线的斜率的取值范围.
(2)若为坐标原点,直线、的斜率分别为、,试问是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
55.(2022·全国·高二课时练习)已知圆C的圆心位于x轴的正半轴上,该圆与直线相切,且被y轴截得的弦长为,圆C的面积小于13.
(1)求圆C的标准方程.
(2)设过点M(0,3)的直线l与圆C交于不同的两点A,B,以OA,OB为邻边作平行四边形OADB.是否存在这样的直线l,使得直线OD与MC恰好平行?如果存在,求出l的方程;如果不存在,请说明理由.
56.(2022·江苏·南京市金陵中学河西分校高二开学考试)已知圆.
(1)直线过点,且与圆C相切,求直线的方程;
(2)设直线与圆C相交于M,N两点,点P为圆C上的一动点,求的面积S的最大值.位置关系
相交
相切
相离
公共点个数
2个
1个
0个
判断方法
几何法:
设圆心到直线的距离为d=eq \f(|Aa+Bb+C|,\r(A2+B2))
dr
代数法:
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Ax+By+C=0,,x-a2+y-b2=r2,))消元得到一元二次方程,可得方程的判别式Δ
Δ>0
Δ=0
Δ0,所以.
故选:A.
14.B
【分析】先求得台风中心距离城市A的最短距离,再利用直线截圆的弦长即可求得城市A受台风影响的时间
【详解】如图,,,台风中心沿方向以的速度移动,
台风中心距离城市A的最短距离为
又台风中心为圆心的圆形区域,半径为km.
则台风中心在以城市A为圆心半径为km的圆内时,城市A受台风影响
以城市A为圆心半径为km的圆截直线所得弦长为
km
则城市A受台风影响的时间为
故选:B
15.B
【详解】以A为坐标原点,正东方向为x轴建立直角坐标系,则直线被圆 截得弦长为 ,所以B城市处于危险区内的时间为 ,选B.
点睛:圆的弦长问题,
处理直线与圆的弦长问题时多用几何法,即弦长的一半、弦心距、半径构成直角三角形.
代数方法:运用根与系数的关系及弦长公式:
16.A
【分析】先求出动圆所经过的定点,由题意可知直线恒过定点,即可求解
【详解】因为,
所以,
由得或,
则动圆恒过定点,
若存在一条定直线被动圆截得的弦长为定值,
则定直线恒过定点,
所以,
所以此定直线的方程为,即.
故选:A
17.D
【分析】利用圆心到直线的距离可判断A,利用圆的性质得切线长利用点到直线的距离判断B,由题意四边形ACBP面积为判断C,由题知A,B在以为直径的圆上,利用两圆方程得直线AB的方程判断D.
【详解】由圆C:,则圆心,半径,
∴圆心到直线l:的距离为,而,故A错误;
由圆的性质,切线长,
∴当最小时,有最小值,又,则,故B错误;
∵四边形AMBP面积为,
∴四边形AMBP面积的最小值为1,故C错误;
设,由题知A,B在以为直径的圆上,又,
∴,即,
又圆C:,即,
∴直线AB的方程为:,即,
由,得,即直线AB恒过定点,故D正确.
故选:D.
18.(1)
(2)①;②存在,
【分析】(1)由条件求出圆心坐标,再结合弦长公式求出圆的半径,由此可得圆的方程;
(2)①利用代点法求出点的轨迹方程,②在直线斜率存在条件下利用设而不求法求点的坐标,检验斜率不存在时该点是否也满足条件即可.
(1)
由题意可设圆的圆心的坐标为,圆的圆心在直线上,
,解得:,即圆心为,
圆心到直线的距离为,设圆的半径为r,弦长为,
由已知
所以,所以圆的标准方程为;
(2)
设,则,
由得:,所以
D在圆上运动,
整理可得点T的轨迹方程为:
当直线轴时,轴平分,
当直线AB斜率存在时,设直线AB的方程为,
联立化简可得,
方程的判别式,
设,,,
若轴平分,则,所以,
又,,
所以,
所以,
所以
所以
解得,
当时,能使轴平分.
19.(1);(2).
【分析】(1)根据圆的标准方程写出圆心的坐标,然后求出直线的斜率,点斜式即可写出直线的方程;
(2)根据圆的几何性质分析出直线与垂直时,弦长最小,然后首先求出直线的斜率,进而求出直线的斜率,即可写出直线的方程.
【详解】(1)圆的圆心半径为3
又直线过点,所以直线的斜率为
所以直线的方程为,即
(2)设圆心到直线的距离为,则,所以越大,弦长的越小
故取得最大时,弦长最小,而过点作直线,当其与垂直时,取得最大,此时弦长最小,直线的斜率为,故直线的斜率为
所以直线的方程为,即:
20.(1)的最大值是,最小值为;(2) 的最大值为51,的最小值为11;(3)的最大值为,最小值为.
【解析】(1)求得已知圆的圆心和半径,设,即,则圆心到直线的距离,即可得到最值;
(2)表示点与的距离的平方加上2,连接,交圆于,延长,交圆于,可得最短,最长,然后可得答案;
(3)化简可得,从而令,,从而利用三角函数求最值.
【详解】(1)圆即为,
可得圆心为,半径为,
设,即,
则圆心到直线的距离,
即,
平方得,
解得:,
故的最大值是,最小值为;
(2)表示点与的距离的平方加上2,
连接,交圆于,延长,交圆于,
可得为最短,且为,
为最长,且为,
则 的最大值为,
的最小值为;
(3)圆即为,
令,,
则,
,
,
的最大值为,最小值为.
21.(1)或;(2)
【解析】(1)将圆化为标准式,求出圆心与半径,讨论直线的斜率存在或不存在,当不存在时,设出点斜式,利用点到直线的距离等于半径即可求解.
(2)作出图象,将问题转化为求圆上的点到直线距离的最大值即可求解.
【详解】(1)圆:,
圆心为,半径,
当直线的斜率不存在时,,此时圆心到直线的距离等于半径,满足题意;
当直线的斜率存在时,设切线方程为,
即,,
解得,直线的方程,
故切线方程为或.
(2)由图可知,,要求面积的最大值,
只需求圆上的点到直线距离的最大值即可,
直线为,
圆心到直线的距离,
所以圆上的点到直线距离的最大值为,
面积的最大值为.
22.B
【分析】求出圆与轴相切的等价条件,结合充分条件、必要条件的定义判断可得出结论.
【详解】对于圆,,
若圆与轴相切,则,圆的标准方程为,
则,可得.
所以,“”“”,且“”“”.
所以,“”是“圆与轴相切”的必要不充分条件.
故选:B.
23.A
【分析】由圆心到直线的距离大于半径求解.
【详解】圆的标准方程是,圆心为,半径为,
所以,由于,平方整理得,,
所以.
故选:A.
24.C
【分析】圆M先成化标准方程求得圆心,半径为5,则至少有3个点到直线l的距离为等价于圆心到直线l的距离不超过,用点线距离公式列式求解即可
【详解】圆M的标准方程为,则圆心,半径为5,
由题意及圆的几何性质得,圆心到直线的距离不超过,
由点线距离公式得,,解得,即或.
故选:C
25.(1);
(2)
【分析】(1)通过对变形,结合圆的标准方程计算即得结论;
(2)通过(1)可知,利用点到直线的距离公式计算可知弦心距,利用弦心距、半径与半弦长的关系计算即得结论
(1)
,,
又曲线表示圆,,即,
所以m的取值范围为;
(2)
由(1)可知,圆心坐标为,
又直线,圆心到直线的距离,
直线截得的弦长为,,
解得:
26.(1);
(2)
【分析】(1)将点的坐标代入圆的方程,求出实数的值,可得出圆的标准方程,求出直线的斜率,由圆的几何性质可得,可求得直线的斜率,利用点斜式可得出直线的方程,化为一般式即可;
(2)分析可知直线过圆心,求出直线的斜率,利用点斜式可得出直线的方程.
(1)
把点代入圆的方程,可得,解得,
得的方程为,即,
圆心为,所以,直线的斜率为,
由圆的几何性质可知,则直线的斜率为,
直线的方程为,即.
(2)
由(1)可知,圆的直径为,故直线经过圆心,
且直线的斜率为,直线的方程为,即.
27.B
【分析】由题可得圆心在直线上,即,然后利用基本不等式即得.
【详解】由题意得圆的标准方程为,
∴圆心为,半径.
∵直线被圆截得的弦长为4,
∴圆心在直线上,
∴,即,又,,
∴,
当且仅当,即,时等号成立,
∴的最小值是4.
故选:B.
28.D
【分析】根据圆的性质结合条件可得圆心到直线的距离,进而即得.
【详解】由圆,可得,
所以圆心,半径,
设,由题意知圆心到直线的距离,
即,解得,
故点的横坐标的最大值为4.
故选:D.
29.B
【分析】由题意知直线过圆的圆心得到,求的最大值可转化为的最小值的倒数,利用基本不等式的妙用求最值即可.
【详解】圆:,圆心,
直线平分圆:,
直线过圆心,即,
,
当且仅当,即,的最大值为.
故选:B
30.C
【分析】设的方程为,根据弦长公式或弦长的一半,半径,圆心距的关系求出半径即可得解.
【详解】由题可设的方程为.∵被直线截得的弦长为6,且圆心到直线的距离,∴,解得,可得的方程为.
故选:C.
31.C
【分析】由题知圆心为,进而根据三角形面积公式得面积最大时,,圆心到直线的距离为,再根据题意解不等式即可得答案.
【详解】解:圆,即圆,即圆心为,
所以的面积为,
当且仅当,此时为等腰直角三角形,,圆心到直线的距离为,
因为点在圆内,
所以,即,
所以,,解得或,
所以,实数的取值范围是
故选:C
32.B
【分析】由题知,进而得,再求直线的方程即可.
【详解】解:由已知得,所以.
因为为弦的中点,所以,所以,
所以,直线的方程为,即.
故选:B
33.A
【分析】根据点到直线的距离公式即可求解.
【详解】由可知,圆心到直线的距离为,根据点到直线的距离公式可得
故选:A
【点睛】
34.B
【分析】利用面积相等求出.设,得到.利用几何法分析出,即可求出的最小值.
【详解】圆:化为标准方程:,其圆心,半径.
过点P引圆C的两条切线,切点分别为点A、B,如图:
在△PAC中,有,即,变形可得:.
设,则.
所以当的值即x最小时,的值最大,此时最小.
而的最小值为点C到直线的距离,即,
所以.
故选:B
35.A
【分析】写出直线的定点坐标并判断与圆的位置关系,进而确定最小时直线与直线的位置关系,即可得结果.
【详解】由恒过,
又,即在圆C内,
要使最小,只需圆心与的连线与该直线垂直,所得弦长最短,
由,圆的半径为5,
所以.
故选:A
36.D
【分析】由圆心到直线的距离为得出.
【详解】设圆的半径为,由可得,
因为是正三角形,所以点到直线的距离为
即,两边平方得,
故选:D
37.B
【分析】设,由两点距离公式计算可得根据题意可得,进而利用点到直线的距离公式即可求解.
【详解】设,
,
,即.
点P的轨迹为以原点为圆心,2为半径的圆面.
若直线上存在点Q使得,
则PQ为圆的切线时最大,如图,
,即.
圆心到直线的距离,
或.
故选:B.
38.BCD
【分析】代入圆心坐标求m值判断A,确定直线所过定点可判断B,由定点到圆心距离可判断C,求出圆心的对称点坐标可判断D
【详解】解:圆心C的坐标为,代入直线l的方程,得,无解,所以不论m为何值,圆心C都不在直线l上,A错误;
直线l的方程可整理为,由,得,即直线l过定点,所以,所以点M在圆C内部,所以直线l与圆C一定有两个公共点,B正确;
设直线与圆相交于两点,弦中点为,则,为到直线的距离,显然,重合时取等号,故圆心C到直线l的最大距离为,C正确;
当时,直线l的方程为,点C关于直线l的对称点为,因此所求的圆方程为,D正确;
故选:BCD.
39.AD
【分析】对A,根据定点的定义判断即可;
对B,判断当时,直线是否经过圆的圆心即可;
对C,当时,可根据直线过圆心判断;
对D,根据直线过定点,在圆内,故当弦最短时,与直线垂直判断即可
【详解】对A,因为当时,恒成立,故直线过定点,故A正确;
对B,当时,,圆的圆心为不满足,故此时直线不过圆的圆心,故直线不平分圆,故B正确;
对C,当时,经过圆的圆心,故无,故C错误;
对D,因为直线过定点,,故在圆内,故当弦最短时,与直线垂直.因为时,直线的斜率为,直线的斜率为1,故与直线垂直成立,故D正确;
故选:AD
40.BCD
【分析】对于A:求出圆心到直线的距离,即可判断直线与圆相离;
对于B:利用几何法求出的最小值,即可判断;
对于C:设直线m与l平行,且m到l的距离为2.求出m的方程,判断出直线m与圆C相交,有两个交点,即可判断;
对于D:根据图形知,过Q作QR与圆C相切于 R,连结CR.要使切线长最小,只需最小.利用几何法求出切线段的最小值,即可判断.
【详解】对于A:由圆C:,得圆C的标准方程为,圆心到直线的距离,所以直线与圆相离.
故A错误;
对于B:圆心到直线的距离,所以的最小值为.
故B正确;
对于C:设直线m与l平行,且m到l的距离为2.则可设.由,解得:或.
当时,直线,圆心到直线的距离,所以直线m与圆C相交,有两个交点,且这两个点到直线l的距离为1.
当时,直线,圆心到直线的距离,所以直线m与圆C相离,不合题意.
综上所述,圆上到直线l的距离为1的点有且只有2个.故C正确.
对于D:根据图形知,过Q作QR与圆C相切于R,连结CR.则切线长.要使切线长最小,只需最小.
点Q到圆心C的最小值为圆心到直线的距离d=5,由勾股定理得切线长的最小值为,故D正确.
故选:BCD
41.ABD
【分析】利用圆心到直线的距离,判断A;利用弦长公式,判断B;直线方程与圆的方程联立,利用判断C;利用直线与轴的交点,判断D.
【详解】A. 若直线l与圆C相切,则圆心到直线的距离,整理为,即,故A正确;
B.弦长,当时,,故B正确;
C.联立方程,,得,
,当时,
整理为恒成立,所以直线与圆相交,故C错误;
D.直线与轴的交点是,当时,在圆内,过圆内的点的直线一定与圆有交点,但反过来,直线与轴的交点在圆上的直线也与圆有交点,或直线与轴的交点在圆外,也有直线与圆相交,所以是直线l与圆C有公共点的充分不必要条件,故D正确.
故选:ABD
42.BCD
【分析】将圆化为标准方程即可判断A;根据直线系方程可判断B;由于直线过定点在圆内,故当直线与直线垂直时,弦取得最小值,进而求解判断C;直接求解对应的弦长,圆心到直线的距离,进而求解面积最值判断D.
【详解】解:对于A选项,圆化为标准方程得圆,故圆C的圆心坐标为,半径为,故A选项错误;
对于B选项,由题知直线,所以直线过直线与直线的交点,所以直线过定点,故B正确;
对于C选项,由于点在圆内,故当直线与直线垂直时,弦取得最小值,此时最小弦长为,故C正确;
对于D选项,当时,直线,此时圆心到直线的距离为,弦长,所以面积的最大值为,故D正确.
故选:BCD
43.AC
【分析】由直线过定点在圆内判断A,由圆上点到直线的距离的最大值,求得三角形面积最大值判断B,当定点与圆心连线垂直于直线时,弦长最短,由勾股定理计算可得弦长,判断C,求出圆与坐标轴的交点坐标,由面积公式计算面积判断D.
【详解】直线过定点,,在圆内,因此直线一定与圆相交,A正确;
时,直线为,代入圆方程得,,因此,
圆心为,圆半径为,圆心到直线的距离为,因此到直线的距离的最大值为,的面积最大值为,B错;
当l与圆有两个交点M,N时,|MN|的最小时,,,
因此,C正确;
在圆方程中分别令和可求得圆与坐标轴的交点坐标为,
,,四边形面积为,D错.
故选:AC.
44.
【分析】求出直线过定点,设线段的中点为,分析可得,分析可知点不在轴上,由此可得出结果.
【详解】对于直线,由可得,即直线过定点,
设线段的中点为,圆的圆心为原点,
由垂径定理可知,则,
即,即,
作出圆与圆的图形如下图所示:
因为直线的斜率存在,所以,点不在轴上,故.
所以,弦的中点坐标所满足的等式为.
故答案为:.
45.或
【分析】首先判断直线的斜率是否存在,然后结合弦长、点到直线的距离公式、圆的几何性质求得直线的方程.
【详解】圆的圆心为,半径.
若直线的斜率不存在,则直线的方程为,
直线与圆相切,不符合题意,所以直线的斜率存在,设为,
故直线的方程为,即,
由于直线与圆相交所得弦长为,
所以圆心到直线的距离,
所以,
两边平方得,解得或,
所以直线的方程为或,
即或
故答案为:或
46.##
【分析】由题意可知直线经过圆的圆心,推出,的关系,再求出圆心到直线的距离,即可求出的最小值.
【详解】圆化为,圆的圆心坐标为,半径为.
圆关于直线对称,所以在直线上,可得,即.
圆心到直线的距离为,
的最小值是.
故答案为:.
47.4
【分析】由题意可得直线与垂直,可求出的值,再由直线垂直平分弦AB,可得直线过圆心,可求出.
【详解】因为直线与垂直,
所以,得,
由,得,则圆心为,
因为直线垂直平分弦AB,
所以直线过圆心,
所以,解得,
故答案为:4
48.
【分析】根据米勒定理可知,当的外接圆与x轴相切时,∠DFE最大,利用垂径定理和三角形外接圆的性质即可得出答案.
【详解】因为点D,E是y轴正半轴上的两个定点,点F是x轴正半轴上的一个动点,
根据米勒定理可知,当的外接圆与x轴相切时,∠DFE最大,
易知,弦DE的垂直平分线必过的外接圆圆心,
所以弦DE中点G的纵坐标,即为外接圆半径的大小,即r=2.
设的外接圆的圆心为(a,2),其中a>0,则,
即,解得,所以△DEF的外接圆的方程为,令y=0,可得,即点F的横坐标为.
故答案为:.
49.
【分析】将直线方程整理为,得直线恒过定点,且在圆内,进而可得最长弦为过的圆的直径,即,最短弦为过,且与最长弦垂直的弦,根据垂直关系求出,可得直线的方程,利用弦长公式求出,从而根据四边形的面积即可求解.
【详解】解:将圆方程整理为,得圆心,半径,
将直线方程整理为,得直线恒过定点,且在圆内,
最长弦为过的圆的直径,即,最短弦为过,且与最长弦垂直的弦,
,,
直线方程为,即,
圆心到直线的距离为,
,
四边形的面积,
故答案为:.
50.(1)
(2)或
【分析】(1)根据两点间的距离公式求得半径,再求标准方程即可;
(2)由题知圆心到直线的距离为,再结合点到直线的距离公式求解即可.
(1)
解:因为圆的圆心为,且过点,
所以半径,
所以,圆的标准方程为
(2)
解:设圆心到直线的距离为,因为
所以,解得
所以,由圆心到直线距离公式可得.
解得或.
51.(1)
(2)
【分析】(1)令,当直线与圆相切时,取得最值,根据列式求解;(2)计算原点到圆上任意点的最大距离的平方
(1)
由题意,圆的标准方程为.
令,当直线与圆相切时,取得最值,
则,解得或.
所以的最小值为.
(2)
令,则表示点到点距离的平方,
因为圆上的点到原点距离最大值为
,
所以.
52.(1)或
(2)
(3)或.
【分析】(1)根据过点Q的切线的斜率是否存在进行分类讨论,结合点到直线的距离公式求得切线方程.
(2)求得四边形面积的表达式,由的最小值求得面积的最小值.
(3)根据以及圆的切线的几何性质求得点坐标,进而求得直线的方程.
(1)
圆的圆心为,半径为1,
当过点Q的切线的斜率不存在时,切线方程为x=1,与圆相切,符合题意;
当过点Q的切线的斜率存在时,设切线方程为,即kx-y-k=0,
所以圆心到切线的距离,解得.
所以切线方程为3x+4y-3=0.
综上,切线方程为x=1或3x+4y-3=0.
(2)
由题意得四边形QAMB的面积,
所以当MQ⊥x轴时,取得最小值2,
所以四边形QAMB面积的最小值为.
(3)
由题意得圆心M到弦AB的距离为.
设,,则.
又AB⊥MQ,所以,解得,
,
所以或,
所以,
所以直线MQ的方程为或.
53.(1)证明见解析,定点
(2)是定值,定值为
【分析】(1)由已知可得根据过定点的直线系方程计算方法可得l恒过定点
(2)设出直线的方程.联立直线与圆的方程,利用韦达定理求解进而即可得结果.
(1)
由直线得,
联立,解得,
直线l恒过定点.
(2)
圆的圆心为,半径为,直线过点,
直线l与圆C交于M,N两点,则直线l的斜率存在,设直线l方程为,
联立,得,
设,,则,,
是定值,定值为
54.(1)
(2)是定值为
【分析】(1)分析可知直线的斜率存在,设直线的方程为,利用点到直线的距离公式可得出关于的不等式,解之即可;
(2)设,,设直线的方程为,将该直线的方程与圆的方程联立,列出韦达定理,利用斜率公式结合韦达定理可计算得出的值.
(1)
解:圆的标准方程为,圆心为,半径为.
若直线的斜率不存在,此时直线与圆相切,不合乎题意.
所以,直线的斜率存在,设直线的方程为,
由题意可得,解得.
因此,直线的斜率的取值范围是.
(2)
解:设,,设直线的方程为.
联立,得,其中,
所以,,
则,
所以为定值.
55.(1)
(2)不存在,理由见解析
【分析】(1)利用待定系数法,根据已知条件建立方程组求解.
(2)假设存在,把直线方程与圆的方程联立、消元、韦达定理,根据条件进行求解、判断.
(1)
设圆C的方程为,
由题意,知,解得或,
又圆C的面积,∴,,
∴圆C的标准方程为.
(2)
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=0,不满足题意.
当直线l的斜率存在时,假设存在满足题意的直线l,设直线l的方程为,,,
由,得,
∵直线l与圆C相交于不同的两点,
∴,
解得或.
,,
∵线段OD过线段AB的中点,且线段AB与OD互相平分,
∴点D的坐标为,即,
又MC的斜率为,∴,解得.
由于,故不存在这样的直线l.
56.(1)x=-1或4x-3y+7=0
(2)
【分析】(1)根据直线的斜率是否存在,分别设出直线方程,再根据圆心到直线的距离等于半径,即可解出;
(2)根据弦长公式求出,再根据几何性质可知,当时,点P到直线距离的最大值为半径加上圆心到直线的距离,即可解出.
(1)
由题意得C(2,0),圆C的半径为3.
当直线的斜率存在时,设直线的方程为y-l=k(x+1),即kx-y+k+1=0,
由直线与圆C相切,得,解得,所以直线的方程为4x-3y+7=0.
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,显然与圆C相切.
综上,直线的方程为x=-1或4x-3y+7=0.
(2)
由题意得圆心C到直线的距离,
设圆C的半径为r,所以r=3,所以,
点P到直线距离的最大值为,
则的面积的最大值.
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