2021届步步高数学大一轮复习讲义(理科)第九章 9.3圆的方程

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步步高苏教版新高考数学理科一轮复习配套练习9.3圆的方程(含答案详析)

步步高苏教版新高考数学理科一轮复习配套练习9.3圆的方程(含答案详析)

第3讲圆的方程一、填空题1.圆(x+2)2+y2=5关于直线y=x对称的圆的方程为__________________.解析由题意知所求圆的圆心坐标为(0,-2),所以所求圆的方程为x2+(y+2)2=5.答案x2+(y+2)2=52.已知直线3x+4y-24=0与坐标轴的两个交点及坐标原点都在一个圆上,则该圆的半径是________.解析依题意得,直线3x+4y-24=0与坐标轴的两个交点为A(8,0),B(0,6),由题知线段AB为圆的直径,且|AB|=10,因此圆的半径是5.答案 53.若圆x2+y2-ax+2y+1=0与圆x2+y2=1关于直线y=x-1对称,过点C(-a,a)的圆P与y轴相切,则圆心P的轨迹方程为________.解析由圆x2+y2-ax+2y+1=0与圆x2+y2=1关于直线y=x-1对称可知两圆半径相等且两圆圆心连线的中点在直线y=x-1上,故可得a=2,即点C(-2,2),所以过点C(-2,2)且与y轴相切的圆P的圆心的轨迹方程为(x +2)2+(y-2)2=x2,整理即得y2+4x-4y+8=0.答案y2+4x-4y+8=04.已知圆心在x轴上,半径为5的圆O位于y轴左侧,且与直线x+y=0 相切,则圆O的方程是________.解析设圆心为(a,0)(a<0),则|a|2=5,∴a=-10,∴圆O的方程为(x+10)2+y2=5.答案(x+10)2+y2=55.已知点M是直线3x+4y-2=0上的动点,点N为圆(x+1)2+(y+1)2=1上的动点,则MN 的最小值是________.解析 圆心(-1,-1)到点M 的距离的最小值为点(-1,-1)到直线的距离d =|-3-4-2|5=95,故点N 到点M 的距离的最小值为d -1=45.答案 456.平移直线x -y +1=0使其与圆(x -2)2+(y -1)2=1相切,则平移的最短距离为________.解析 圆心(2,1)到直线的距离d =|2-1+1|2= 2. 所以,平移的最短距离为2-1.答案 2-17.已知两点A (0,-3)、B (4,0),若点P 是圆x 2+y 2-2y =0上的动点,则 △ABP 面积的最小值为________.解析 如图,过圆心C 向直线AB 作垂线交圆于点P ,这时△ABP 的面积最小.直线AB 的方程为x 4+y -3=1,即3x -4y -12=0,圆心C 到直线AB 的距离为d =|3×0-4×1-12|32+(-4)2=165, ∴△ABP 的面积的最小值为12×5×⎝ ⎛⎭⎪⎫165-1=112. 答案 1128.若圆(x -3)2+(y +5)2=r 2上有且只有两个点到直线4x -3y -2=0的距离等于1,则半径r 的取值范围是________.解析 因为圆心(3,-5)到直线4x -3y -2=0的距离为5,所以当半径r =4时,圆上有1个点到直线4x -3y -2=0的距离等于1,当半径r =6时,圆上有3个点到直线4x -3y -2=0的距离等于1,所以圆上有且只有两个点到直线4x -3y -2=0的距离等于1时,4<r <6.答案 (4,6)9.已知圆C 的圆心与抛物线y 2=4x 的焦点关于直线y =x 对称.直线4x -3y -2=0与圆C 相交于A 、B 两点,且AB =6,则圆C 的方程为________.解析 抛物线y 2=4x ,焦点为F (1,0).∴圆心C (0,1),C 到直线4x -3y -2=0的距离d =55=1,且圆的半径r 满足r 2=12+32=10.∴圆的方程为x 2+(y -1)2=10.答案 x 2+(y -1)2=1010.圆心在曲线y =3x (x >0)上,且与直线3x +4y +3=0相切的面积最小的圆的方程为________.解析 设圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫a ,3a (a >0),则圆心到直线3x +4y +3=0的距离d (a )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪3a +12a +35=35⎝ ⎛⎭⎪⎫a +4a +1≥35(4+1)=3,当且仅当a =2时等号成立.此时圆心坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫2,32,圆的半径为3. 答案 (x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=9 二、解答题11.已知圆C :x 2+y 2-4x -6y +12=0,点A (3,5).(1)求过点A 的圆的切线方程;(2)O 点是坐标原点,连结OA ,OC ,求△AOC 的面积S .解 (1)⊙C :(x -2)2+(y -3)2=1.当切线的斜率不存在时,有直线x =3,C (2,3)到直线的距离为1,满足条件.当k 存在时,设直线y -5=k (x -3),即y =kx +5-3k ,|-k +2|k 2+1=1,解得k=34.∴过点A 的圆的切线方程为:x =3或y =34x +114.(2)|AO |=9+25=34,l OA :5x -3y =0,点C 到直线OA 的距离d =134,S =12d |AO |=12.12.已知圆M 过两点A (1,-1),B (-1,1),且圆心M 在直线x +y -2=0上(1)求圆M 的方程;(2)设P 是直线3x +4y +8=0上的动点,P A 、PB 是圆M 的两条切线,A 、B 为切点,求四边形P AMB 面积的最小值.解 (1)设圆M 的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2(r >0),根据题意得:⎩⎪⎨⎪⎧ (1-a )2+(-1-b )2=r 2(-1-a )2+(1-b )2=r 2,a +b -2=0解得a =b =1,r =2,故所求圆M 的方程为(x -1)2+(y -1)2=4.(2)由题意知,四边形P AMB 的面积为S =S △P AM +S △PBM =12AM ·P A +12BM ·PB .又AM =BM =2,P A =PB ,所以S =2P A , 而P A =PM 2-AM 2=PM 2-4, 即S =2PM 2-4. 因此要求S 的最小值,只需求PM 的最小值即可,即在直线3x +4y +8=0上找一点P ,使得PM 的值最小,所以PM min =|3×1+4×1+8|32+42=3, 所以四边形P AMB 面积的最小值为S min =2[(PM )min ]2-4=232-4=2 5.13.已知直线l :x =4与x 轴相交于点M ,P 是平面上的动点,满足PM ⊥PO (O 是坐标原点).(1)求动点P 的轨迹C 的方程;(2)过直线l 上一点D (D ≠M )作曲线C 的切线,切点为E ,与x 轴相交点为F ,若DE →=12DF →,求切线DE 的方程. 解 (1)依题意,知M (4,0),设P (x ,y )(x ≠0且x ≠4), 由PM ⊥PO ,得k PM ·k PO =-1,即y x -4·y x=-1, 整理得,动点P 的轨迹C 的方程为(x -2)2+y 2=4(x ≠0且x ≠4).(2)DE 、DM 都是圆(x -2)2+y 2=4的切线,∴DE =DM .∵DE →=12DF →,∴DF =2DE =2DM ,∴∠DFM =π6. 设C (2,0),在△CEF 中,∠CEF =π2,∠CFE =π6,CE =2,∴CF =4,根据题意取F (-2,0).切线DE 的倾斜角α=π6或5π6,∴切线DE 的斜率k =33或-33,切线DE 的方程为y =±33(x +2).14.已知圆C 通过不同的三点P (m,0),Q (2,0),R (0,1),且CP 的斜率为-1.(1)试求圆C 的方程;(2)过原点O 作两条互相垂直的直线l 1,l 2,且l 1交圆C 于E ,F 两点,l 2交圆C 于G ,H 两点,求四边形EGFH 面积的最大值.解 (1)设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则C 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-D 2,-E 2,且PC 的斜率为-1, 所以-E 2-0-D 2-m =-1. ①因为圆C 通过不同的三点P (m,0),Q (2,0),R (0,1),所以⎩⎨⎧ 1+E +F =0,②4+2D +F =0,③m 2+Dm +F =0.④联立①②③④,解得⎩⎨⎧ D =1,E =5,F =-6,m =-3. 所以圆C 的方程为x 2+y 2+x +5y -6=0即⎝ ⎛⎭⎪⎫x +122+⎝ ⎛⎭⎪⎫y +522=252. (2)圆心C 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-52,圆心到l 1,l 2的距离设为d 1,d 2,则d 21+d 22=OC 2=132,又⎝ ⎛⎭⎪⎫EF 22+d 21=252, ⎝ ⎛⎭⎪⎫GH 22+d 22=252, 两式相加,得EF 2+GH 2=74≥2EF ·GH .所以 S =12EF ·GH ≤372,即(S 四边形EGFH )max =372.。

湘教版高考总复习一轮数学精品课件 第九章 平面解析几何 第三节 圆的方程

湘教版高考总复习一轮数学精品课件 第九章 平面解析几何 第三节 圆的方程
2
2
这就是点 M 的轨迹方程,它表示以
3 3
,
2 2
3 2
x- +
2
3 2
y- =1.
2
为圆心,半径为 1 的圆.
研考点 精准突破
考点一
求圆的方程
例题已知圆C的圆心在直线x+y=0上,圆C与直线x-y=0相切,且被直线
x-y-3=0截得的弦长为 √6 ,则圆C的方程为
答案 (x-1)2+(y+1)2=2
考点三
与圆有关的最值问题(多考向探究预测)
考向1借助目标函数的几何意义求最值
例题已知点(x,y)在圆(x-2)2+(y+3)2=1上,则x+y的最大值是
最小值是
答案 √2-1 -√2-1
.
,
解析 设t=x+y,则y=-x+t,t可视为直线y=-x+t在y轴上的截距,则x+y的最大值
和最小值就是直线与圆有公共点时直线在y轴上的截距的最大值和最小值,
= + cos,
圆(x-a) +(y-b) =r 的参数方程为
(其中 θ 为参数).
= + sin
常用结论
2
2
2
1.确定圆的方程时,常用到的圆的三个性质
(1)圆心在过切点且与切线垂直的直线上;
(2)圆心在任一弦的中垂线上;
(3)两圆内切或外切时,切点与两圆圆心共线.
2.以A(x1,y1),B(x2,y2)为直径端点的圆的方程为(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.
点不共线,所以应除去与x轴的交点),
所以直角顶点C的轨迹方程为(x-1)2+y2=4(y≠0).

【步步高】高考数学大一轮复习 9

【步步高】高考数学大一轮复习 9
数学 RA(理)
§9.5 椭圆
第九章 解析几何
基础知识·自主学习
要点梳理
难点正本 疑点清源
1.椭圆的概念 在平面内与两定点 F1、F2 的距离的和 等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做 椭圆 .这两个定点叫做椭圆的 焦点 ,
1.椭圆焦点位置与 x2,
y2 系数间的关系:






x2 m

题型分类·深度剖析
题型二
椭圆的几何性质
【例 2】 已知 F1、F2 是椭圆的两个
思维启迪
解析
探究提高
(1焦)椭点圆,上P 为一椭点圆与上两一焦点点,构∠成F的1P三F2角形,称为椭圆的焦点三角形,
与=焦60点°.三角形有关的计算或证明常利用正弦定理、余弦定理、|PF1|
+(1|P)求F2椭|=圆2离a,心得率到的a范、围c ;的关系. (2)求证:△F1PF2 的面积只定与义椭式圆的平方 (2的)对短△轴F长1P有F关2 的.处理方法余 面弦 积定 公理 式
|PF1|+|PF2|2=2a2 ⇔4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ .
S△=12|PF1||PF2|sin θ
题型分类·深度剖析
变式训练 2 (2012·安徽)如图,F1、F2 分别是椭圆 C: xa22+by22=1(a>b>0)的左、右焦点,A 是椭圆 C 的顶点, B 是直线 AF2 与椭圆 C 的另一个交点,∠F1AF2=60°. (1)求椭圆 C 的离心率;
题型分类·深度剖析
题型二
椭圆的几何性质
【例 2】 已知 F1、F2 是椭圆的两个
思维启迪
解析

【步步高】2018版高考数学(理)(人教)大一轮复习文档讲义:第九章9.3圆的方程

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圆的定义与方程【知识拓展】1.确定圆的方程的方法和步骤确定圆的方程主要方法是待定系数法,大致步骤为(1)根据题意,选择标准方程或一般方程;(2)根据条件列出关于a,b,r或D、E、F的方程组;(3)解出a、b、r或D、E、F代入标准方程或一般方程.2.点与圆的位置关系点和圆的位置关系有三种.圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2,点M(x0,y0)(1)点在圆上:(x0-a)2+(y0-b)2=r2;(2)点在圆外:(x0-a)2+(y0-b)2>r2;(3)点在圆内:(x0-a)2+(y0-b)2<r2.【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)确定圆的几何要素是圆心与半径.(√)(2)已知点A(x1,y1),B(x2,y2),则以AB为直径的圆的方程是(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.(√)(3)方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件是A=C≠0,B=0,D2+E2-4AF>0.(√)(4)方程x2+2ax+y2=0一定表示圆.(×)(5)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则x20+y20+Dx0+Ey0+F>0.(√)1.(教材改编)将圆x2+y2-2x-4y+1=0平分的直线是()A.x+y-1=0 B.x+y+3=0C.x-y+1=0 D.x-y+3=0答案 C解析圆心是(1,2),所以将圆心坐标代入检验选项C满足.2.已知圆C:(x-3)2+(y-4)2=1和两点A(-m,0),B(m,0)(m>0),若圆C上存在点P,使得∠APB=90°,则m的最大值为()A.7 B.6 C.5 D.4答案 B解析 根据题意,画出示意图,如图所示,则圆心C 的坐标为(3,4),半径r =1,且|AB |=2m . 因为∠APB =90°,连接OP , 易知|OP |=12|AB |=m .要求m 的最大值,即求圆C 上的点P 到原点O 的最大距离. 因为|OC |=32+42=5, 所以|OP |max =|OC |+r =6, 即m 的最大值为6.3.(2015·北京)圆心为(1,1)且过原点的圆的方程是( ) A .(x -1)2+(y -1)2=1 B .(x +1)2+(y +1)2=1 C .(x +1)2+(y +1)2=2 D .(x -1)2+(y -1)2=2 答案 D解析 圆的半径r =12+12=2,∴圆的方程为(x -1)2+(y -1)2=2.4.(教材改编)圆C 的圆心在x 轴上,并且过点A (-1,1)和B (1,3),则圆C 的方程为______________.答案 (x -2)2+y 2=10 解析 设圆心坐标为C (a,0), ∵点A (-1,1)和B (1,3)在圆C 上, ∴|CA |=|CB |,即(a +1)2+1=(a -1)2+9, 解得a =2, ∴圆心为C (2,0),半径|CA |=(2+1)2+1=10, ∴圆C 的方程为(x -2)2+y 2=10.5.(2016·浙江)已知a ∈R ,方程a 2x 2+(a +2)y 2+4x +8y +5a =0表示圆,则圆心坐标是________,半径是________. 答案 (-2,-4) 5解析 由已知方程表示圆,则a 2=a +2, 解得a =2或a =-1.当a =2时,方程不满足表示圆的条件,故舍去. 当a =-1时,原方程为x 2+y 2+4x +8y -5=0, 化为标准方程为(x +2)2+(y +4)2=25, 表示以(-2,-4)为圆心,半径为5的圆.题型一 求圆的方程例1 (1)(2016·天津)已知圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,点M (0,5)在圆C 上,且圆心到直线2x -y =0的距离为455,则圆C 的方程为________________.(2)(2015·课标全国Ⅰ)一个圆经过椭圆x 216+y 24=1的三个顶点,且圆心在x 轴的正半轴上,则该圆的标准方程为________.答案 (1)(x -2)2+y 2=9 (2)⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=254解析 (1)因为圆C 的圆心在x 轴的正半轴上,设C (a,0),且a >0,所以圆心到直线2x -y =0的距离d =2a 5=455,解得a =2,所以圆C 的半径r =|CM |=4+5=3, 所以圆C 的方程为(x -2)2+y 2=9.(2)由题意知圆过(4,0),(0,2),(0,-2)三点, (4,0),(0,-2)两点的垂直平分线方程为 y +1=-2(x -2),令y =0,解得x =32,圆心为⎝⎛⎭⎫32,0,半径为52. 思维升华 (1)直接法:根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程.(2)待定系数法①若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程,依据已知条件列出关于a ,b ,r 的方程组,从而求出a ,b ,r 的值;②若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D 、E 、F 的方程组,进而求出D 、E 、F 的值.(2016·湖北八校联考)已知圆C 关于y 轴对称,经过点A (1,0),且被x 轴分成两段弧,弧长之比为1∶2,则圆C 的标准方程为________________. 答案 x 2+(y ±33)2=43解析 ∵圆C 关于y 轴对称,∴可设C (0,b ),设圆C 的半径为r ,则圆C 的标准方程为x 2+(y -b )2=r 2,依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧12+(-b )2=r 2,|b |=12r ,解得⎩⎨⎧r 2=43,b =±33,于是圆C 的标准方程为x 2+(y ±33)2=43.题型二 与圆有关的最值问题例2 已知点(x ,y )在圆(x -2)2+(y +3)2=1上.求x +y 的最大值和最小值. 解 设t =x +y ,则y =-x +t ,t 可视为直线y =-x +t 在y 轴上的截距,∴x +y 的最大值和最小值就是直线与圆有公共点时直线纵截距的最大值和最小值,即直线与圆相切时在y 轴上的截距.由直线与圆相切得圆心到直线的距离等于半径, 即|2+(-3)-t |2=1, 解得t =2-1或t =-2-1.∴x +y 的最大值为2-1,最小值为-2-1. 引申探究1.在本例的条件下,求yx的最大值和最小值.解 y x 可视为点(x ,y )与原点连线的斜率,y x 的最大值和最小值就是与该圆有公共点的过原点的直线斜率的最大值和最小值,即直线与圆相切时的斜率.设过原点的直线的方程为y =kx ,由直线与圆相切得圆心到直线的距离等于半径,即|2k +3|k 2+1=1,解得k =-2+233或k =-2-233.∴y x 的最大值为-2+233,最小值为-2-233.2.在本例的条件下,求x 2+y 2+2x -4y +5的最大值和最小值.解x 2+y 2+2x -4y +5=(x +1)2+(y -2)2,求它的最值可视为求点(x ,y )到定点(-1, 2)的距离的最值,可转化为圆心(2,-3)到定点(-1,2)的距离与半径的和或差.又圆心到定点(-1,2)的距离为34,∴x 2+y 2+2x -4y +5的最大值为34+1,最小值为34-1. 思维升华 与圆有关的最值问题的常见类型及解题策略(1)与圆有关的长度或距离的最值问题的解法.一般根据长度或距离的几何意义,利用圆的几何性质数形结合求解.(2)与圆上点(x ,y )有关代数式的最值的常见类型及解法.①形如u =y -bx -a 型的最值问题,可转化为过点(a ,b )和点(x ,y )的直线的斜率的最值问题;②形如t =ax +by 型的最值问题,可转化为动直线的截距的最值问题;③形如(x -a )2+(y -b )2型的最值问题,可转化为动点到定点(a ,b )的距离平方的最值问题.已知实数x ,y 满足方程x 2+y 2-4x +1=0.求:(1)yx 的最大值和最小值; (2)y -x 的最小值;(3)x 2+y 2的最大值和最小值.解 (1)如图,方程x 2+y 2-4x +1=0表示以点(2,0)为圆心,以3为半径的圆.设yx=k ,即y =kx ,则圆心(2,0)到直线y =kx 的距离为半径,即直线与圆相切时,斜率取得最大值、最小值.由|2k-0|k2+1=3,解得k2=3,∴k max=3,k min=- 3.(2)设y-x=b,则y=x+b,当且仅当直线y=x+b与圆切于第四象限时,在y轴上的截距b取最小值,由点到直线的距离公式,得|2-0+b|2=3,即b=-2±6,故(y-x)min=-2- 6.(3)x2+y2是圆上的点与原点的距离的平方,故连接OC,与圆交于B点,并延长交圆于C′,则(x2+y2)max=|OC′|2=(2+3)2=7+43,(x2+y2)min=|OB|2=(2-3)2=7-4 3.题型三与圆有关的轨迹问题例3(2017·潍坊调研)已知圆x2+y2=4上一定点A(2,0),B(1,1)为圆内一点,P,Q为圆上的动点.(1)求线段AP中点的轨迹方程;(2)若∠PBQ=90°,求线段PQ中点的轨迹方程.解(1)设AP的中点为M(x,y),由中点坐标公式可知,P点坐标为(2x-2,2y).因为P点在圆x2+y2=4上,所以(2x-2)2+(2y)2=4,故线段AP中点的轨迹方程为(x-1)2+y2=1.(2)设PQ 的中点为N (x ,y ),在Rt △PBQ 中, |PN |=|BN |.设O 为坐标原点,连接ON ,则ON ⊥PQ , 所以|OP |2=|ON |2+|PN |2=|ON |2+|BN |2, 所以x 2+y 2+(x -1)2+(y -1)2=4.故线段PQ 中点的轨迹方程为x 2+y 2-x -y -1=0.思维升华 求与圆有关的轨迹问题时,根据题设条件的不同常采用以下方法(1)直接法,直接根据题目提供的条件列出方程;(2)定义法,根据圆、直线等定义列方程;(3)几何法,利用圆的几何性质列方程;(4)代入法,找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式等.(2016·天津模拟)设定点M (-3,4),动点N 在圆x 2+y 2=4上运动,以OM 、ON为两边作平行四边形MONP ,求点P 的轨迹.解 如图所示,设P (x ,y ),N (x 0,y 0),则线段OP 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫x 2,y 2,线段MN 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫x 0-32,y 0+42.由于平行四边形的对角线互相平分,故x 2=x 0-32,y 2=y 0+42.从而⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x +3,y 0=y -4. 又N (x +3,y -4)在圆上,故(x +3)2+(y -4)2=4. 因此所求轨迹为圆:(x +3)2+(y -4)2=4,但应除去两点⎝⎛⎭⎫-95,125和⎝⎛⎭⎫-215,285(点P 在直线OM 上的情况).21.利用几何性质巧设方程求半径典例 在平面直角坐标系xOy 中,曲线y =x 2-6x +1与坐标轴的交点都在圆C 上,求圆C 的方程.思想方法指导 本题可采用两种方法解答,即代数法和几何法.(1)一般解法(代数法):可以求出曲线y =x 2-6x +1与坐标轴的三个交点,设圆的方程为一般式,代入点的坐标求解析式.(2)巧妙解法(几何法):利用圆的性质,知道圆心一定在圆上两点连线的垂直平分线上,从而设圆的方程为标准式,简化计算,显然几何法比代数法的计算量小,因此平时训练多采用几何法解题. 规范解答解 一般解法 (代数法)曲线y =x 2-6x +1与y 轴的交点为(0,1),与x 轴的交点为(3+22,0),(3-22,0),设圆的方程是x 2+y 2+Dx +Ey +F =0(D 2+E 2-4F >0),则有⎩⎨⎧1+E +F =0,(3+22)2+D (3+22)+F =0,(3-22)2+D (3-22)+F =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧D =-6,E =-2,F =1,故圆的方程是x 2+y 2-6x -2y +1=0.巧妙解法 (几何法)曲线y =x 2-6x +1与y 轴的交点为(0,1),与x 轴的交点为(3+22,0),(3-22,0).故可设C 的圆心为(3,t ),则有32+(t -1)2=(22)2+t 2,解得t =1. 则圆C 的半径为32+(t -1)2=3, 所以圆C 的方程为(x -3)2+(y -1)2=9.1.(2016·南昌检测)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 .x 2+y 2+10y =0B .x 2+y 2-10y =0C .x 2+y 2+10x =0D .x 2+y 2-10x =0 答案 B解析 根据题意,设圆心坐标为(0,r ),半径为r ,则32+(r -1)2=r 2,解得r =5,可得圆的方程为x 2+y 2-10y =0.2.(2016·昆明一模)方程|x |-1=1-(y -1)2所表示的曲线是( )A .一个圆B .两个圆C .半个圆D .两个半圆 答案 D解析 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧(|x |-1)2+(y -1)2=1,|x |-1≥0, 即⎩⎪⎨⎪⎧ (x -1)2+(y -1)2=1,x ≥1,或⎩⎪⎨⎪⎧(x +1)2+(y -1)2=1,x ≤-1. 故原方程表示两个半圆.3.若直线ax +2by -2=0(a >0,b >0)始终平分圆x 2+y 2-4x -2y -8=0的周长,则1a +2b的最小值为( )A .1B .5C .4 2D .3+2 2答案 D解析 由题意知圆心C (2,1)在直线ax +2by -2=0上,∴2a +2b -2=0,整理得a +b =1,∴1a +2b =(1a +2b )(a +b )=3+b a +2a b ≥3+2 b a ×2a b=3+22, 当且仅当b a =2a b,即b =2-2,a =2-1时,等号成立. ∴1a +2b的最小值为3+2 2. 4.点P (4,-2)与圆x 2+y 2=4上任一点连线的中点的轨迹方程是( )A .(x -2)2+(y +1)2=1B .(x -2)2+(y +1)2=4C .(x +4)2+(y -2)2=4D .(x +2)2+(y -1)2=1答案 A解析 设圆上任一点坐标为(x 0,y 0),x 20+y 20=4,连线中点坐标为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧ 2x =x 0+42y =y 0-2⇒⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y +2,代入x 20+y 20=4中得(x -2)2+(y +1)2=1. 5.(2016·绵阳诊断)圆C 的圆心在y 轴正半轴上,且与x 轴相切,被双曲线x 2-y 23=1的渐近线截得的弦长为3,则圆C 的方程为( )A .x 2+(y -1)2=1B .x 2+(y -3)2=3C .x 2+(y +1)2=1D .x 2+(y +3)2=3 答案 A解析 依题意得,题中的双曲线的一条渐近线的斜率为3,倾斜角为60°,结合图形(图略)可知,所求的圆C 的圆心坐标是(0,1)、半径是1,因此其方程是x 2+(y -1)2=1.6.(2016·九江模拟)已知P 是直线l :3x -4y +11=0上的动点,P A ,PB 是圆x 2+y 2-2x -2y+1=0的两条切线(A ,B 是切点),C 是圆心,那么四边形P ACB 的面积的最小值是( ) A. 2 B .2 2 C. 3 D .2 3答案 C解析 圆的方程可化为(x -1)2+(y -1)2=1,则C (1,1),当|PC |最小时,四边形P ACB 的面积最小,|PC |min =|3-4+11|32+42=2,此时|P A |=|PB |= 3. 所以四边形P ACB 的面积S =2×12×3×1=3,故选C. 7.(2016·南昌模拟)若圆C 经过坐标原点与点(4,0),且与直线y =1相切,则圆C 的方程是__________________. 答案 (x -2)2+(y +32)2=254解析 因为圆的弦的垂直平分线必过圆心且圆经过点(0,0)和(4,0),所以设圆心为(2,m ). 又因为圆与直线y =1相切,所以22+m 2=|1-m |,解之得m =-32. 所以圆C 的方程为(x -2)2+(y +32)2=254. 8.过点P (1,1)的直线,将圆形区域{(x ,y )|x 2+y 2≤4}分为两部分,使得这两部分的面积之差最大,则该直线的方程为______________.答案 x +y -2=0解析 当圆心与点P 的连线和过点P 的直线垂直时,符合条件.圆心O 与点P 连线的斜率k =1,所求直线方程为y -1=-(x -1),即x +y -2=0.9.已知D 是由不等式组⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y ≥0, x +3y ≥0所确定的平面区域,则圆x 2+y 2=4在区域D 内的弧长为________.答案 π2解析 作出可行域D 及圆x 2+y 2=4,如图所示,图中阴影部分所在圆心角θ=α-β所对的弧长即为所求.易知图中两直线的斜率分别为12、-13, 得tan α=12,tan β=-13, tan θ=tan(α-β)=12+131-12×13=1, 得θ=π4,得弧长l =θ·R =π4×2=π2(R 为圆的半径). 10.(2016·岳阳模拟)在平面直角坐标系中,O 为原点,A (-1,0),B (0,3),C (3,0),动点D满足|CD →|=1,则|OA →+OB →+OD →|的最大值是________.答案 7+1解析 设D (x ,y ),由CD →=(x -3,y )及|CD →|=1知(x -3)2+y 2=1,即动点D 的轨迹为以点C 为圆心的单位圆,又OA →+OB →+OD →=(-1,0)+(0,3)+(x ,y )=(x-1,y +3),∴|OA →+OB →+OD →|=(x -1)2+(y +3)2.问题转化为圆(x -3)2+y 2=1上的点与点P (1,-3)间距离的最大值.∵圆心C (3,0)与点P (1,-3)之间的距离为(3-1)2+(0+3)2=7, 故(x -1)2+(y +3)2的最大值为7+1.11.已知圆C 经过P (4,-2),Q (-1,3)两点,且在y 轴上截得的线段的长为43,半径小于5.(1)求直线PQ 与圆C 的方程;(2)若直线l ∥PQ ,且l 与圆C 交于点A ,B ,且以线段AB 为直径的圆经过坐标原点,求直线l 的方程.解 (1)由题意知直线PQ 的方程为x +y -2=0.设圆心C (a ,b ),半径为r ,由于线段PQ 的垂直平分线的方程是y -12=x -32, 即y =x -1,所以b =a -1.①由圆C 在y 轴上截得的线段的长为43,知r 2=12+a 2,可得(a +1)2+(b -3)2=12+a 2,②由①②得a =1,b =0或a =5,b =4.当a =1,b =0时,r 2=13,满足题意,当a =5,b =4时,r 2=37,不满足题意.故圆C 的方程为(x -1)2+y 2=13.(2)设直线l 的方程为y =-x +m (m ≠2),A (x 1,m -x 1),B (x 2,m -x 2).由题意可知OA ⊥OB ,即OA →·OB →=0,∴x 1x 2+(m -x 1)(m -x 2)=0,化简得2x 1x 2-m (x 1+x 2)+m 2=0.③2x 2-2(m +1)x +m 2-12=0,∴x 1+x 2=m +1,x 1x 2=m 2-122, 代入③,得m 2-12-m ·(1+m )+m 2=0,∴m =4或m =-3,经检验都满足题意,∴直线l 的方程为x +y -4=0或x +y +3=0.12.在平面直角坐标系xOy 中,已知圆P 在x 轴上截得线段长为22,在y 轴上截得线段长为2 3.(1)求圆心P 的轨迹方程;(2)若P 点到直线y =x 的距离为22,求圆P 的方程. 解 (1)设P (x ,y ),圆P 的半径为r .则y 2+2=r 2,x 2+3=r 2.∴y 2+2=x 2+3,即y 2-x 2=1.∴P 点的轨迹方程为y 2-x 2=1.(2)设P 点的坐标为(x 0,y 0), 则|x 0-y 0|2=22,即|x 0-y 0|=1. ∴y 0-x 0=±1,即y 0=x 0±1.①当y 0=x 0+1时,由y 20-x 20=1,得(x 0+1)2-x 20=1.∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=0,y 0=1,∴r 2=3. ∴圆P 的方程为x 2+(y -1)2=3.②当y 0=x 0-1时,由y 20-x 20=1,得(x 0-1)2-x 20=1.∴圆P 的方程为x 2+(y +1)2=3.综上所述,圆P 的方程为x 2+(y ±1)2=3.*13.已知M 为圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0上任意一点,且点Q (-2,3).(1)求|MQ |的最大值和最小值;(2)若M (m ,n ),求n -3m +2的最大值和最小值. 解 (1)由圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0,可得(x -2)2+(y -7)2=8,所以圆心C 的坐标为(2,7),半径r =2 2.又|QC |=(2+2)2+(7-3)2=4 2.所以|MQ |max =42+22=62,|MQ |min =42-22=2 2.(2)可知n -3m +2表示直线MQ 的斜率, 设直线MQ 的方程为y -3=k (x +2),即kx -y +2k +3=0,则n -3m +2=k . 由直线MQ 与圆C 有交点, 所以|2k -7+2k +3|1+k 2≤22, 可得2-3≤k ≤2+3,所以n -3m +2的最大值为2+3,最小值为2- 3.。

高考数学大一轮复习第九章平面解析几何第3讲圆的方程课件文

高考数学大一轮复习第九章平面解析几何第3讲圆的方程课件文
第九章
平面解析几何
第3讲
圆的方程
1.圆的方程 标准 (x-a)2+(y- 方程 b)2=r2(r>0)
(a,b) 圆心_______ r 半径为_______ D2+E2-4F>0 条件:______________
一般 方程
x2+y2+Dx +Ey+F=0
D E - ,- 2 2 圆心:____________
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)确定圆的几何要素是圆心与半径.( (2)方程 x2+y2=a2 表示半径为 a 的圆.( (3)方程 x2+y2+4mx-2y+5m=0 表示圆.( ) ) )
(4)方程 Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0 表示圆的充要条件是 A=C≠0,B=0,D2+E2-4AF>0.( )
【解】 原方程可化为(x-2)2+y2=3, 表示以(2, 0)为圆心, 3 为半径的圆. y (1)x的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率, y 所以设x=k,即 y=kx.
当直线 y=kx 与圆相切时,斜率 k 取得最大值或最小值,此时 |2k-0| = 3, 2 k +1 解得 k=± 3(如图所示). y 所以x的最大值为 3,最小值为- 3.
1 2 2 r = D + E -4F 半径:_________________ 2
2. 点与圆的位置关系 点 M(x0,y0)与圆(x-a)2+(y-b)2=r2 的位置关系.
> r2. (1)若 M(x0,y0)在圆外,则(x0-a)2+(y0-b)2_______
= r2. (2)若 M(x0,y0)在圆上,则(x0-a)2+(y0-b)2_______ < r2. (3)若 M(x0,y0)在圆内,则(x0-a)2+(y0-b)2_______

步步高大一轮复习讲义数学答案

步步高大一轮复习讲义数学答案

步步高大一轮复习讲义数学答案第一章:概率论基础1.1 集合与概率题目:设集合A={1,2,3,4,5},B={3,4,5,6,7},求A与B的交集、并集和差集。

答案:•交集:A∩B = {3,4,5}•并集:A∪B = {1,2,3,4,5,6,7}•差集:A-B = {1,2}1.2 条件概率与事件独立题目:某班级有40名男生和30名女生,从中随机抽取一名学生,求抽到男生的概率。

答案: - 总人数:40 + 30 = 70 - 抽到男生的概率:40/70 = 4/72.1 随机变量与离散型随机变量题目:设随机变量X表示投掷一枚骰子出现的点数,求X 的概率分布。

答案:X123456P(X)1/61/61/61/61/61/62.2 连续型随机变量与概率密度函数题目:设随机变量X表示一位学生的身高,其概率密度函数为f(x) = 0.01,0<x<100,求X在区间[50,70]的概率。

答案: - X在区间[50,70]的概率:P(50<=X<=70) =∫(50,70)0.01dx = 0.01*(70-50) = 0.23.1 矩阵与线性方程组题目:解下列线性方程组: - 2x + 3y = 8 - 3x + 2y = 7答案: - 通过消元法可得:x = 1,y = 23.2 行列式与矩阵的逆题目:求下列矩阵的逆矩阵: - A = [1, 2; 3, 4]答案: - A的逆矩阵:A^(-1) = [ -2, 1/2; 3/2, -1/2]第四章:数学分析基础4.1 极限与连续题目:求极限lim(x->0)(sinx/x)的值。

答案: - 极限lim(x->0)(sinx/x) = 14.2 导数与微分题目:求函数y=3x^2的导数。

答案: - y的导数:dy/dx = 6x以上是《步步高大一轮复习讲义》中关于数学部分的答案,希望对你的复习有所帮助。

祝你学习顺利!。

2021版新高考数学一轮复习第九章9.3圆的方程课件新人教B版

2021版新高考数学一轮复习第九章9.3圆的方程课件新人教B版
故所求圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=25. 即x2+y2-4x-2y-20=0. 答案:x2+y2-4x-2y-20=0
考点一 求圆的方程
【题组练透】
1.圆心为(1,1)且过原点的圆的方程是( )
A.(x-1)2+(y-1)2=1
B.(x+1)2+(y+1)2=1
C.(x+1)2+(y+1)2=2
22
故 x =x0 3,y从=y而0 4 .
2 22 2
x0 x 3,
y
0
y
4.
又N(x+3,y-4)在圆上,故(x+3)2+(y-4)2=4.
因此所求轨迹为圆:(x+3)2+(y-4)2=4,但应除去两
点 ( 9 ,1和2) ((点21P, 2在8)直线OM上时的情况).
55
55
考点三 与圆有关的最值问题
D.(x-1)2+(y-1)2=2
2.(2020·长沙模拟)已知三点A(1,0),B(0, 3 ),C(2, 3 ),则△ABC外接圆的圆
心到原点的距离为 ( )
A. 5
B. 21
C. 2 5
D. 4
3
3
3
3
3.以(a,1)为圆心,且与两条平行直线2x-y+4=0与2x-y-6=0同时相切的圆的
标准方程为( )
【常用结论】 1.方程Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0表示圆的充要条件:A=C≠0,B=0,且D2+E2-4AF>0. 2.解决与圆上点(x,y)有关的最值问题:转化为与圆心有关的最值问题. 3.过x2+y2=r2上一点P(x0,y0)的切线方程:x0x+y0y=r2.

2021届步步高数学大一轮复习讲义(理科)第九章9.5第1课时椭圆及其性质

2021届步步高数学大一轮复习讲义(理科)第九章9.5第1课时椭圆及其性质

2021届步步高数学大一轮复习讲义(理科)第九章9.5第1课时椭圆及其性质§9.5椭圆1.椭圆的概念平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c<2a,其中a>0,c>0,且a,c为常数.2.椭圆的标准方程和几何性质概念方法微思考1.在椭圆的定义中,若2a =|F 1F 2|或2a <|F 1F 2|,动点P 的轨迹如何?提示当2a =|F 1F 2|时动点P 的轨迹是线段F 1F 2;当2a <|F 1F 2|时动点P 的轨迹是不存在的. 2.椭圆的离心率的大小与椭圆的扁平程度有怎样的关系?提示由e =ca =1-b a 2知,当a 不变时,e 越大,b 越小,椭圆越扁;e 越小,b 越大,椭圆越圆.题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)椭圆是轴对称图形,也是中心对称图形.( √ )(2)椭圆上一点P 与两焦点F 1,F 2构成△PF 1F 2的周长为2a +2c (其中a 为椭圆的长半轴长,c 为椭圆的半焦距).( √ )(3)方程mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,m ≠n )表示的曲线是椭圆.( √ ) (4)x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的焦距相等.( √ ) 题组二教材改编2.椭圆x 210-m +y 2m -2=1的焦距为4,则m 等于( )A .4B .8C .4或8D .12答案 C解析当焦点在x 轴上时,10-m >m -2>0, 10-m -(m -2)=4,∴m =4.当焦点在y 轴上时,m -2>10-m >0,m -2-(10-m )=4,∴m =8. ∴m =4或8.3.过点A (3,-2)且与椭圆x 29+y 24=1有相同焦点的椭圆的方程为( )A.x 215+y 210=1 B.x 225+y 220=1 C.x 210+y 215=1 D.x 220+y 215=1答案 A 解析由题意知c 2=5,可设椭圆方程为x 2λ+5+y 2λ=1(λ>0),则9λ+5+4λ=1,解得λ=10或λ=-2(舍去),∴所求椭圆的方程为x 215+y 210=1.4.已知点P 是椭圆x 25+y 24=1上y 轴右侧的一点,且以点P 及焦点F 1,F 2为顶点的三角形的面积等于1,则点P 的坐标为__________________.答案152,1或152,-1 解析设P (x ,y ),由题意知c 2=a 2-b 2=5-4=1,所以c =1,则F 1(-1,0),F 2(1,0).由题意可得点P 到x 轴的距离为1,所以y =±1,把y =±1代入x 25+y 24=1,得x =±152,又x >0,所以x =152,所以P 点坐标为??152,1或152,-1.题组三易错自纠5.若方程x 25-m +y 2m +3=1表示椭圆,则m 的取值范围是( )A .(-3,5)B .(-5,3)C .(-3,1)∪(1,5)D .(-5,1)∪(1,3)答案 C解析由方程表示椭圆知5-m >0,m +3>0,5-m ≠m +3,解得-3<="">6.已知椭圆x 25+y 2m =1(m >0)的离心率e =105,则m 的值为________.答案 3或253解析若a 2=5,b 2=m ,则c =5-m ,由c a =105,即5-m 5=105,解得m =3. 若a 2=m ,b 2=5,则c =m -5.由c a =105,即m -5m=105,解得m =253.第1课时椭圆及其性质椭圆的定义及其应用1.与圆C 1:(x +3)2+y 2=1外切,且与圆C 2:(x -3)2+y 2=81内切的动圆圆心P 的轨迹方程为________.答案 x 225+y 216=1解析设动圆的半径为r ,圆心为P (x ,y ),则有|PC 1|=r +1,|PC 2|=9-r .所以|PC 1|+|PC 2|=10>|C 1C 2|=6,即P 在以C 1(-3,0),C2(3,0)为焦点,长轴长为10的椭圆上,得点P 的轨迹方程为x 225+y 216=1.2.已知△ABC 的顶点B ,C 在椭圆x 23+y 2=1上,顶点A 是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC 边上,则△ABC 的周长是________.答案 4 3解析∵a 2=3,∴a = 3.如图所示,△ABC 的周长为|AC |+|AB |+|BC |=|AC |+|CF 2|+|AB |+|BF 2|=2a +2a =4a =4 3.3.设点P 为椭圆C :x 2a 2+y 24=1(a >2)上一点,F 1,F 2分别为C 的左、右焦点,且∠F 1PF 2=60°,则△PF 1F 2的面积为________.答案433解析由题意知,c =a 2-4.又∠F 1PF 2=60°,|F 1P |+|PF 2|=2a ,|F 1F 2|=2a 2-4,∴|F 1F 2|2=(|F 1P |+|PF 2|)2-2|F 1P ||PF 2|-2|F 1P |·|PF 2|cos 60°=4a 2-3|F 1P |·|PF 2|=4a 2-16,∴|F 1P |·|PF 2|=16 3,∴12PF F S=12|F 1P |·|PF 2|sin 60°=12×163×32=433.4.已知F 是椭圆5x 2+9y 2=45的左焦点,P 是此椭圆上的动点,A (1,1)是一定点,则|P A |+|PF |的最大值为________,最小值为________.答案 6+2 6- 2解析椭圆方程化为x 29+y 25=1,设F 1是椭圆的右焦点,则F 1(2,0),∴|AF 1|=2,∴|P A |+|PF |=|P A |-|PF 1|+6,又-|AF 1|≤|P A |-|PF 1|≤|AF 1|(当P ,A ,F 1共线时等号成立),∴|P A |+|PF |≤6+2,|P A |+|PF |≥6- 2. 思维升华椭圆定义的应用技巧(1)椭圆定义的应用主要有:求椭圆的标准方程,求焦点三角形的周长、面积及弦长、最值和离心率等.(2)通常定义和余弦定理结合使用,求解关于焦点三角形的周长和面积问题.椭圆的标准方程命题点1 定义法例1 (1)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为12,过F 2的直线与椭圆C 交于A ,B 两点,若△F 1AB 的周长为8,则椭圆方程为( ) A.x 24+y 23=1 B.x 216+y 212=1 C.x 22+y 2=1 D.x 24+y 22=1 答案 A解析如图,由椭圆的定义可知,△F 1AB 的周长为4a ,∴4a =8,a =2,又离心率为12,∴c =1,b 2=3,所以椭圆方程为x 24+y 23=1. (2)(2019·全国Ⅰ)已知椭圆C 的焦点为F 1(-1,0),F 2(1,0),过F 2的直线与C 交于A ,B 两点.若|AF 2|=2|F 2B |,|AB |=|BF1|,则C 的方程为( ) A.x 22+y 2=1 B.x 23+y 22=1 C.x 24+y 23=1 D.x 25+y 24=1 答案 B解析由题意设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),连接F 1A ,令|F 2B |=m ,则|AF 2|=2m ,|BF 1|=3m . 由椭圆的定义知,4m =2a ,得m =a2,故|F 2A |=a =|F 1A |,则点A 为椭圆C 的上顶点或下顶点.令∠OAF 2=θ(O 为坐标原点),则sin θ=c a =1a.在等腰三角形ABF 1中,cos 2θ=(2m )2+(3m )2-(3m )22×2m ·3m =13,因为cos 2θ=1-2sin 2θ,所以13=1-21a 2,得a 2=3. 又c 2=1,所以b 2=a 2-c 2=2,椭圆C 的方程为x 23+y 22=1,故选B.命题点2 待定系数法例2 (1)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点-32,52,(3,5),则椭圆方程为__________.答案 y 210+x 26=1解析设椭圆方程为mx 2+ny 2=1(m ,n >0,m ≠n ).由-322m +522n =1,3m +5n =1,解得m =16,n =110.∴椭圆方程为y 210+x 26=1.(2)过点(3,-5),且与椭圆y 225+x 29=1有相同焦点的椭圆的标准方程为________.答案 y 220+x 24=1解析方法一 (待定系数法):设所求椭圆方程为y 225-k +x 29-k =1(k <9),将点(3,-5)的坐标代入可得(-5)225-k +(3)29-k =1,解得k =5(k =21 舍去),所以所求椭圆的标准方程为y 220+x 24=1.方法二 (定义法):椭圆y 225+x 29=1的焦点为(0,-4),(0,4),即c =4.由椭圆的定义知,2a =(3-0)2+(-5+4)2+(3-0)2+(-5-4)2,解得a =2 5.由c 2=a 2-b 2可得b 2=4.所以所求椭圆的标准方程为y 220+x 24=1.思维升华 (1)利用定义法求椭圆方程,要注意条件2a >|F 1F 2|;利用待定系数法要先定形(焦点位置),再定量,也可把椭圆方程设为mx 2+ny 2=1(m >0,n >0,m ≠n )的形式. (2)椭圆的标准方程的两个应用①方程x 2a 2+y 2b 2=1与x 2a 2+y 2b2=λ(λ>0)有相同的离心率.②与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)共焦点的椭圆系方程为x 2a 2+k +y 2b 2+k =1(a >b >0,k +b 2>0)恰当运用椭圆系方程,可使运算简便.跟踪训练1 (1)已知椭圆的两个焦点为F 1(-5,0),F 2(5,0),M 是椭圆上一点,若MF 1⊥MF 2,|MF 1|·|MF 2|=8,则该椭圆的方程是( ) A.x 27+y 22=1 B.x 22+y 27=1 C.x 29+y 24=1 D.x 24+y 29=1 答案 C解析设|MF 1|=m ,|MF 2|=n ,∵MF 1⊥MF 2,|MF 1|·|MF 2|=8,|F 1F 2|=25,∴m 2+n 2=20,mn =8,∴(m +n )2=36,∴m +n =2a =6,∴a =3.∵c =5,∴b =a 2-c 2=2.∴椭圆的方程是x 29+y 24=1.(2)与椭圆x 24+y 23=1有相同离心率且经过点(2,-3)的椭圆标准方程为________.答案 y 2253+x 2254=1或x 28+y 26=1解析方法一∵e =ca=a 2-b 2a=1-b 2a2=1-34=12,若焦点在x 轴上,设所求椭圆方程为x 2m 2+y 2n 2=1(m >n >0),则1-n m 2=14. 从而n m 2=34,n m =32. 又4m 2+3n 2=1,∴m 2=8,n 2=6. ∴所求椭圆的标准方程为x 28+y 26=1.若焦点在y 轴上,设椭圆的方程为y 2m 2+x 2n 2=1(m >n >0),则3m 2+4n 2=1,且n m =32,解得m 2=253,n 2=254. 故所求椭圆的标准方程为y 2253+x 2254=1.方法二若焦点在x 轴上,设所求椭圆方程为 x 24+y 23=t (t >0),将点(2,-3)代入,得 t =224+(-3)23=2. 故所求椭圆的标准方程为x 28+y 26=1.若焦点在y 轴上,设方程为y 24+x 23=λ(λ>0)代入点(2,-3),得λ=25,∴所求椭圆的标准方程为y 2253+x 2254=1.椭圆的几何性质命题点1 离心率例3 (1)(2018·全国Ⅱ)已知F 1,F 2是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,A 是C 的左顶点,点P 在过A 且斜率为36的直线上,△PF 1F 2为等腰三角形,∠F 1F 2P =120°,则C 的离心率为( ) A.23 B.12 C.13 D.14 答案 D解析如图,作PB ⊥x 轴于点B .由题意可设|F 1F 2|=|PF 2|=2,则c =1,由∠F 1F 2P =120°,可得|PB |=3,|BF 2|=1,故|AB |=a +1+1=a +2,tan ∠P AB =|PB ||AB |=3a +2=36,解得a =4,所以e =c a =14.(2)若椭圆上存在三点,使得这三点与椭圆中心恰好是一个正方形的四个顶点,则该椭圆的离心率为( ) A.5-12 B.33 C.22 D.63答案 D解析设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),根据椭圆与正方形的对称性,可画出满足题意的图形,如图所示,因为|OB |=a ,所以|OA |=a ,所以点A 的坐标为a 2,a 2,又点A 在椭圆上,所以a 24a 2+a 24b 2=1,所以a 2=3b 2,所以a 2=3(a 2-c 2),所以3c 2=2a 2,所以椭圆的离心率e =c a =63.(3)已知F 1,F 2是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,若椭圆上存在点P ,使∠F 1PF 2=90°,则椭圆的离心率的取值范围是________.答案22,1解析若存在点P ,则圆x 2+y 2=c 2与椭圆有公共点,则∠F 1BF 2≥90°(B 为短轴端点),即b ≤c22≤e <1. 命题点2 与椭圆有关的范围(最值)例4 (1)已知椭圆x 24+y 2b 2=1(0<=""><="">B 两点,若|BF 2|+|AF 2|的最大值为5,则b 的值是________.答案<="">3<="">解析由椭圆的方程可知a =2,<="">由椭圆的定义可知,|AF 2|+|BF 2|+|AB |=4a =8,所以|AB |=8-(|AF 2|+|BF 2|)≥3,<="">当AB 垂直于x 轴时|AB |有最小值,则2b 2<="">a =3.<="">所以b 2=3,即b = 3.<="">(2)(2017·全国Ⅰ)设A ,B 是椭圆C :x 23+y 2<="">m =1长轴的两个端点.若C 上存在点M 满足∠AMB<="">=120°,则m 的取值范围是( ) A .(0,1]∪[9,+∞) B .(0,3]∪[9,+∞) C .(0,1]∪[4,+∞) D .(0,3]∪[4,+∞)<="">答案 A<="">解析方法一设焦点在x 轴上,点M (x ,y ).过点M 作x 轴的垂线,交x 轴于点N ,则N (x ,0).<="">故tan ∠AMB =tan(∠AMN +∠BMN )<="">=<="">3+x |y |+3-x<="">|y |<="">1-3+x |y |·<="">3-x |y |<="">=23|y |<="">x 2+y 2-3.<="">又tan ∠AMB =tan 120°=-3,且由x 23+y 2m =1,可得x 2<="">=3-3y 2<="">m ,<="">则<="">23|y |3-3y 2<="">m +y 2<="">-3=23|y |<=""><="">?1-3m y<="">2=- 3. 解得|y |=<="">2m<="">3-m<="">. 又0<|y |≤m ,即0<2m<="">3-m ≤m ,<="">结合0<3解得0<=""><="">对于焦点在y 轴上的情况,同理亦可得m ≥9. 则m 的取值范围是(0,1]∪[9,+∞).故选A.<="">方法二当0<="" ≥3,="" ≥tan="" 上存在点m="" 则a="" 满足∠amb="" 要使c="" 解得0<="">当m >3时,焦点在y 轴上,<="">要使C 上存在点M 满足∠AMB =120°,则a b ≥tan 60°=3,即m 3≥3,解得m ≥9. 故m 的取值范围为(0,1]∪[9,+∞).故选A.<="">思维升华 (1)求椭圆离心率或其范围的方法<="">解题的关键是借助图形建立关于a ,b ,c 的关系式(等式或不等式),转化为e 的关系式,常用方法如下:<="">①直接求出a ,c ,利用离心率公式e =c<="">a 求解.<="">②由a 与b 的关系求离心率,利用变形公式e =<="">1-b 2<="">a<="">2求解.③构造a ,c 的齐次式.离心率e 的求解中可以不求出a ,c 的具体值,而是得出a 与c 的关系,从而求得e .<="">(2)利用椭圆几何性质求值或范围的思路<="">①将所求问题用椭圆上点的坐标表示,利用坐标范围构造函数或不等关系.②将所求范围用a ,b ,c 表示,利用a ,b ,c 自身的范围、关系求范围.<="">跟踪训练2 (1)(2020·蓉城名校联考)已知椭圆x 2a 2+y 2<="">b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1(-<="">c ,0),<="">F 2(c ,0),P 是椭圆上一点,|PF 2|=|F 1F 2|=2c ,若∠PF 2F 1∈<="">π3,π,则该椭圆的离心率的取值范围是( ) A.0,12 B.0,1<="">3 C.12,1 D.13,12<="">答案 D<="">解析根据题意有|PF 1|=2a -2c ,|PF 2|=|F 1F 2|=2c ,则cos ∠PF 2F 1=4c 2+4c 2-(2a -2c )22×4c 2 <="">=c 2-a 2+2ac 2c 2<="">=12+2ac -a 2<="">2c 2=12+1e -12<="">1e 2,因为∠PF 2F 1∈<="">π3,π,所以cos ∠PF 2F 1∈-1,1<="">2,所以-1<12+1e -121e 2<1<="">2,<="">又e >0,<="">所以<="">3+2e -<="">?1e 2>0,<="">1e -12<="">1e 2<=""><0<="">?<=""><="">1e 2-2e<="">-3<0,1e 2<="">-2e >0<=""><=""><="">?<="">1e -31<="">e +1<0,1e -21e<="">>0?2<1e<=""><3<="">?13<12<="" bdsfid="620" p=""><="">. (2)(2018·浙江)已知点P (0,1),椭圆x 24+y 2=m (m >1)上两点A ,B 满足AP →=2PB →<="">,则当m =<="">________时,点B 横坐标的绝对值最大.答案 5<="">解析设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由AP →=2PB →<="">,<="">得<="">-x 1=2x 2,1-y 1=2(y 2-1),<="">即x 1=-2x 2,y 1=3-2y 2,因为点A ,B 在椭圆上,<="">所以<="">4x 22<="">4<="">+(3-2y 2)2=m ,x<="">22<="">4+y 22<="">=m ,<="">得y 2=14m +3<="">4<="">,<="">所以x 22=m -(3-2y 2)2<="">=-14m 2+52m -94 =-1<="">4<="">(m -5)2+4≤4,<="">所以当m =5时,点B 横坐标的绝对值最大,最大值为2.<=""><="">1.“2<="" 2m=""<="">6-m =1为椭圆”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答案 B <="">解析若方程x 2m -2+y 2<="">6-m =1表示椭圆,<="">则<="">?<="">m -2>0,6-m >0,m -2≠6-m <="">解得2<=""><="">。

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§9.3圆的方程圆的定义与方程概念方法微思考1.二元二次方程Ax 2+Bxy +Cy 2+Dx +Ey +F =0表示圆的条件是什么? 提示 ⎩⎪⎨⎪⎧A =C ≠0,B =0,D 2+E 2-4AF >0.2.点与圆的位置关系有几种?如何判断? 提示 点和圆的位置关系有三种.已知圆的标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2,点M(x0,y0),(1)点在圆上:(x0-a)2+(y0-b)2=r2.(2)点在圆外:(x0-a)2+(y0-b)2>r2.(3)点在圆内:(x0-a)2+(y0-b)2<r2.题组一思考辨析1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)确定圆的几何要素是圆心与半径.(√)(2)已知点A(x1,y1),B(x2,y2),则以AB为直径的圆的方程是(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0.(√)(3)若点M(x0,y0)在圆x2+y2+Dx+Ey+F=0外,则x20+y20+Dx0+Ey0+F>0.(√)(4)方程(x+a)2+(y+b)2=t2(t∈R)表示圆心为(a,b),半径为t的圆.(×)题组二教材改编2.圆心为(1,1)且过原点的圆的方程是()A.(x-1)2+(y-1)2=1 B.(x+1)2+(y+1)2=1C.(x+1)2+(y+1)2=2 D.(x-1)2+(y-1)2=2答案 D解析因为圆心为(1,1)且过原点,所以该圆的半径r=12+12=2,则该圆的方程为(x-1)2+(y-1)2=2.3.以点(3,-1)为圆心,并且与直线3x+4y=0相切的圆的方程是()A.(x-3)2+(y+1)2=1B.(x-3)2+(y-1)2=1C.(x+3)2+(y-1)2=1D .(x +3)2+(y +1)2=1 答案 A4.圆C 的圆心在x 轴上,并且过点A (-1,1)和B (1,3),则圆C 的方程为______________. 答案 (x -2)2+y 2=10 解析 设圆心坐标为C (a,0),∵点A (-1,1)和B (1,3)在圆C 上,∴|CA |=|CB |, 即(a +1)2+1=(a -1)2+9,解得a =2,∴圆心为C (2,0), 半径|CA |=(2+1)2+1=10,∴圆C 的方程为(x -2)2+y 2=10. 题组三 易错自纠5.若方程x 2+y 2+mx -2y +3=0表示圆,则m 的取值范围是( ) A .(-∞,-2)∪(2,+∞) B .(-∞,-22)∪(22,+∞) C .(-∞,-3)∪(3,+∞) D .(-∞,-23)∪(23,+∞) 答案 B 解析 将x 2+y 2+mx -2y +3=0化为圆的标准方程得⎝⎛⎭⎫x +m 22+(y -1)2=m24-2. 由其表示圆可得m 24-2>0,解得m <-22或m >2 2.6.半径为3,圆心的纵、横坐标相等且与两条坐标轴都相切的圆的方程为_______________. 答案 (x -3)2+(y -3)2=9或(x +3)2+(y +3)2=9解析 由题意知圆心坐标为(3,3)或(-3,-3),故所求圆的方程为(x -3)2+(y -3)2=9或(x +3)2+(y +3)2=9.圆的方程1.已知圆C 过点A (6,0),B (1,5),且圆心在直线l :2x -7y +8=0上,则圆C 的方程为________________. 答案 (x -3)2+(y -2)2=13解析 方法一 (几何法)k AB =5-01-6=-1,则AB 的垂直平分线方程为y -52=x -72,即x -y -1=0,联立方程⎩⎪⎨⎪⎧ x -y -1=0,2x -7y +8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2,r =(6-3)2+(0-2)2=13,故圆C 的方程为(x -3)2+(y -2)2=13.(圆的任何一条弦的垂直平分线过圆心)方法二 (待定系数法)设所求圆的方程为(x -a )2+(y -b )2=r 2. 由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧(6-a )2+(0-b )2=r 2,(1-a )2+(5-b )2=r 2,2a -7b +8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =2,r 2=13,故所求圆C 的方程为(x -3)2+(y -2)2=13.2.已知圆心在x 轴上,半径为5的圆位于y 轴右侧,且截直线x +2y =0所得弦的长为2,则圆的方程为__________. 答案 (x -25)2+y 2=5解析 根据题意,设圆的圆心坐标为(a,0)(a >0),则圆的标准方程为(x -a )2+y 2=5(a >0),则圆心到直线x +2y =0的距离d =|a +2×0|12+22=55a .又该圆截直线x +2y =0所得弦的长为2,所以可得12+⎝⎛⎭⎫55a 2=5,解得a =2 5.故圆的方程为(x -25)2+y 2=5.3.若不同的四点A (5,0),B (-1,0),C (-3,3),D (a,3)共圆,则a 的值是________. 答案 7解析 四点共圆,设圆的方程为x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则⎩⎪⎨⎪⎧25+0+5D +0+F =0,1+0-D +0+F =0,9+9-3D +3E +F =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧D =-4,E =-253,F =-5,所以圆的方程为x 2+y 2-4x -253y -5=0,将D (a,3)代入得a 2-4a -21=0. 解得a =7或a =-3(舍).思维升华 (1)直接法:直接求出圆心坐标和半径,写出方程. (2)待定系数法①若已知条件与圆心(a ,b )和半径r 有关,则设圆的标准方程,求出a ,b ,r 的值. ②选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D ,E ,F 的方程组,进而求出D ,E ,F 的值.与圆有关的轨迹问题例1 已知Rt △ABC 的斜边为AB ,且A (-1,0),B (3,0).求: (1)直角顶点C 的轨迹方程; (2)直角边BC 的中点M 的轨迹方程.解 (1)方法一 设C (x ,y ),因为A ,B ,C 三点不共线,所以y ≠0. 因为AC ⊥BC ,且BC ,AC 斜率均存在, 所以k AC ·k BC =-1,又k AC =y x +1,k BC =y x -3,所以y x +1·y x -3=-1,化简得x 2+y 2-2x -3=0.因此,直角顶点C 的轨迹方程为x 2+y 2-2x -3=0(y ≠0).方法二 设AB 的中点为D ,由中点坐标公式得D (1,0),由直角三角形的性质知|CD |=12|AB |=2.由圆的定义知,动点C 的轨迹是以D (1,0)为圆心,2为半径的圆(由于A ,B ,C 三点不共线,所以应除去与x 轴的交点).所以直角顶点C 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=4(y ≠0).(2)设M (x ,y ),C (x 0,y 0),因为B (3,0),M 是线段BC 的中点,由中点坐标公式得x =x 0+32,y =y 0+02,所以x 0=2x -3,y 0=2y .由(1)知,点C 的轨迹方程为(x -1)2+y 2=4(y ≠0), 将x 0=2x -3,y 0=2y 代入得(2x -4)2+(2y )2=4, 即(x -2)2+y 2=1.因此动点M 的轨迹方程为(x -2)2+y 2=1(y ≠0).思维升华 求与圆有关的轨迹问题时,根据题设条件的不同常采用以下方法 (1)直接法:直接根据题目提供的条件列出方程. (2)定义法:根据圆、直线等定义列方程. (3)几何法:利用圆的几何性质列方程.(4)相关点代入法:找到要求点与已知点的关系,代入已知点满足的关系式.跟踪训练1 设定点M (-3,4),动点N 在圆x 2+y 2=4上运动,以OM ,ON 为两边作平行四边形MONP ,求点P 的轨迹方程. 解 如图,设P (x ,y ),N (x 0,y 0),则线段OP 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫x 2,y 2, 线段MN 的中点坐标为⎝⎛⎭⎪⎫x 0-32,y 0+42.因为平行四边形的对角线互相平分, 所以x 2=x 0-32,y 2=y 0+42,整理得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x +3,y 0=y -4,又点N (x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上, 所以(x +3)2+(y -4)2=4.所以点P 的轨迹是以(-3,4)为圆心,2为半径的圆,直线OM 与轨迹相交于两点⎝⎛⎭⎫-95,125和⎝⎛⎭⎫-215,285,不符合题意,舍去, 所以点P 的轨迹为(x +3)2+(y -4)2=4,除去两点⎝⎛⎭⎫-95,125和⎝⎛⎭⎫-215,285. 与圆有关的最值问题例2 (1)已知A (0,2),点P 在直线x +y +2=0上,点Q 在圆C :x 2+y 2-4x -2y =0上,则|P A |+|PQ |的最小值是________. 答案 2 5解析 因为圆C :x 2+y 2-4x -2y =0, 故圆C 是以C (2,1)为圆心,半径r =5的圆.设点A (0,2)关于直线x +y +2=0的对称点为A ′(m ,n ), 故⎩⎪⎨⎪⎧m +02+n +22+2=0,n -2m -0=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =-4,n =-2,故A ′(-4,-2).连接A ′C 交圆C 于Q ,由对称性可知|P A |+|PQ |=|A ′P |+|PQ |≥|A ′Q |=|A ′C |-r =2 5.(2)已知实数x ,y 满足方程x 2+y 2-4x +1=0,求yx 的最大值和最小值.解 原方程可化为(x -2)2+y 2=3, 表示以(2,0)为圆心,3为半径的圆. yx的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率, 所以设yx=k ,即y =kx .当直线y =kx 与圆相切时,斜率k 取最大值和最小值,此时|2k -0|k 2+1=3,解得k =±3.所以yx的最大值为3,最小值为- 3.本例(2)中,求y -x 的最大值和最小值.解 y -x 可看作是直线y =x +b 在y 轴上的截距,当直线y =x +b 与圆相切时,纵截距b 取得最大值和最小值,此时|2-0+b |2=3,解得b =-2±6.所以y -x 的最大值为-2+6,最小值为-2- 6.本例(2)中,求x 2+y 2的最大值和最小值.解 x 2+y 2表示圆上的一点与原点距离的平方,由平面几何知识知,在原点和圆心连线与圆的两个交点处取得最大值和最小值. 又圆心到原点的距离为(2-0)2+(0-0)2=2,所以x 2+y 2的最大值是(2+3)2=7+43, x 2+y 2的最小值是(2-3)2=7-4 3.思维升华 与圆有关的最值问题的常见类型及解题策略(1)与圆有关的长度或距离的最值问题的解法.一般根据长度或距离的几何意义,利用圆的几何性质数形结合求解.(2)与圆上点(x ,y )有关代数式的最值的常见类型及解法.①形如u =y -bx -a 型的最值问题,可转化为过点(a ,b )和点(x ,y )的直线的斜率的最值问题.②形如t =ax +by 型的最值问题,可转化为动直线的截距的最值问题.③形如(x -a )2+(y -b )2型的最值问题,可转化为动点到定点(a ,b )的距离的平方的最值问题.跟踪训练2 已知M (x ,y )为圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0上任意一点,且点Q (-2,3). (1)求|MQ |的最大值和最小值; (2)求y -3x +2的最大值和最小值;(3)求y -x 的最大值和最小值.解 (1)由圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0,可得(x -2)2+(y -7)2=8,∴圆心C 的坐标为(2,7),半径r =2 2. 又|QC |=(2+2)2+(7-3)2=42,∴|MQ |max =42+22=62, |MQ |min =42-22=2 2. (2)可知y -3x +2表示直线MQ 的斜率k .设直线MQ 的方程为y -3=k (x +2), 即kx -y +2k +3=0. ∵直线MQ 与圆C 有交点, ∴|2k -7+2k +3|1+k2≤22, 可得2-3≤k ≤2+3, ∴y -3x +2的最大值为2+3,最小值为2- 3. (3)设y -x =b ,则x -y +b =0.当直线y =x +b 与圆C 相切时,截距b 取到最值, ∴|2-7+b |12+(-1)2=22,∴b =9或b =1.∴y -x 的最大值为9,最小值为1.1.圆M :x 2+y 2+2x +23y -5=0的圆心坐标为( ) A .(1,3) B .(1,-3) C .(-1,3) D .(-1,-3)答案 D解析 圆M 的圆心坐标为x =-D2=-1.y =-E2=- 3.故选D.2.已知圆C :x 2+y 2-2x +4y +1=0,那么与圆C 有相同的圆心,且经过点(-2,2)的圆的方程是( )A .(x -1)2+(y +2)2=5B .(x -1)2+(y +2)2=25C .(x +1)2+(y -2)2=5D .(x +1)2+(y -2)2=25 答案 B解析 圆C 的标准方程为(x -1)2+(y +2)2=4,圆心C (1,-2),故排除C ,D ,代入(-2,2)点,只有B 项经过此点.也可以设出要求的圆的方程为(x -1)2+(y +2)2=r 2,再代入点(-2,2),可以求得圆的半径为5.故选B.3.已知圆C :x 2+y 2+Dx +Ey +F =0,则“E =F =0且D <0”是“圆C 与y 轴相切于原点”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 答案 A解析 圆C 与y 轴相切于原点⇔圆C 的圆心在x 轴上(设坐标为(a,0)),且半径r =|a |.∴当E =F =0且D <0时,圆心为⎝⎛⎭⎫-D 2,0,半径为|D |2,圆C 与y 轴相切于原点;圆(x +1)2+y 2=1与y 轴相切于原点,但D =2>0,故选A.4.(2019·贵阳模拟)圆C 与x 轴相切于点T (1,0),与y 轴正半轴交于A ,B 两点,且|AB |=2,则圆C 的标准方程为( ) A .(x -1)2+(y -2)2=2 B .(x -1)2+(y -2)2=2 C .(x +1)2+(y +2)2=4 D .(x -1)2+(y -2)2=4 答案 A解析 由题意得,圆C 的半径为1+1=2,圆心坐标为(1,2),∴圆C 的标准方程为(x-1)2+(y -2)2=2,故选A.5.已知圆C 1:(x +1)2+(y -1)2=4,圆C 2与圆C 1关于直线x -y -1=0对称,则圆C 2的方程为( )A .(x +2)2+(y -2)2=4B .(x -2)2+(y +2)2=4C .(x +2)2+(y +2)2=4D .(x -2)2+(y -2)2=4答案 B解析 根据题意,设圆C 2的圆心为(a ,b ),圆C 1:(x +1)2+(y -1)2=4,其圆心为(-1,1),半径为2,若圆C 2与圆C 1关于直线x -y -1=0对称,则圆C 1与C 2的圆心关于直线x -y -1=0对称,且圆C 2的半径为2,则有⎩⎪⎨⎪⎧b -1a +1=-1,a -12-b +12-1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =-2,则圆C 2的方程为(x -2)2+(y +2)2=4.6.已知方程x 2+y 2+kx +2y +k 2=0所表示的圆有最大的面积,则取最大面积时,该圆的圆心的坐标为( ) A .(-1,1) B .(-1,0) C .(1,-1) D .(0,-1)答案 D解析 由x 2+y 2+kx +2y +k 2=0知所表示的圆的半径r =12k 2+4-4k 2=12-3k 2+4,当k =0时,r max =12×4=1,此时圆的方程为x 2+y 2+2y =0,即x 2+(y +1)2=1,所以圆心的坐标为(0,-1).7.若圆C 经过坐标原点与点(4,0),且与直线y =1相切,则圆C 的方程是__________________. 答案 (x -2)2+⎝⎛⎭⎫y +322=254解析 因为圆的弦的垂直平分线必过圆心且圆经过点(0,0)和(4,0),所以设圆心为(2,m ). 又因为圆与直线y =1相切,所以22+m 2=|1-m |,解得m =-32.所以圆C 的方程为(x -2)2+⎝⎛⎭⎫y +322=254. 8.已知圆C :x 2+y 2+kx +2y =-k 2,当圆C 的面积取最大值时,圆心C 的坐标为__________. 答案 (0,-1)解析 圆C 的方程可化为⎝⎛⎭⎫x +k 22+(y +1)2=-34k 2+1,所以当k =0时,圆C 的面积最大,此时圆心C 的坐标为(0,-1).9.已知圆C 关于y 轴对称,经过点(1,0)且被x 轴分成两段,弧长比为1∶2,则圆C 的方程为________________. 答案 x 2+⎝⎛⎭⎫y ±332=43解析 由已知圆心在y 轴上,且被x 轴所分劣弧所对圆心角为2π3,设圆心(0,a ),半径为r , 则r sin π3=1,r cos π3=|a |,解得r =23,即r 2=43,|a |=33,即a =±33,故圆C 的方程为x 2+⎝⎛⎭⎫y ±332=43.10.已知点M (1,0)是圆C :x 2+y 2-4x -2y =0内的一点,那么过点M 的最短弦所在直线的方程是__________________. 答案 x +y -1=0解析 圆C 的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=5,圆心C 的坐标为(2,1), 因为过点M 的最短弦与CM 垂直, 所以k CM =1-02-1=1,所以最短弦所在直线方程为y -0=-(x -1), 即x +y -1=0.11.已知点(x ,y )在圆(x -2)2+(y +3)2=1上. (1)求x +y 的最大值和最小值;(2)求x 2+y 2+2x -4y +5的最大值和最小值.解 (1)设t =x +y ,则y =-x +t ,t 可视为直线y =-x +t 在y 轴上的截距,∴x +y 的最大值和最小值就是直线与圆有公共点时直线纵截距的最大值和最小值,即直线与圆相切时在y 轴上的截距.由直线与圆相切得圆心到直线的距离等于半径,即|2+(-3)-t|2=1,解得t=2-1或t=-2-1.∴x+y的最大值为2-1,最小值为-2-1.(2)x2+y2+2x-4y+5=(x+1)2+(y-2)2,求它的最值可视为求点(x,y)到定点(-1,2)的距离的最值,可转化为求圆心(2,-3)到定点(-1,2)的距离与半径的和或差.又圆心到定点(-1,2)的距离为34,∴x2+y2+2x-4y+5的最大值为34+1,最小值为34-1.12.已知点A(-3,0),B(3,0),动点P满足|P A|=2|PB|.(1)若点P的轨迹为曲线C,求此曲线的方程;(2)若点Q在直线l1:x+y+3=0上,直线l2经过点Q且与曲线C只有一个公共点M,求|QM|的最小值.解(1)设点P的坐标为(x,y),则(x+3)2+y2=2(x-3)2+y2.化简可得(x-5)2+y2=16,此方程即为所求.(2)曲线C是以点(5,0)为圆心,4为半径的圆,如图所示.由题意知直线l2是此圆的切线,连接CQ,则|QM|=|CQ|2-|CM|2=|CQ|2-16,当|QM|最小时,|CQ|最小,此时CQ⊥l1,|CQ|=|5+3|2=42,则|QM|的最小值为32-16=4.13.如果圆(x-a)2+(y-a)2=8上总存在到原点的距离为2的点,则实数a的取值范围是________________.答案[-3,-1]∪[1,3]解析圆(x-a)2+(y-a)2=8的圆心(a,a)到原点的距离为|2a|,半径r=22,由圆(x-a)2+(y-a)2=8上总存在点到原点的距离为2,得22-2≤|2a|≤22+2,∴1≤|a|≤3,解得1≤a≤3或-3≤a≤-1.∴实数a的取值范围是[-3,-1]∪[1,3].14.已知圆C:(x-3)2+(y-4)2=1,设点P是圆C上的动点.记d=|PB|2+|P A|2,其中A(0,1),B(0,-1),则d的最大值为________.答案74解析设P(x0,y0),d=|PB|2+|P A|2=x20+(y0+1)2+x20+(y0-1)2=2(x20+y20)+2.x20+y20为圆上任一点到原点距离的平方,∴(x20+y20)max=(5+1)2=36,∴d max=74.15.圆x 2+y 2+4x -12y +1=0关于直线ax -by +6=0(a >0,b >0)对称,则2a +6b 的最小值是( ) A .2 3 B.203 C.323 D.163答案 C解析 由圆x 2+y 2+4x -12y +1=0知,其标准方程为(x +2)2+(y -6)2=39,∵圆x 2+y 2+4x -12y +1=0关于直线ax -by +6=0(a >0,b >0)对称,∴该直线经过圆心(-2,6),即-2a -6b +6=0,∴a +3b =3(a >0,b >0), ∴2a +6b =23(a +3b )⎝⎛⎭⎫1a +3b =23⎝⎛⎭⎫1+3a b +3b a +9≥23⎝⎛⎭⎫10+2 3a b ·3b a =323, 当且仅当3b a =3ab,即a =b 时取等号,故选C.16.在平面直角坐标系中,已知圆心在直线x -2y =0上,圆C 经过点A (4,0),但不经过坐标原点,并且直线4x -3y =0与圆C 相交所得的弦长为4. (1)求圆C 的一般方程;(2)若从点M (-4,1)发出的光线经过x 轴反射,反射光线刚好通过圆C 的圆心,求反射光线所在直线的方程(用一般式表达). 解 (1)设圆C :(x -a )2+(y -b )2=r 2,因为圆心C 在直线x -2y =0上,所以a -2b =0,① 又因为圆C 经过点A (4,0),所以(4-a )2+b 2=r 2,② 而圆心到直线4x -3y =0的距离d =|4a -3b |42+(-3)2=|4a -3b |5,易得d =r 2-22,即|4a -3b |5=r 2-22,③由①②③得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =1,r =5或⎩⎪⎨⎪⎧a =6,b =3,r =13,又因为(x -2)2+(y -1)2=5经过坐标原点, 所以⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =1,舍去.r =5故圆C 的标准方程为(x -6)2+(y -3)2=13,化为一般方程为x 2+y 2-12x -6y +32=0. (2)点M (-4,1)关于x 轴对称的点为N (-4,-1), 反射光线所在的直线即为NC 所在的直线, 又因为C (6,3).所以反射光线所在直线的方程为y +1x +4=3+16+4,所以反射光线所在直线的一般式方程为2x -5y +3=0.。

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