最新高考数学一轮复习【讲通练透】 第04讲 直线与圆、圆与圆的位置关系(练透)
展开2、精练习题。复习时不要搞“题海战术”,应在老师的指导下,选一些源于课本的变式题,或体现基本概念、基本方法的基本题,通过解题来提高思维能力和解题技巧,加深对所学知识的深入理解。在解题时,要独立思考,一题多思,一题多解,反复玩味,悟出道理。
3、加强审题的规范性。每每大考过后,总有同学抱怨没考好,纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否,不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系,确定解题思路 。
4、重视错题。错误是最好的老师”,但更重要的是寻找错因,及时进行总结,三五个字,一两句话都行,言简意赅,切中要害,以利于吸取教训,力求相同的错误不犯第二次。
第04讲 直线与圆、圆与圆的位置关系
(模拟精练+真题演练)
1.(2023·广东深圳·统考二模)若过点的直线与圆交于两点,则弦最短时直线的方程为( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】
当最短时,直线,所以.
又,所以,
所以的方程为,即.
故选:D
2.(2023·云南·云南师大附中校考模拟预测)已知圆:,直线:被圆截得的弦长为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】圆:的圆心为,半径,
所以圆心到直线的距离为,
所以直线:被圆截得的弦长为,
故选:C.
3.(2023·河南·校联考模拟预测)已知圆的直径,若平面内一个动点与点的距离是它与点距离的倍,则的面积的最大值为( )
A.64B.12C.D.
【答案】D
【解析】以为原点,所在直线为轴,线段的垂直平分线为轴,建立如图所示的平面直角坐标系,
则,,设,
因为,所以,
整理得,
所以点在以为圆心,以为半径的圆上,到直线的距离的最大值为,
因此的面积的最大值为.
故选:D
4.(2023·福建泉州·泉州五中校考模拟预测)若点是圆:上的任一点,直线:与轴、轴分别交于两点,则的最小值为( )
A.B.2C.D.8
【答案】C
【解析】令则,即,
令,则,即,
圆:,则设点,
当时取得最小值.
故选:C.
5.(2023·重庆·统考模拟预测)已知过抛物线焦点的直线与抛物线C交于A,B两点,且,圆,若抛物线C与圆交于P,Q两点,且,则线段的中点D的横坐标为( )
A.2B.3C.4D.5
【答案】B
【解析】圆过原点,则点P,Q之一为原点,不妨令点,设,
依题意,,又,解得,即,
则,解得,抛物线的焦点,准线方程为,
设,于是,而,
因此,所以线段的中点D的横坐标.
故选:B
6.(2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测)圆:与直线:交于、,当最小时,的值为( )
A.B.2C.D.1
【答案】B
【解析】直线:,即,令,解得,
即直线恒过定点,又,所以点在圆内,
所以当时弦最小,因为,所以,即,解得.
故选:B
7.(2023·北京·北京八十中校考模拟预测)已知直线与圆交于A,B两点,O是原点,C是圆上一点,若,则a的值为( ).
A.1B.C.2D.4
【答案】C
【解析】由条件可知,,
所以,则,
则,解得,
,
所以,
所以圆心到直线的距离,得.
故选:C
8.(2023·云南昭通·校联考模拟预测)已知,,点为圆上任意一点,则面积的最大值为( )
A.5B.C.D.
【答案】D
【解析】圆的圆心,半径,直线的方程为:,
于是点到直线:的距离,而点在圆上,
因此点到直线距离的最大值为,又,
所以面积的最大值为.
故选:D
9.(2023·福建三明·统考三模)角的顶点在坐标原点,始边与轴的非负半轴重合,终边不在坐标轴上,终边所在的直线与圆相交于、两点,当面积最大时( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】因为,
故当时,的面积取最大值,则,
所以,圆心到直线的距离为,
由题意可知,直线的斜率存在,设直线的方程为,即,其中,
圆的圆心为,则,解得,即,显然,
因此,.
故选:D.
10.(2023·河南·河南省内乡县高级中学校考模拟预测)已知函数在上的最大值与最小值分别为和,则经过函数的图象的对称中心的直线被圆截得的最短弦长为( )
A.10B.5C.D.
【答案】D
【解析】因为,所以,
设,,
因为函数的定义域关于原点对称,
且,
所以函数为奇函数,由已知可得函数的最大值为,最小值为,
所以,故,
所以,
因为是奇函数,关于原点对称,
所以关于中心对称,
因为
则点在圆 的内部,
因为点到坐标原点的距离为,
所以所求最短弦长为 .
故选:D.
11.(多选题)(2023·海南海口·海南华侨中学校考一模)如图所示,该曲线W是由4个圆:,,,的一部分所构成,则下列叙述正确的是( )
A.曲线W围成的封闭图形面积为4+2π
B.若圆与曲线W有8个交点,则
C.与的公切线方程为
D.曲线W上的点到直线的距离的最小值为4
【答案】ACD
【解析】曲线W围成的封闭图形可分割为一个边长为2的正方形和四个半径为1的相同的半圆,
所以其面积为,故A选项正确.
当时,交点为B,D,F,H;当时,交点为A,C,E,G;
当或时,没有交点;当时,交点个数为8,故B选项错误.
设与的公切线方程为,
由直线和圆相切的条件可得,
解得,(舍去),
则其公切线方程为,即,故C选项正确.
同理可得,的公切线方程为,
则两平行线的距离,故D选项正确.
故选:ACD.
12.(多选题)(2023·湖南·校联考二模)已知点在圆上,点在圆上,则( )
A.两圆外离B.的最大值为9
C.的最小值为1D.两个圆的一条公切线方程为
【答案】ABC
【解析】圆的圆心坐标,半径,
圆,即的圆心坐标,半径,
所以圆心距,
因为,所以两圆外离.故A正确;
因为在圆上,在圆上,所以,故B、C正确;
因为圆心到直线的距离,所以不是两圆公切线,故D错误;
故选:ABC.
13.(多选题)(2023·湖南·校联考模拟预测)已知圆,直线,则( )
A.直线恒过定点
B.直线能表示平面直角坐标系内每一条直线
C.对任意实数,直线都与圆相交
D.直线被圆截得的弦长的最小值为
【答案】ACD
【解析】对于A:直线的方程可化为,
联立,解得
所以直线恒过定点,∴A正确;
对于B:由A可知,直线不能表示直线,也不能表示不过点的直线,∴B错误;
对于C,因为,故直线恒过圆内一点,所以直线与圆相交,∴C正确;
对于D,当直线时,直线被圆截得的弦长最短,因为,
所以最短弦长为,∴D正确.
故选:ACD.
14.(多选题)(2023·江苏·统考模拟预测)古希腊著名数学家阿波罗尼斯发现:平面内到两个定点,的距离之比为定值的点的轨迹是圆,此圆被称为“阿波罗尼斯圆”.在平面直角坐标系中,,,点满足.设点的轨迹为,则( ).
A.轨迹的方程为
B.在轴上存在异于,的两点,,使得
C.当,,三点不共线时,射线是的角平分线
D.在上存在点,使得
【答案】BC
【解析】对于A,在平面直角坐标系中,,,点满足,
设,则,化简得,
即,所以A错误;
对于B,假设在轴上存在异于,的两点,,使得,
设,,则,
化简得,
由轨迹的方程为,可得,,
解得,或,(舍去),所以B正确;
对于C,当,,三点不共线时,,
可得射线是的角平分线,所以C正确;
对于D,若在上存在点,使得,可设,
则,化简得,
与联立,方程组无解,故不存在点,所以D错误.
故选:BC.
15.(多选题)(2023·全国·模拟预测)过圆上一点P作圆的两条切线,切点分别为A,B,则( ).
A.
B.
C.
D.直线AB与圆相切
【答案】BCD
【解析】由题意,作图如下:
设圆与圆的圆心为,则,,
因为与圆相切,所以,
在中,,易知,所以.
又,所以,故A错误,B、C正确.
故与交于点,由与圆相切,则,
由,则,易知,
在中,,
又圆的半径为,所以直线与圆相切,故D正确.
故选:BCD.
16.(多选题)(2023·江苏徐州·校考模拟预测)已知圆的方程为,点,点是轴上的一个动点,过点作圆的两条切线,切点分别为,则( )
A.存在切点使得为直角B.直线过定点
C.的取值范围是D.面积的取值范围是
【答案】BD
【解析】对于A,圆的上顶点为,即点,若为直角,则为直径,
显然同一直径不能同时垂直两条相交直线,所以不可能为直角,故A错误;
同理C选项的数量积也取不到,所以C错误;
对于B,设,
因为,,,
则的方程为:,因为
化简可得:,
同理的方程为:,
而在切线,上,所以
,,
因为在直线
故直线的方程为,令,,
即过定点,故B正确;
对于D,圆心到直线的距离平方为,
线段一半的平方为:,
点到直线的距离的平方为:,
所以面积的平方为:
①,因为,
所以由对勾函数的性质可知当时,①的分母取得最小值,
所以面积平方的最大值,
故面积的最大值为,故面积的取值范围是,故D正确.
故选:BD.
17.(2023·四川成都·校联考模拟预测)已知圆与圆:相内切,则实数m的值为 .
【答案】0或2
【解析】圆的圆心为,半径为,
圆的圆心为,半径为,
所以两圆的圆心距,
又因为两圆内切,有或.
故答案为:0或2.
18.(2023·北京·北京四中校考模拟预测)已知圆,若点在圆上,并且点到直线的距离为,则满足条件的点的个数为 .
【答案】3
【解析】设,由点P到直线的距离为,得
两边平方整理得到①
因为在圆上,所以,即②
联立①②得,
解得或,
当时,由①②可得,解得或,即或
当时,由①②可得,解得或,即或
综上,满足条件的点P的个数为.
故答案为:3.
19.(2023·河南开封·统考三模)已知点M在圆上,直线与x轴、y轴的交点分别A、B,则的最小值为 .
【答案】
【解析】中,令得,令得,
故,.
其中,
设,点M在圆上运动时,始终有,
设,则有,
又有,可得,
即,所以,故,
∴.
故答案为:
20.(2023·四川绵阳·绵阳南山中学实验学校校考三模)已知的圆心在曲线上,且与直线相切,则的面积的最小值为 .
【答案】
【解析】因为的圆心在曲线上,故设,
因为与直线相切,
所以到直线的距离即为半径,
即,当且仅当时等号成立,
所以的面积的最小值为.
故答案为:.
21.(2023·江苏扬州·统考模拟预测)圆(为坐标原点)与直线相切,与直线垂直的直线与圆交于不同的两点,若,则直线的纵截距的取值范围是 .
【答案】
【解析】由题意得:圆心到直线的距离为圆的半径,
,所以圆的标准方程为:,
设直线的方程为:,与联立,消去得:,
设直线与圆的交点,,,,
由△,得,,①,
因为,所以,
又,,所以②,
由①②得,满足,即,
故直线纵截距的取值范围是,
故答案为:.
22.(2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测)中,是边上的点,,且.
(1)若,求面积的最大值;
(2)若内是否存在点,使得?若存在,求;若不存在,说明理由.
【解析】(1)由面积公式可得:
,
,
因为,故,
由可得即,
建立如图所示的平面直角坐标系,
则,设,
则,整理得到:,
即点A的轨迹是以圆心,为半径的圆,
故的边上的高的最大值为,故其面积的最大值为.
(2)因为,故,又,故,
故为直角三角形,且,
假设内存在点,使得,
法一:如图,设,
则,故,
在中,由正弦定理可得,即,
故,故,
因为为锐角,故,
故存在且.
法二:如图,设,则,故,
同理,故,
而,故,
在中,由余弦定理可得:,
整理得到:,
所以,
整理得到:,解得或,
但为锐角,故,故,
故存在且.
1.(2022•上海)设集合,,
①存在直线,使得集合中不存在点在上,而存在点在两侧;
②存在直线,使得集合中存在无数点在上;
A.①成立②成立B.①成立②不成立
C.①不成立②成立D.①不成立②不成立
【答案】
【解析】当时,集合,,,
当时,集合,,,
表示圆心为,半径为的圆,
圆的圆心在直线上,半径单调递增,
相邻两个圆的圆心距,相邻两个圆的半径之和为,
因为有解,故相邻两个圆之间的位置关系可能相离,
当时,同的情况,故存在直线,使得集合中不存在点在上,而存在点在两侧,故①正确,
若直线斜率不存在,显然不成立,
设直线,若考虑直线与圆的焦点个数,
,,
给定,,当足够大时,均有,
故直线只与有限个圆相交,②错误.
故选:.
2.(2021•北京)已知直线为常数)与圆交于,,当变化时,若的最小值为2,则
A.B.C.D.
【答案】
【解析】圆,直线,
直线被圆所截的弦长的最小值为2,设弦长为,
则圆心到直线的距离,
当弦长取得最小值2时,则有最大值,
又,因为,则,
故的最大值为,解得.
故选:.
3.(2021•全国)已知点在圆上,则到直线距离的最小值为
A.B.C.D.
【答案】
【解析】的圆心到直线的距离等于,
故圆上的动点到直线的距离的最小值为.
故选:.
4.(2020•新课标Ⅲ)若直线与曲线和圆都相切,则的方程为
A.B.C.D.
【答案】
【解析】设直线与曲线相切于,,
则由可知,曲线在点处的切线方程为,即,
该方程即为直线的方程,
直线与圆相切,
,解得,
故直线的方程为.
故选:.
5.(2020•新课标Ⅰ)已知圆,过点的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为
A.1B.2C.3D.4
【答案】
【解析】由圆的方程可得圆心坐标,半径;
设圆心到直线的距离为,则过的直线与圆的相交弦长,
当最大时弦长最小,当直线与所在的直线垂直时最大,这时,
所以最小的弦长,
故选:.
6.(2020•新课标Ⅰ)已知,直线,为上的动点.过点作的切线,,切点为,,当最小时,直线的方程为
A.B.C.D.
【答案】
【解析】化圆为,
圆心,半径.
.
要使最小,则需最小,此时与直线垂直.
直线的方程为,即,
联立,解得.
则以为直径的圆的方程为.
联立,相减可得直线的方程为.
故选:.
7.(多选题)(2021•新高考Ⅰ)已知点在圆上,点,,则
A.点到直线的距离小于10B.点到直线的距离大于2
C.当最小时,D.当最大时,
【答案】
【解析】,,
过、的直线方程为,即,
圆的圆心坐标为,
圆心到直线的距离,
点到直线的距离的范围为,,
,,,
点到直线的距离小于10,但不一定大于2,故正确,错误;
如图,当过的直线与圆相切时,满足最小或最大点位于时最小,位于时最大),
此时,
,故正确.
故选:.
8.(多选题)(2021•新高考Ⅱ)已知直线与圆,点,则下列说法正确的是
A.若点在圆上,则直线与圆相切
B.若点在圆外,则直线与圆相离
C.若点在直线上,则直线与圆相切
D.若点在圆内,则直线与圆相离
【答案】
【解析】中,若在圆上,则,而圆心到直线的距离,所以直线与圆相切,即正确;
中,点在圆外,则,而圆心到直线的距离,所以直线与圆相交,所以不正确;
中,点在直线上,则,而圆心到直线的距离,所以直线与圆相切,所以正确;
中,点在圆内,则,而圆心到直线的距离,所以直线与圆相离,所以正确;
故选:.
9.(2023•天津)过原点的一条直线与圆相切,交曲线于点,若,则的值为 .
【答案】6.
【解析】如图,
由题意,不妨设直线方程为,即,
由圆的圆心到的距离为,
得,解得,
则直线方程为,
联立,得或,即.
可得,解得.
故答案为:6.
10.(2023•新高考Ⅱ)已知直线与交于,两点,写出满足“面积为”的的一个值 .
【答案】2
【解析】由圆,可得圆心坐标为,半径为,
因为的面积为,可得,
解得,设所以,
可得,,或,
或,
圆心到直线的距离或,
或,
解得或.
故答案为:2(或或或.
11.(2022•新高考Ⅱ)设点,,若直线关于对称的直线与圆有公共点,则的取值范围是 .
【答案】,.
【解析】点,,,所以直线关于对称的直线的斜率为:,所以对称直线方程为:,即:,
的圆心,半径为1,
所以,得,解得,.
故答案为:,.
12.(2022•新高考Ⅰ)写出与圆和都相切的一条直线的方程 .
【答案】(填,都正确).
【解析】圆的圆心坐标为,半径,
圆的圆心坐标为,半径,
如图:
,两圆外切,由图可知,与两圆都相切的直线有三条.
,的斜率为,设直线,即,
由,解得(负值舍去),则;
由图可知,;与关于直线对称,
联立,解得与的一个交点为,在上取一点,
该点关于的对称点为,,则,解得对称点为,.
,则,即.
与圆和都相切的一条直线的方程为:
(填,都正确).
故答案为:(填,都正确).
13.(2022•天津)若直线与圆相交所得的弦长为,则 .
【答案】2.
【解析】圆心到直线的距离,
又直线与圆相交所得的弦长为,
,
,
解得.
故答案为:2.
14.(2021•天津)若斜率为的直线与轴交于点,与圆相切于点,则 .
【答案】
【解析】解假设在轴的上方,斜率为的直线与轴交于,
则可得,所以,如图所示,由圆的方程可得,圆的半径为,
由于为切点,所以,所以,
故答案为:.
15.(2020•天津)已知直线和圆相交于,两点.若,则的值为 .
【答案】5
【解析】根据题意,圆的圆心为,半径为;
则圆心到直线的距离,
若,则有,
故;
故答案为:5
16.(2020•浙江)已知直线与圆和圆均相切,则 , .
【答案】;
【解析】由条件得,,,,
因为直线与,都相切,
故有,,
则有,故可得,整理得,
因为,所以,即,
代入,解得,则,
故答案为:;.
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