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第1講直線與圓(新高考專用)目錄目錄【真題自測(cè)】 2【考點(diǎn)突破】 9【考點(diǎn)一】直線的方程 9【考點(diǎn)二】圓的方程 13【考點(diǎn)三】直線、圓的位置關(guān)系 18【專題精練】 23考情分析:1.求直線的方程,考查點(diǎn)到直線的距離公式,直線間的位置關(guān)系,多以選擇題、填空題的形式出現(xiàn),中低難度.2.和圓錐曲線相結(jié)合,求圓的方程或弦長(zhǎng)、面積等,中高難度.真題自測(cè)真題自測(cè)一、單選題1.(2024·全國·高考真題)已知b是的等差中項(xiàng),直線與圓交于兩點(diǎn),則AB的最小值為(
)A.1 B.2 C.4 D.2.(2023·全國·高考真題)已知雙曲線的離心率為,C的一條漸近線與圓交于A,B兩點(diǎn),則(
)A. B. C. D.3.(2023·全國·高考真題)過點(diǎn)與圓相切的兩條直線的夾角為,則(
)A.1 B. C. D.4.(2022·全國·高考真題)橢圓的左頂點(diǎn)為A,點(diǎn)P,Q均在C上,且關(guān)于y軸對(duì)稱.若直線的斜率之積為,則C的離心率為(
)A. B. C. D.二、填空題5.(2023·全國·高考真題)已知直線與交于A,B兩點(diǎn),寫出滿足“面積為”的m的一個(gè)值.6.(2022·全國·高考真題)設(shè)點(diǎn),若直線關(guān)于對(duì)稱的直線與圓有公共點(diǎn),則a的取值范圍是.7.(2022·全國·高考真題)若雙曲線的漸近線與圓相切,則.8.(2022·全國·高考真題)過四點(diǎn)中的三點(diǎn)的一個(gè)圓的方程為.參考答案:題號(hào)1234答案CDBA1.C【分析】結(jié)合等差數(shù)列性質(zhì)將代換,求出直線恒過的定點(diǎn),采用數(shù)形結(jié)合法即可求解.【詳解】因?yàn)槌傻炔顢?shù)列,所以,,代入直線方程得,即,令得,故直線恒過,設(shè),圓化為標(biāo)準(zhǔn)方程得:,設(shè)圓心為,畫出直線與圓的圖形,由圖可知,當(dāng)時(shí),AB最小,,此時(shí).
故選:C2.D【分析】根據(jù)離心率得出雙曲線漸近線方程,再由圓心到直線的距離及圓半徑可求弦長(zhǎng).【詳解】由,則,解得,所以雙曲線的漸近線為,當(dāng)漸近線為時(shí),圓心到該漸近線的距離,不合題意;當(dāng)漸近線為時(shí),則圓心到漸近線的距離,所以弦長(zhǎng).故選:D3.B【分析】方法一:根據(jù)切線的性質(zhì)求切線長(zhǎng),結(jié)合倍角公式運(yùn)算求解;方法二:根據(jù)切線的性質(zhì)求切線長(zhǎng),結(jié)合余弦定理運(yùn)算求解;方法三:根據(jù)切線結(jié)合點(diǎn)到直線的距離公式可得,利用韋達(dá)定理結(jié)合夾角公式運(yùn)算求解.【詳解】方法一:因?yàn)?,即,可得圓心,半徑,過點(diǎn)作圓C的切線,切點(diǎn)為,因?yàn)?,則,可得,則,,即為鈍角,所以;法二:圓的圓心,半徑,過點(diǎn)作圓C的切線,切點(diǎn)為,連接,可得,則,因?yàn)榍?,則,即,解得,即為鈍角,則,且為銳角,所以;方法三:圓的圓心,半徑,若切線斜率不存在,則切線方程為x=0,則圓心到切點(diǎn)的距離,不合題意;若切線斜率存在,設(shè)切線方程為,即,則,整理得,且設(shè)兩切線斜率分別為,則,可得,所以,即,可得,則,且,則,解得.故選:B.
4.A【分析】設(shè),則,根據(jù)斜率公式結(jié)合題意可得,再根據(jù),將用表示,整理,再結(jié)合離心率公式即可得解.【詳解】[方法一]:設(shè)而不求設(shè),則則由得:,由,得,所以,即,所以橢圓的離心率,故選A.[方法二]:第三定義設(shè)右端點(diǎn)為B,連接PB,由橢圓的對(duì)稱性知:故,由橢圓第三定義得:,故所以橢圓的離心率,故選A.5.(中任意一個(gè)皆可以)【分析】根據(jù)直線與圓的位置關(guān)系,求出弦長(zhǎng),以及點(diǎn)到直線的距離,結(jié)合面積公式即可解出.【詳解】設(shè)點(diǎn)到直線的距離為,由弦長(zhǎng)公式得,所以,解得:或,由,所以或,解得:或.故答案為:(中任意一個(gè)皆可以).6.【分析】首先求出點(diǎn)關(guān)于對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo),即可得到直線的方程,根據(jù)圓心到直線的距離小于等于半徑得到不等式,解得即可;【詳解】解:關(guān)于對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo)為,在直線上,所以所在直線即為直線,所以直線為,即;圓,圓心,半徑,依題意圓心到直線的距離,即,解得,即;故答案為:7.【分析】首先求出雙曲線的漸近線方程,再將圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)式,即可得到圓心坐標(biāo)與半徑,依題意圓心到直線的距離等于圓的半徑,即可得到方程,解得即可.【詳解】解:雙曲線的漸近線為,即,不妨取,圓,即,所以圓心為,半徑,依題意圓心到漸近線的距離,解得或(舍去).故答案為:.8.或或或.【分析】方法一:設(shè)圓的方程為,根據(jù)所選點(diǎn)的坐標(biāo),得到方程組,解得即可;【詳解】[方法一]:圓的一般方程依題意設(shè)圓的方程為,(1)若過,,,則,解得,所以圓的方程為,即;(2)若過,,,則,解得,所以圓的方程為,即;(3)若過,,,則,解得,所以圓的方程為,即;(4)若過,,,則,解得,所以圓的方程為,即;故答案為:或或或.[方法二]:【最優(yōu)解】圓的標(biāo)準(zhǔn)方程(三點(diǎn)中的兩條中垂線的交點(diǎn)為圓心)設(shè)(1)若圓過三點(diǎn),圓心在直線,設(shè)圓心坐標(biāo)為,則,所以圓的方程為;(2)若圓過三點(diǎn),設(shè)圓心坐標(biāo)為,則,所以圓的方程為;(3)若圓過三點(diǎn),則線段的中垂線方程為,線段的中垂線方程為,聯(lián)立得,所以圓的方程為;(4)若圓過三點(diǎn),則線段的中垂線方程為,線段中垂線方程為,聯(lián)立得,所以圓的方程為.故答案為:或或或.【整體點(diǎn)評(píng)】方法一;利用圓過三個(gè)點(diǎn),設(shè)圓的一般方程,解三元一次方程組,思想簡(jiǎn)單,運(yùn)算稍繁;方法二;利用圓的幾何性質(zhì),先求出圓心再求半徑,運(yùn)算稍簡(jiǎn)潔,是該題的最優(yōu)解.考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破【考點(diǎn)一】直線的方程核心梳理:1.已知直線l1:A1x+B1y+C1=0,直線l2:A2x+B2y+C2=0,則l1∥l2?A1B2-A2B1=0,且A1C2-A2C1≠0(或B1C2-B2C1≠0),l1⊥l2?A1A2+B1B2=0.2.點(diǎn)P(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0(A,B不同時(shí)為零)的距離d=eq\f(|Ax0+By0+C|,\r(A2+B2)).3.兩條平行直線l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0(A,B不同時(shí)為零)間的距離d=eq\f(|C1-C2|,\r(A2+B2)).一、單選題1.(23-24高三下·安徽蕪湖·階段練習(xí))已知直線,則“”是“”的(
)A.充分不必要條件 B.必要不充分條件C.充要條件 D.既不充分又不必要條件2.(20-21高二·全國·單元測(cè)試)如圖,函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線是,則(
)A. B. C.2 D.1二、多選題3.(2024·浙江溫州·二模)已知圓與圓相交于兩點(diǎn).若,則實(shí)數(shù)的值可以是(
)A.10 B.2 C. D.4.(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))已知點(diǎn)在定圓內(nèi),經(jīng)過點(diǎn)的動(dòng)直線與交于兩點(diǎn),若的最小值為4,則(
)A.B.若,則直線的傾斜角為C.存在直線使得D.的最大值為12三、填空題5.(2024·浙江杭州·二模)寫出與圓相切且方向向量為的一條直線的方程.6.(2024·遼寧沈陽·二模)已知,若平面內(nèi)滿足到直線的距離為1的點(diǎn)有且只有3個(gè),則實(shí)數(shù).參考答案:題號(hào)1234答案CDBDBC1.C【分析】當(dāng)時(shí)可得,即;當(dāng)時(shí)可得,結(jié)合充分、必要條件的定義即可求解.【詳解】當(dāng)時(shí),,即,則,即;當(dāng)時(shí),,解得.所以“”是“”的充要條件.故選:C2.D【分析】根據(jù)已知求出切線方程,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義得,由切線方程得,從而可得結(jié)論.【詳解】由題可得函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線與軸交于點(diǎn),與軸交于點(diǎn),則切線,即.所以,,,.故選:D.3.BD【分析】根據(jù)題意,由條件可得弦所在的直線方程,然后將轉(zhuǎn)化為圓心到直線的距離關(guān)系,列出方程,代入計(jì)算,即可得到結(jié)果.【詳解】由題意可得弦所在的直線方程為,因?yàn)閳A,圓心,圓,圓心,設(shè)圓心與圓心到直線的距離分別為,因?yàn)?,即,所以,又,即,化?jiǎn)可得,即,解得或.故選:BD4.BC【分析】A選項(xiàng),根據(jù)點(diǎn)在圓的內(nèi)部得到不等式,求出,利用垂徑定理得到,而,從而得到方程,求出;B選項(xiàng),在A選項(xiàng)基礎(chǔ)上得到,結(jié)合求出直線的斜率和傾斜角;C選項(xiàng),假設(shè)存在,結(jié)合滿足要求,故C正確;D選項(xiàng),由三角形面積公式和相交弦定理得到D錯(cuò)誤.【詳解】A.因?yàn)辄c(diǎn)在圓的內(nèi)部,所以,解得.設(shè)點(diǎn)到直線的距離為,則,其中為定值,所以當(dāng)時(shí),最大,AB最?。謭A心,所以,所以,解得,A錯(cuò)誤.B.由選項(xiàng)可知,當(dāng)AB=4時(shí),直線,而,所以,所以直線的傾斜角為,B正確.C.假設(shè)存在直線使得,則此時(shí)點(diǎn)到直線的距離為,滿足要求,所以假設(shè)成立,C正確.D.由三角形面積公式得,
因?yàn)橄乙欢ń?jīng)過點(diǎn),設(shè)直線與圓相交于點(diǎn),因?yàn)?,所以∽,故,故,因?yàn)?,所以,所以,?dāng),即時(shí)等號(hào)成立,故D錯(cuò)誤.故選:BC.5.或(寫出一個(gè)即可)【分析】由條件可設(shè)直線方程為,結(jié)合條件列方程求即可得結(jié)論.【詳解】因?yàn)榍芯€的方向向量為,所以切線的斜率為,故可設(shè)切線方程為,因?yàn)橹本€與圓相切,又圓的圓心坐標(biāo)為,半徑為,圓心到直線的距離為,所以,所以或,所以與圓相切且方向向量為的直線為或,故答案為:或(寫出一個(gè)即可).6.或【分析】設(shè)出動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo),由求得其軌跡方程,由題意知,只需使圓心到直線的距離等于1即可.【詳解】設(shè)點(diǎn),由可得:,兩邊平方整理得:,即點(diǎn)的軌跡是圓,圓心在原點(diǎn),半徑為2.若該圓上有且只有3個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1,則圓心到直線的距離,解得.故答案為:或.規(guī)律方法:解決直線方程問題的三個(gè)注意點(diǎn)(1)利用A1B2-A2B1=0后,要注意代入檢驗(yàn),排除兩條直線重合的可能性.(2)要注意直線方程每種形式的局限性.(3)討論兩直線的位置關(guān)系時(shí),要注意直線的斜率是否存在.【考點(diǎn)二】圓的方程核心梳理:1.圓的標(biāo)準(zhǔn)方程當(dāng)圓心為(a,b),半徑為r時(shí),其標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-a)2+(y-b)2=r2.2.圓的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,其中D2+E2-4F>0,表示以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(D,2),-\f(E,2)))為圓心,eq\f(\r(D2+E2-4F),2)為半徑的圓.一、單選題1.(2024·廣西來賓·模擬預(yù)測(cè))一動(dòng)圓與圓外切,同時(shí)與圓內(nèi)切,則動(dòng)圓圓心的軌跡方程為(
)A. B.C. D.2.(2024·廣東·一模)過,,三點(diǎn)的圓與軸交于,兩點(diǎn),則(
)A.3 B.4 C.8 D.6二、多選題3.(22-23高二上·廣東深圳·期末)已知是圓心為,半徑為2的圓上一動(dòng)點(diǎn),是圓所在平面上一定點(diǎn),設(shè)().若線段的垂直平分線與直線交于點(diǎn),記動(dòng)點(diǎn)的軌跡為,則(
)A.當(dāng)時(shí),為橢圓 B.當(dāng)時(shí),為雙曲線C.當(dāng)時(shí),為雙曲線一支 D.當(dāng)且越大時(shí),的離心率越大4.(2024·湖南邵陽·二模)已知復(fù)數(shù)滿足:(其中為虛數(shù)單位),則下列說法正確的有(
)A. B.C.的最小值為 D.的最大值為三、填空題5.(2024·廣東佛山·二模)在平面直角坐標(biāo)系中,已知,,,則的外接圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.6.(23-24高三上·浙江溫州·期末)已知圓與直線交于A,B兩點(diǎn),則經(jīng)過點(diǎn)A,B,的圓的方程為.參考答案:題號(hào)1234答案CDABDBC1.C【分析】計(jì)算兩個(gè)已知圓的圓心和半徑,根據(jù)圓的位置關(guān)系得到動(dòng)圓圓心到兩已知圓圓心距離和為定值,結(jié)合橢圓的定義即可得到結(jié)果.【詳解】圓可化為,圓心,半徑為.圓可化為,圓心,半徑為.設(shè)動(dòng)圓圓心為點(diǎn),半徑為,圓與圓外切于點(diǎn),圓與圓內(nèi)切于點(diǎn),如圖所示:由題意得,三點(diǎn)共線,三點(diǎn)共線,,,∴,∴點(diǎn)的軌跡為以為焦點(diǎn)的橢圓,且,,∴,∴點(diǎn)的軌跡方程為.故選:C.2.D【分析】設(shè)圓的方程為,代入坐標(biāo)得的值,即可得圓的方程,再令,即可求得與軸相交弦長(zhǎng).【詳解】設(shè)圓的方程為,代入點(diǎn),,,則,解得,可得,整理得符合題意,所以圓的方程為,令,可得,解得,所以.故選:D.3.ABD【分析】根據(jù)題意,由線段垂直平分線的性質(zhì)可得,結(jié)合選項(xiàng),判斷點(diǎn)B與圓的位置關(guān)系,結(jié)合橢圓、雙曲線的定義以及其幾何性質(zhì),依次判斷選項(xiàng)即可.【詳解】A:由題意知,點(diǎn)A、B為定點(diǎn),,當(dāng)時(shí),點(diǎn)B在圓內(nèi),由線段垂直平分線的性質(zhì)知,,所以,由橢圓的定義知,點(diǎn)M的軌跡為橢圓,故A正確;B:當(dāng)時(shí),點(diǎn)B在圓外,不妨設(shè)點(diǎn)B在點(diǎn)A的右邊,由線段垂直平分線的性質(zhì)知,,所以;同理,若點(diǎn)B在點(diǎn)A的左邊,有,所以,由雙曲線的定義知,點(diǎn)M的軌跡為雙曲線,故B正確;C:由選項(xiàng)B的分析,可知C錯(cuò)誤;D:由選項(xiàng)A知,當(dāng)時(shí),點(diǎn)M的軌跡是以A、B為焦點(diǎn)的橢圓,且,焦距為t,若t增大,則半焦距c增大,所以離心率隨之增大;由選項(xiàng)B知,當(dāng)時(shí),點(diǎn)M的軌跡是以A、B為焦點(diǎn)的雙曲線,且,焦距為t,若t增大,則半焦距c增大,所以離心率隨之增大;所以當(dāng)且越大時(shí),E的離心率越大,故D正確.故選:ABD.4.BC【分析】設(shè),,根據(jù)已知條件求出兩個(gè)復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軌跡,從而依次計(jì)算可得正確答案.【詳解】設(shè),則,即,它表示以原點(diǎn)為圓心,半徑為1的圓;設(shè),則由,得,即,它表示一條直線;對(duì)于選項(xiàng)A:,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)于選項(xiàng)B:,故選項(xiàng)B正確;對(duì)于選項(xiàng)C和D:表示圓上點(diǎn)與直線上點(diǎn)的連線段的長(zhǎng)度,該距離最小為圓心到直線距離減去圓的半徑,即為;該距離無最大值(直線上的點(diǎn)可離圓上的點(diǎn)無窮遠(yuǎn));故選:BC.5.;【分析】利用待定系數(shù)法,結(jié)合配方法即可得解.【詳解】依題意,設(shè)的外接圓的一般方程為,則,解得,所以所求圓的一般方程為,則其標(biāo)準(zhǔn)方程為.故答案為:.6.【分析】設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,直線方程與圓的方程聯(lián)立求出【詳解】設(shè)Ax由解得,可得,設(shè)經(jīng)過點(diǎn)A,B,的圓的方程為,所以,解得,即,可得.故答案為:.規(guī)律方法:解決圓的方程問題一般有兩種方法(1)幾何法:通過研究圓的性質(zhì)、直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系,進(jìn)而求得圓的基本量和方程.(2)代數(shù)法:即用待定系數(shù)法先設(shè)出圓的方程,再由條件求得各系數(shù).【考點(diǎn)三】直線、圓的位置關(guān)系核心梳理:1.直線與圓的位置關(guān)系:相交、相切和相離.其判斷方法為:(1)點(diǎn)線距離法.(2)判別式法:設(shè)圓C:(x-a)2+(y-b)2=r2,直線l:Ax+By+C=0(A2+B2≠0),聯(lián)立方程組eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Ax+By+C=0,,x-a2+y-b2=r2,))消去y,得到關(guān)于x的一元二次方程,其根的判別式為Δ,則直線與圓相離?Δ<0,直線與圓相切?Δ=0,直線與圓相交?Δ>0.2.圓與圓的位置關(guān)系,即內(nèi)含、內(nèi)切、相交、外切、外離.一、單選題1.(2024·山東濟(jì)南·一模)與拋物線和圓都相切的直線的條數(shù)為(
)A.0 B.1 C.2 D.32.(2023·湖南永州·一模)在平面直角坐標(biāo)系中,過直線上一點(diǎn)作圓的兩條切線,切點(diǎn)分別為,則的最大值為(
)A. B. C. D.二、多選題3.(2024·安徽合肥·二模)已知圓,圓,則(
)A.兩圓的圓心距的最小值為1B.若圓與圓相切,則C.若圓與圓恰有兩條公切線,則D.若圓與圓相交,則公共弦長(zhǎng)的最大值為24.(2024·安徽·二模)已知雙曲線:(,)左右焦點(diǎn)分別為,,.經(jīng)過的直線與的左右兩支分別交于,,且為等邊三角形,則(
)A.雙曲線的方程為B.的面積為C.以為直徑的圓與以實(shí)軸為直徑的圓相交D.以為直徑的圓與以實(shí)軸為直徑的圓相切三、填空題5.(2024·福建漳州·一模)過點(diǎn)作圓:的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,,若直線與圓:相切,則.6.(2023·河南·模擬預(yù)測(cè))圓與x軸交于A,B兩點(diǎn)(A在B的左側(cè)),點(diǎn)N滿足,直線與圓M和點(diǎn)N的軌跡同時(shí)相切,則直線l的斜率為.參考答案:題號(hào)1234答案DAADBD1.D【分析】設(shè)出切點(diǎn)坐標(biāo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出拋物線的切線方程,再由圓的切線性質(zhì)列式計(jì)算即得.【詳解】設(shè)直線與拋物線相切的切點(diǎn)坐標(biāo)為,由,求導(dǎo)得,因此拋物線在點(diǎn)處的切線方程為,即,依題意,此切線與圓相切,于是,解得或,所以所求切線條數(shù)為3.故選:D2.A【分析】由題意圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,如圖,又,所以,又由圓心到直線的距離可求出的最小值,進(jìn)而求解.【詳解】如下圖所示:
由題意圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,,又因?yàn)?,所以,所以,又圓心到直線的距離為,所以,所以不妨設(shè),則,又因?yàn)樵趩握{(diào)遞增,所以當(dāng)且僅當(dāng)即,即當(dāng)且僅當(dāng)直線垂直已知直線時(shí),有最大值.故選:A.3.AD【分析】根據(jù)兩點(diǎn)的距離公式,算出兩圓的圓心距,從而判斷出A項(xiàng)的正誤;根據(jù)兩圓相切、相交的性質(zhì),列式算出的取值范圍,判斷出B,C兩項(xiàng)的正誤;當(dāng)圓的圓心在兩圓的公共弦上時(shí),公共弦長(zhǎng)有最大值,從而判斷出D項(xiàng)的正誤.【詳解】根據(jù)題意,可得圓的圓心為,半徑,圓的圓心為,半徑.對(duì)于A,因?yàn)閮蓤A的圓心距,所以A項(xiàng)正確;對(duì)于B,兩圓內(nèi)切時(shí),圓心距,即,解得.兩圓外切時(shí),圓心距,即,解得.綜上所述,若兩圓相切,則或,故B項(xiàng)不正確;對(duì)于C,若圓與圓恰有兩條公切線,則兩圓相交,,即,可得,解得且,故C項(xiàng)不正確;對(duì)于D,若圓與圓相交,則當(dāng)圓的圓心在公共弦上時(shí),公共弦長(zhǎng)等于,達(dá)到最大值,因此,兩圓相交時(shí),公共弦長(zhǎng)的最大值為2,故D項(xiàng)正確.故選:AD.4.BD【分析】根據(jù)雙曲線定義結(jié)合為等邊三角形得,,由余弦定理得,進(jìn)而求出方程為判斷選項(xiàng)A;求出判斷選項(xiàng)B;利用兩圓相切的幾何意義可判斷選項(xiàng)C、D.【詳解】由已知得,由雙曲線定義知:,因?yàn)?,所以,故,,在中,由余弦定理得:,解得:,所以,方程為,A錯(cuò)誤.的面積為,B正確.取的中點(diǎn),,兩圓內(nèi)切,故C錯(cuò)誤.取的中點(diǎn),則,兩圓外切,故D正確.故選:BD5.81【分析】由題意可知點(diǎn)在以為直徑的圓上,結(jié)合兩圓相交可得直線的方程為,再根據(jù)直線與圓相切列式求解.【詳解】圓:的圓心為O0,0,半徑;圓:的圓心為,半徑;由題意可知:,可知點(diǎn)在以為直徑的圓上,以為直徑的圓為,整理得,結(jié)合圓:,兩圓方程作差,可得直線的方程為,即,若直線與圓:相切,則,整理得.故答案為:81.6.【分析】求出A、B坐標(biāo),設(shè)N(x,y),求出N的軌跡圓E的方程,作出圖象,利用圓的公切線的幾何性質(zhì)即可求其斜率.【詳解】對(duì)于圓,令,得,解得或,則,.設(shè),∵,∴,則,整理得,則點(diǎn)N的軌跡是圓心為,半徑為的圓.又圓M的方程為,則圓M的圓心為,半徑為.∵,∴兩圓相交,設(shè)直線l與圓M和點(diǎn)N軌跡圓E切點(diǎn)分別為C,D,連接CM,DE,過M作DE的垂線,垂足為點(diǎn)F,則四邊形CDFM為矩形,∵,,∴,則,則兩圓公切線CD的斜率即為直線FM的斜率為.故答案為:.規(guī)律方法:直線與圓相切問題的解題策略當(dāng)直線與圓相切時(shí),利用“切線與過切點(diǎn)的半徑垂直,圓心到切線的距離等于半徑”建立關(guān)于切線斜率的等式,所以求切線方程時(shí)主要選擇點(diǎn)斜式.過圓外一點(diǎn)求解切線段長(zhǎng)的問題,可先求出圓心到圓外一點(diǎn)的距離,再結(jié)合半徑利用勾股定理計(jì)算.專題精練專題精練一、單選題1.(2024·河南洛陽·模擬預(yù)測(cè))“”是“直線與直線平行”的(
)A.充分不必要條件 B.必要不充分條件C.充要條件 D.既不充分也不必要條件2.(2024·福建廈門·二模)在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)在直線上.若向量,則在上的投影向量為(
)A. B. C. D.3.(23-24高三下·內(nèi)蒙古赤峰·開學(xué)考試)若雙曲線的實(shí)軸長(zhǎng)為2,離心率為,則雙曲線的左焦點(diǎn)到一條漸近線的距離為(
)A. B. C.1 D.24.(2024·遼寧大連·一模)過點(diǎn)和,且圓心在x軸上的圓的方程為(
)A. B.C. D.5.(2024·江西·模擬預(yù)測(cè))若點(diǎn)在圓的外部,則a的取值范圍為(
)A. B. C. D.6.(2023·北京房山·一模)已知直線與圓相交于M,N兩點(diǎn).則的最小值為(
)A. B. C.4 D.67.(2023·湖北·二模)已知?jiǎng)又本€l的方程為,,,O為坐標(biāo)原點(diǎn),過點(diǎn)O作直線l的垂線,垂足為Q,則線段PQ長(zhǎng)度的取值范圍為(
)A. B. C. D.8.(2024·安徽合肥·一模)已知直線與交于兩點(diǎn),設(shè)弦的中點(diǎn)為為坐標(biāo)原點(diǎn),則的取值范圍為(
)A. B.C. D.二、多選題9.(22-23高二上·湖北武漢·期末)設(shè)圓,直線為上的動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)作圓的兩條切線,切點(diǎn)為為圓上任意兩點(diǎn),則下列說法中正確的有(
)A.的取值范圍為B.四邊形面積的最大值為C.滿足的點(diǎn)有兩個(gè)D.的面積最大值為10.(23-24高三上·河北衡水·階段練習(xí))已知直線和圓,則(
)A.直線過定點(diǎn)B.直線與圓有兩個(gè)交點(diǎn)C.存在直線與直線垂直D.直線被圓截得的最短弦長(zhǎng)為11.(2024·廣東汕頭·一模)如圖,是連接河岸與的一座古橋,因保護(hù)古跡與發(fā)展的需要,現(xiàn)規(guī)劃建一座新橋,同時(shí)設(shè)立一個(gè)圓形保護(hù)區(qū).規(guī)劃要求:①新橋與河岸垂直;②保護(hù)區(qū)的邊界為一個(gè)圓,該圓與相切,且圓心在線段上;③古橋兩端和到該圓上任意一點(diǎn)的距離均不少于.經(jīng)測(cè)量,點(diǎn)分別位于點(diǎn)正北方向?正東方向處,.根據(jù)圖中所給的平面直角坐標(biāo)系,下列結(jié)論中,正確的是(
)A.新橋的長(zhǎng)為B.圓心可以在點(diǎn)處C.圓心到點(diǎn)的距離至多為D.當(dāng)長(zhǎng)為時(shí),圓形保護(hù)區(qū)的面積最大三、填空題12.(2023·全國·模擬預(yù)測(cè))已知圓與圓有3條公切線,則的值為.13.(2024·四川·模擬預(yù)測(cè))圓與圓的公共弦長(zhǎng)為.14.(23-24高三下·山東菏澤·階段練習(xí))若曲線上兩個(gè)不同點(diǎn)處的切線重合,則稱這條切線為曲線的“自公切線”,則下列方程對(duì)應(yīng)的曲線中存在“自公切線”的序號(hào)為..四、解答題15.(23-24高二上·江蘇南通·階段練習(xí))已知圓O:(1)過圓外一點(diǎn)引圓的切線,求切線方程;(2)設(shè)點(diǎn)P是直線上的一點(diǎn),過點(diǎn)P作圓的切線,切點(diǎn)是M,求的面積最小值以及此時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo).16.(22-23高二上·云南昆明·期中)已知圓C:和直線l:相切.(1)求圓C半徑;(2)若動(dòng)點(diǎn)M在直線上,過點(diǎn)M引圓C的兩條切線MA、MB,切點(diǎn)分別為A、B.①記四邊形MACB的面積為S,求S的最小值;②證明直線AB恒過定點(diǎn).17.(2024·四川成都·模擬預(yù)測(cè))已知點(diǎn),,點(diǎn)P在以AB為直徑的圓C上運(yùn)動(dòng),軸,垂足為D,點(diǎn)M滿足,點(diǎn)M的軌跡為W,過點(diǎn)的直線l交W于點(diǎn)E、F.(1)求W的方程;(2)若直線l的傾斜角為,求直線l被圓C截得的弦長(zhǎng);(3)設(shè)直線AE,BF的斜率分別為,,證明為定值,并求出該定值.參考答案:題號(hào)12345678910答案DCADACBDACABC題號(hào)11答案AC1.D【分析】求出直線平行的充要條件為,結(jié)合充分條件、必要條件的定義即可得解.【詳解】若,則有,所以或,當(dāng)時(shí),,故,重合;當(dāng)時(shí),,滿足條件,所以“”是“”的既不充分也不必要條件,故選:D.2.C【分析】確定直線的方向向量,結(jié)合數(shù)量積的運(yùn)算判斷出為直線的法向量,結(jié)合投影向量的含義即可求得答案.【詳解】由題意設(shè)直線的方向向量為,則,而,則,即為直線的法向量,又O到直線的距離為,故在上的投影向量為,
故選:C3.A【分析】根據(jù)條件列方程組求出,然后利用點(diǎn)到直線的距離求解即可.【詳解】由已知得,解得,則雙曲線的左焦點(diǎn),一條漸近線,故雙曲線的左焦點(diǎn)到一條漸近線的距離為.故選:A.4.D【分析】借助待定系數(shù)法計(jì)算即可得.【詳解】令該圓圓心為,半徑為,則該圓方程為,則有,解得,故該圓方程為.故選:D.5.A【分析】根據(jù)表示圓得,又利用點(diǎn)在圓外得,從而可得結(jié)果.【詳解】因?yàn)榭苫癁椋瑒t,所以.又點(diǎn)在圓的外部,所以,故,綜上,.故選:A.6.C【分析】先求出圓心和半徑,以及直線的定點(diǎn),利用圓的幾何特征可得到當(dāng)時(shí),最小【詳解】由圓的方程,可知圓心,半徑,直線過定點(diǎn),因?yàn)?,則定點(diǎn)在圓內(nèi),則點(diǎn)和圓心連線的長(zhǎng)度為,當(dāng)圓心到直線距離最大時(shí),弦長(zhǎng)最小,此時(shí),由圓的弦長(zhǎng)公式可得,故選:C7.B【分析】利用萬能公式將直線方程化為,求出過原點(diǎn)與直線垂直的直線方程,進(jìn)而得出點(diǎn)的軌跡為圓心為半徑為3的圓,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到圓的距離即可求解.【詳解】由可得,令,由萬能公式可得,,所以直線的方程為①,由題意可知過原點(diǎn)與直線垂直的直線方程為②,可得,即表示點(diǎn)的軌跡為圓心為半徑為3的圓,于是線段長(zhǎng)度的取值范圍為,因?yàn)?,所以線段PQ長(zhǎng)度的取值范圍為,故選:B.8.D【分析】首先求出圓心坐標(biāo)與半徑,再求出直線過定點(diǎn)坐標(biāo),設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2【詳解】即,則圓心為,半徑,直線,令,解得,即直線恒過定點(diǎn)1,0,又,所以點(diǎn)1,0在圓內(nèi),設(shè)Ax1,y1,B消去整理得,顯然,則,則,所以,,則,則,又直線的斜率不為,所以不過點(diǎn)1,0,所以動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程為(除點(diǎn)1,0外),圓的圓心為,半徑,又,所以,即,即的取值范圍為.故選:D
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵是求出動(dòng)點(diǎn)的軌跡,再求出圓心到原點(diǎn)的距離,最后根據(jù)圓的幾何性質(zhì)計(jì)算可得.9.AC【分析】根據(jù)切線長(zhǎng)公式即可求解A,B,C,根據(jù)三角形的面積公式可求解D.【詳解】圓心到直線的距離,所以,因?yàn)閳A的半徑為,根據(jù)切線長(zhǎng)公式可得,當(dāng)時(shí)取得等號(hào),所以的取值范圍為,A正確;因?yàn)?,所以四邊形的面積等于,四邊形面積的最小值為,故B錯(cuò)誤;因?yàn)椋?,在直角三角形中,,所以,設(shè),因?yàn)?,整理得,則有,所以滿足條件的點(diǎn)有兩個(gè),C正確;因?yàn)樗援?dāng),即,面積有最大值為,此時(shí)四邊形為正方形,則,滿足要求,故D錯(cuò)誤,故選:AC.10.ABC【分析】利用直線方程求定點(diǎn)可判斷選項(xiàng)A;利用直線恒過定點(diǎn)在圓內(nèi)可判斷選項(xiàng)B;利用兩直線的垂直關(guān)系與斜率的關(guān)系判斷選項(xiàng)C;利用弦長(zhǎng)公式可判斷選項(xiàng)D.【詳解】對(duì)A,由可得,,令,即,此時(shí),所以直線l恒過定點(diǎn),A正確;對(duì)B,因?yàn)槎c(diǎn)到圓心的距離為,所以定點(diǎn)在圓內(nèi),所以直線l與圓O相交,B正確;對(duì)C,因?yàn)橹本€的斜率為,所以直線l的斜率為,即,此時(shí)直線l與直線垂直,滿足題意,C正確;對(duì)D,因?yàn)橹本€l恒過定點(diǎn),圓心到直線l的最大距離為,此時(shí)直線l被圓O截得的弦長(zhǎng)最短為,D錯(cuò)誤;故選:ABC.11.AC【分析】根據(jù)給定條件,求出直線的方程,聯(lián)立求出點(diǎn)的坐標(biāo)判斷A;設(shè),由題意列出不等式組,再結(jié)合代換求得的范圍,判斷BCD.【詳解】如圖,以為軸建立直角坐標(biāo)系,則,,依題意,直線的斜率,直線方程為:,直線的斜率,則直線方程為,由,解得,即,,A正確;設(shè),即,直線的一般方程為,圓的半徑為,顯然,由,得,則,解得,即長(zhǎng)的范圍是,B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng),即長(zhǎng)為時(shí),圓的半徑最大,圓形保護(hù)區(qū)的面積最大,D錯(cuò)誤.故選:AC【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:某些實(shí)際應(yīng)用問題,由題意建立平面直角坐標(biāo)系,利用坐標(biāo)法求解是解題的關(guān)鍵.12.【分析】根據(jù)兩圓外切求解可得.【詳解】由題可得,圓,圓心為,半徑為2;圓,圓心為,半徑為1.因?yàn)閮蓤A有3條公切線,所以兩圓外切,故圓心距,解得.故答案為:13.【分析】將兩個(gè)圓的方程作差可得公共弦所在的直線,再求出到直線的的距離,則公共弦長(zhǎng)為,即可得出答案.【詳解】將兩個(gè)圓的方程作差得:,即公共弦所在的直線為,又知,,則到直線的的距離為:,所以公共弦長(zhǎng)為,故答案為:.14.①②④【分析】①在和處的切線都是,故有“自公切線”;②此函數(shù)為周期函數(shù),
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