資源簡介 中小學教育資源及組卷應用平臺第二章 直線與圓的方程一、選擇題1.以點A(1,﹣2),B(3,4)為直徑端點的圓的方程是( )A.(x﹣2)2+(y+1)2=10 B.(x﹣2)2+(y﹣1)2C.(x﹣2)2+(y+1)2 D.(x﹣2)2+(y﹣1)2=102.過點M(﹣2,a),N(a,4)的直線的斜率為,則|MN|=( )A.10 B.180 C.6 D.63.過點(0,1)的直線中,被圓x2+y2﹣2x+4y=0截得的弦長最長時的直線方程是( )A.y=﹣3x+1 B.y=3x+1 C.y=﹣3(x﹣1) D.y=3(x﹣1)4.已知直線l1:2x+(m+5)y﹣4=0與直線l2:(m+3)x+4y+3m﹣1=0互相平行,則實數m的值為( )A.﹣3 B.﹣1 C.﹣7 D.﹣1或﹣75.若直線mx+ny+3=0在x軸上的截距為,且它的傾斜角是直線x﹣y=3的傾斜角的2倍,則( )A.m,n=1 B.m,n=﹣3C.m,n=﹣3 D.m,n=16.已知A(﹣2,0),B(0,2);C是圓上x2+y2﹣2x=0上任意一點,則△ABC的面積的最大值是( )A.3 B.3 C.6 D.47.已知點M(a,b)(ab≠0),是圓x2+y2=1內一點,直線m是以M為中點的弦所在的直線,直線l的方程是ax+by=1,則( )A.l∥m且l與圓相交 B.l⊥m且l與圓相切C.l∥m且l與圓相離 D.l⊥m且l與圓相離8.設m∈R,過定點A的動直線x+my+m=0和過定點B的動直線mx﹣y﹣m+2=0交于點P,則|PA|+|PB|的最大值( )A.16 B.4 C. D.29.已知圓C1:(x﹣2)2+(y﹣3)2=1.圓C2:(x﹣3)2+(y﹣4)2=9,M、N分別是圓C1、C2上的動點,P為x軸上的動點,則|PM|+|PN|的最小值為( )A.54 B.1 C.6﹣2 D.10.設P是直線y=2上的動點,若圓O:x2+y2=4上存在點Q,使得∠OPQ=45°,則該點P的橫坐標x0的取值范圍是( )A.[﹣1,2] B.[0,2] C.[﹣2,2] D.[﹣4,4]11.在等腰直角三角形ABC中,AB=AC=4,點P是邊上異于A,B的一點.光線從點P出發,經BC,CA反射后又回到點P(如圖).若光線QR經過△ABC的重心,則AP等于( )A.2 B.1 C. D.12.已知圓C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0,直線l:3x﹣4y+3=0,圓上到直線l的距離為1的點有( )A.1個 B.2個 C.3個 D.4個二、填空題13.若過點P(1﹣a,1+a)和Q(3,2a)的直線的傾斜角α為鈍角,則實數a的取值范圍為 .14.若直線y=kx+3與圓x2+y2=1相切,則k= .15.已知△ABC中,A(﹣3,0),B(3,0),若BC邊的中線長為2,則頂點C的軌跡方程為 .16.在矩形ABCD中,已知A(﹣4,4),D(5,7),其對角線的交點E在第一象限內,且與y軸的距離為1,動點P(x,y)沿邊BC運動,則的取值范圍是 .三、解答題17.已知直線l1經過點A(0,1),直線l2經過點B(5,0),l1∥l2,且l1與l2間的距離為5,求l1,l2的方程.18.已知直線m經過點P(﹣3,),被圓O:x2+y2=25所截得的弦長為8,(1)求此弦所在的直線方程;(2)求過點P的最短弦和最長弦所在直線的方程.19.為了綠化城市,準備在如圖所示的區域內修建一個矩形PQRC的草坪,且PQ∥BC,RQ⊥BC,另外△AEF的內部有一文物保護區.AB=100m,BC=80m,AE=30m,AF=20m.(1)求直線EF的方程.(2)應如何設計才能使草坪的占地面積最大?20.在平面直角坐標系xOy中,已知圓C1:(x+3)2+y2=4和圓C2:(x﹣4)2+(y﹣4)2=4.(1)若直線l過點A(4,﹣1),且被圓C1截得的弦長為,求直線l的方程;(2)是否存在一個定點P,使過P點有無數條直線l與圓C1和圓C2都相交,且l被兩圓截得的弦長相等,若存在,求點P的坐標;若不存在,請說明理由.第二章 直線與圓的方程參考答案與試題解析一、選擇題1.以點A(1,﹣2),B(3,4)為直徑端點的圓的方程是( )A.(x﹣2)2+(y+1)2=10 B.(x﹣2)2+(y﹣1)2C.(x﹣2)2+(y+1)2 D.(x﹣2)2+(y﹣1)2=10【答案】D【分析】求出圓心坐標和半徑,即可求出圓的標準方程.【解答】解:圓心為AB的中點C(2,1),半徑r|AB|,即圓的標準方程為(x﹣2)2+(y﹣1)2=10,故選:D.【點評】本題主要考查圓的標準方程,求出圓心坐標和半徑是解決本題的關鍵,是基礎題.2.過點M(﹣2,a),N(a,4)的直線的斜率為,則|MN|=( )A.10 B.180 C.6 D.6【答案】D【分析】根據直線MN的斜率求出a的值,再計算|MN|的值.【解答】解:∵過點M(﹣2,a),N(a,4)的直線斜率為k,解得a=10;∴|MN|6.故選:D.【點評】本題考查了直線斜率的公式與應用問題,也考查了兩點間距離公式的應用問題,是基礎題.3.過點(0,1)的直線中,被圓x2+y2﹣2x+4y=0截得的弦長最長時的直線方程是( )A.y=﹣3x+1 B.y=3x+1 C.y=﹣3(x﹣1) D.y=3(x﹣1)【答案】A【分析】過點(0,1)的直線中,被圓x2+y2﹣2x+4y=0截得的弦長最長時,即截得的弦長為直徑,可得該直線過圓心,故把圓的方程化為標準方程,得出圓心的坐標,再由已知的點(0,1),寫出直線的兩點式方程,整理后即可得到正確的選項.【解答】解:把圓的方程化為標準方程得:(x﹣1)2+(y+2)2=5,∴圓心坐標為(1,﹣2),由題意得:過(0,1)的直線中,被圓截得的弦長最長時,即截得的弦長為圓的直徑,∴該直線過圓心(1,﹣2),則該直線的方程為:y﹣1(x﹣0),即y=﹣3x+1.故選:A.【點評】此題考查了直線與圓相交的性質,涉及的知識有:圓的標準方程,直徑為圓中最長的弦,以及直線的兩點式方程,其中得出所求直線過圓心是解本題的關鍵.4.已知直線l1:2x+(m+5)y﹣4=0與直線l2:(m+3)x+4y+3m﹣1=0互相平行,則實數m的值為( )A.﹣3 B.﹣1 C.﹣7 D.﹣1或﹣7【答案】C【分析】利用兩條直線平行的條件,求出m的值,再進行驗證即可.【解答】解:因為兩條直線平行,則有2×4=(m+5)(m+3),解得m=﹣7或m=﹣1,當m=﹣1時,兩條直線重合,不符合題意;當m=﹣7時,兩條直線平行,符合題意.所以m=﹣7.故選:C.【點評】本題考查了兩條直線平行的應用,考查了邏輯推理能力與運算能力,屬于基礎題.5.若直線mx+ny+3=0在x軸上的截距為,且它的傾斜角是直線x﹣y=3的傾斜角的2倍,則( )A.m,n=1 B.m,n=﹣3C.m,n=﹣3 D.m,n=1【答案】A【分析】對于直線mx+ny+3=0,令y=0求出x的值,即為直線在x軸上的截距,根據截距為求出m的值,再由已知直線的斜率求出傾斜角,確定出所求直線的傾斜角,求出所求直線的斜率,即可求出n的值.【解答】解:對于直線mx+ny+3=0,令y=0,得到x,即,解得:m∵x﹣y=3斜率為,則其傾斜角為60°,∴直線mx+ny+3=0的傾斜角為120°,即斜率為,∴,即n=1,故選:A.【點評】此題考查了直線的傾斜角,以及直線的截距式方程,熟練掌握傾斜角與斜率的關系是解本題的關鍵.6.已知A(﹣2,0),B(0,2);C是圓上x2+y2﹣2x=0上任意一點,則△ABC的面積的最大值是( )A.3 B.3 C.6 D.4【答案】A【分析】當C到AB距離最大時,△ABC的面積取到最大值,由于點C是圓上的動點,根據圖形可知C到AB距離最大,為圓心到直線的距離加上半徑,故可求.【解答】解:由題意,當C到AB距離最大時,△ABC的面積取到最大值由 x2+y2﹣2x=0可得(x﹣1)2+y2=1,知圓心為M (1,0),半徑為1,直線AB的方程為x﹣y+2=0圓心M到直線AB的距離為d故C點到AB的距離最大為又AB距離為,所以三角形ABC的最大值為故選:A.【點評】本題的考點是圓方程的綜合應用,主要考查圓的標準方程,考查三角形的面積,關鍵是利用當C到AB距離最大時,△ABC的面積取到最大值7.已知點M(a,b)(ab≠0),是圓x2+y2=1內一點,直線m是以M為中點的弦所在的直線,直線l的方程是ax+by=1,則( )A.l∥m且l與圓相交 B.l⊥m且l與圓相切C.l∥m且l與圓相離 D.l⊥m且l與圓相離【答案】C【分析】由條件求得直線l的斜率,再求出直線m的斜率,可得它們的斜率相等.利用點到直線的距離公式求得圓心C到直線m的距離大于半徑,由此可得l∥m且m與圓c相離.【解答】解:由題意可得a2+b2<1,且CM⊥直線l,故直線l的斜率為直線m的方程是ax+by=1,那么直線m的斜率為,圓心C到直線m的距離d1,故l∥m且m與圓c相離,故選:C.【點評】本題主要考查直線和圓的位置關系,點到直線的距離公式的應用,屬于中檔題.8.設m∈R,過定點A的動直線x+my+m=0和過定點B的動直線mx﹣y﹣m+2=0交于點P,則|PA|+|PB|的最大值( )A.16 B.4 C. D.2【答案】D【分析】由直線方程求出A、B的坐標,結合重要不等式及兩點的距離公式求解即可.【解答】解:已知直線方程為x+my+m=0,則x+m(y+1)=0,令,則,即動直線x+my+m=0過定點(0,﹣1),即A(0,﹣1),已知直線方程為mx﹣y﹣m+2=0,則(x﹣1)m﹣(y﹣2)=0,令,則,即直線mx﹣y﹣m+2=0過定點(1,2),即B(1,2),則,則|PA|2+|PB|2=|AB|2=10,又,則|PA|+|PB|,則|PA|+|PB|的最大值為,故選:D.【點評】本題考查了直線方程,重點考查了重要不等式,屬基礎題.9.已知圓C1:(x﹣2)2+(y﹣3)2=1.圓C2:(x﹣3)2+(y﹣4)2=9,M、N分別是圓C1、C2上的動點,P為x軸上的動點,則|PM|+|PN|的最小值為( )A.54 B.1 C.6﹣2 D.【答案】A【分析】先轉化成到圓心的距離,求最小,再求已知最小.【解答】解:兩圓的圓心均在第一象限,圓C1(2,3),半徑為1,圓C2(3,4),半徑為3.作點C 1關于x軸的對稱點C'1(2,﹣3),則(|PC 1|+|PC 2|)min=|C′1C2|=5,所以(|PM|+|PN|)min=5.故選:A.【點評】本題考查圓與圓的位置關系,屬于中等題.10.設P是直線y=2上的動點,若圓O:x2+y2=4上存在點Q,使得∠OPQ=45°,則該點P的橫坐標x0的取值范圍是( )A.[﹣1,2] B.[0,2] C.[﹣2,2] D.[﹣4,4]【答案】C【分析】根據題意,設直線y=2與y軸的交點為M,假設圓O:x2+y2=4上存在點Q,使得∠OPQ=45°,由正弦定理可得,即|OP|=2sin∠PQO,分析可得|OP|≤2,由勾股定理可得|MP|2,結合M的坐標分析可得答案.【解答】解:根據題意,設直線y=2與y軸的交點為M,即M的坐標為(0,2),假設圓O:x2+y2=4上存在點Q,使得∠OPQ=45°,則Q不在直線OP上,在△OPQ中,OQ=2,∠OPQ=45°,則,即|OP|=2sin∠PQO,又由∠PQO≤90°,則|OP|≤2,又由|OM|=2,則|MP|2,又由M的坐標為(0,2),則P的橫坐標x0的取值范圍為[﹣2,2];故選:C.【點評】本題考查直線與圓的方程的應用以及直線與圓的位置關系,涉及正弦定理的應用,屬于基礎題.11.在等腰直角三角形ABC中,AB=AC=4,點P是邊上異于A,B的一點.光線從點P出發,經BC,CA反射后又回到點P(如圖).若光線QR經過△ABC的重心,則AP等于( )A.2 B.1 C. D.【答案】D【分析】建立坐標系,設點P的坐標,可得P關于直線BC的對稱點P1的坐標,和P關于y軸的對稱點P2的坐標,由P1,Q,R,P2四點共線可得直線的方程,由于過△ABC的重心,代入可得關于a的方程,解之可得P的坐標,進而可得AP的值.【解答】解:以A為原點,AB為x軸,AC為y軸建立直角坐標系如圖所示.則A(0,0),B(4,0),C(0,4).設△ABC的重心為D,則D點坐標為,設P點坐標為(m,0),則P點關于y軸對稱點P1為(﹣m,0),因為直線BC方程為x+y﹣4=0,所以P點關于BC的對稱點P2為(4,4﹣m),根據光線反射原理,P1,P2均在QR所在直線上,∴,即,解得,或m=0.當m=0時,P點與A點重合,故舍去.∴.故選:D.【點評】本題考查直線與點的對稱問題,涉及直線方程的求解以及光的反射原理的應用,屬中檔題.12.已知圓C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0,直線l:3x﹣4y+3=0,圓上到直線l的距離為1的點有( )A.1個 B.2個 C.3個 D.4個【答案】C【分析】圓C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0化為標準方程為:(x﹣2)2+(y﹣1)2=4,求出圓心坐標與半徑,求出圓心到直線l:3x﹣4y+3=0的距離,即可知結論.【解答】解:圓C:x2+y2﹣4x﹣2y+1=0化為標準方程為:(x﹣2)2+(y﹣1)2=4∴C(2,1),r=2∴圓心到直線l:3x﹣4y+3=0的距離為:∴圓上到直線l的距離為1的點有3個故選:C.【點評】本題以直線與圓為載體,考查圓的標準方程,考查點到直線的距離,關鍵是求出圓心到直線l:3x﹣4y+3=0的距離,屬于基礎題.二、填空題13.若過點P(1﹣a,1+a)和Q(3,2a)的直線的傾斜角α為鈍角,則實數a的取值范圍為 (﹣2,1) .【答案】見試題解答內容【分析】由直線的傾斜角α為鈍角,能得出直線的斜率小于0,解不等式求出實數a的取值范圍.【解答】解:∵過點P(1﹣a,1+a)和Q(3,2a)的直線的傾斜角α為鈍角,∴直線的斜率小于0,即 0,即 0,解得﹣2<a<1,故答案為 (﹣2,1).【點評】本題考查直線的斜率公式及直線的傾斜角與斜率的關系.14.若直線y=kx+3與圓x2+y2=1相切,則k= ±2 .【答案】見試題解答內容【分析】聯立方程組消y的x的一元二次方程,由Δ=0解方程可得.【解答】解:聯立消去y并整理得(k2+1)x2+6kx+8=0,由直線y=kx+3與圓x2+y2=1相切可得Δ=36k2﹣32(k2+1)=0,解得k=±2故答案為:±2【點評】本題考查直線與圓的位置關系,屬基礎題.15.已知△ABC中,A(﹣3,0),B(3,0),若BC邊的中線長為2,則頂點C的軌跡方程為 (x+9)2+y2=16(y≠0) .【答案】(x+9)2+y2=16(y≠0)【分析】設出C的坐標,求出BC的中點坐標,利用BC邊的中線長為2,列出方程求解即可得頂點C的軌跡方程.【解答】解:△ABC中,A(﹣3,0),B(3,0),設C(x,y),則BC的中點(,),BC邊的中線長為2,可得:,即(x+9)2+y2=16,除去與x軸的交點.故頂點C的軌跡方程為(x+9)2+y2=16(y≠0).故答案為:(x+9)2+y2=16(y≠0).【點評】本題考查橢圓的定義、標準方程,以及簡單性質的應用.解題的易錯點:最后不檢驗滿足方程的點是否都在曲線上.16.在矩形ABCD中,已知A(﹣4,4),D(5,7),其對角線的交點E在第一象限內,且與y軸的距離為1,動點P(x,y)沿邊BC運動,則的取值范圍是 (﹣∞,]∪[,+∞) .【答案】(﹣∞,]∪[,+∞).【分析】如圖所示,設E(1,a).點E是線段AC的中點,利用中點坐標公式可得C(6,2a﹣4).利用AD⊥DC,可得 0,解得a=4.可得C.設 k,利用k≥kOC,或k≤kOB,即可得出.【解答】解:∵在矩形ABCD中,已知A(﹣4,4),D(5,7),其對角線的交點E在第一象限內,且與y軸的距離為1,動點P(x,y)沿邊BC運動,如圖所示,設E(1,a).∵點E是線段AC的中點,∴,求得,∴點C( 6,2a﹣4).∵AD⊥DC,∴ (9,3) (1,2a﹣11)=9+3(2a﹣11)=0,解得a=4.∴C(6,4),E(1,4),∴B(﹣3,1).設k,則k≥kOC,或k≤kOB,∴k,或k.∴的取值范圍是(﹣∞,]∪[,+∞).【點評】本題考查了矩形的性質、中點坐標公式、相互垂直的向量與數量積的關系、斜率計算公式,考查了推理能力與計算能力,屬于中檔題.三、解答題17.已知直線l1經過點A(0,1),直線l2經過點B(5,0),l1∥l2,且l1與l2間的距離為5,求l1,l2的方程.【答案】l1:12x﹣5y+5=0,l2:12x﹣5y﹣60=0;或l1:x=0,l2:x=5.【分析】討論直線l1,l2的斜率存在時,設直線的斜率為k,根據兩平行線間的距離求得l1、l2的方程;當l1,l2的斜率不存在時,根據兩平行線間的距離求得l1、l2的方程.【解答】解:若直線l1,l2的斜率存在,設直線的斜率為k,由斜截式得l1的方程為y=kx+1,即kx﹣y+1=0;由點斜式可得l2的方程為y=k(x﹣5),即kx﹣y﹣5k=0;因為直線l1過點A(0,1),則點A到直線l2的距離d5,所以25k2+10k+1=25k2+25,解得k;所以l1的方程為12x﹣5y+5=0,l2的方程為12x﹣5y﹣60=0;若l1,l2的斜率不存在,則l1的方程為x=0,l2的方程為x=5,它們之間的距離為5,同樣滿足條件;綜上所述,滿足條件的直線方程有兩組:l1:12x﹣5y+5=0,l2:12x﹣5y﹣60=0;或l1:x=0,l2:x=5.【點評】本題考查了直線方程以及平行線間的距離應用問題,是中檔題.18.已知直線m經過點P(﹣3,),被圓O:x2+y2=25所截得的弦長為8,(1)求此弦所在的直線方程;(2)求過點P的最短弦和最長弦所在直線的方程.【答案】(1)3x+4y+15=0或x=﹣3.(2)x﹣2y=0.【分析】(1)求出圓心到直線m的距離,設出m的方程,通過圓心到直線的距離求出直線的斜率,求此弦所在的直線方程,斜率不存在時判斷是否滿足題意即可;(2)過點P的最短弦就是圓心與P連線垂直的直線,最長弦就是直線經過圓心所在直線的方程.【解答】(12 分)解:(1)由題意易知:圓心O到直線m到的距離為3.設m所在的直線方程為:,即2kx﹣2y+6k﹣3=0.由題意易知:圓心O到直線m到的距離為3,即.解得k此時直線m為:3x+4y+15=0,而直線x=﹣3顯然也符合題意.故直線m為:3x+4y+15=0或x=﹣3.(2)過點P的最短弦就是圓心與P連線垂直的直線,k2,所以,過點P的最短弦所在直線的方程為:,即:4x+2y+15=0;最長弦就是直線經過圓心所在直線,k.所以,過點P的最長弦所在直線的方程為:.即:x﹣2y=0.【點評】本題考查直線與圓的位置關系,直線與圓的方程的綜合應用,考查轉化思想、計算能力.19.為了綠化城市,準備在如圖所示的區域內修建一個矩形PQRC的草坪,且PQ∥BC,RQ⊥BC,另外△AEF的內部有一文物保護區.AB=100m,BC=80m,AE=30m,AF=20m.(1)求直線EF的方程.(2)應如何設計才能使草坪的占地面積最大?【答案】見試題解答內容【分析】(1)建立平面直角坐標系,直線EF過點E(30,0),F(0,20),其方程由截距式可得;(2)點Q在直線EF上,可設點Q(x,20x),矩形PQRC的面積S=(100﹣x) [80﹣(20x)],計算S取最大值時對應的x的值,從而得點Q的坐標即可.【解答】解:(1)建立坐標系如圖所示,在線段EF上任取一點Q,分別向BC,CD作垂線.由題意,直線EF的方程為:;(2)設Q(x,20x),則矩形PQRC的面積為:S=(100﹣x) [80﹣(20x)](其中0≤x≤30);化簡,得Sx2x+6000 (其中0≤x≤30);所以,當x5時,此時y=205,即取點Q(5,)時,S有最大值,最大值為6016m2.【點評】本題考查了直線方程和二次函數模型的應用,利用二次函數的對稱軸求最大值時,要考慮對稱軸是否在定義域內.20.在平面直角坐標系xOy中,已知圓C1:(x+3)2+y2=4和圓C2:(x﹣4)2+(y﹣4)2=4.(1)若直線l過點A(4,﹣1),且被圓C1截得的弦長為,求直線l的方程;(2)是否存在一個定點P,使過P點有無數條直線l與圓C1和圓C2都相交,且l被兩圓截得的弦長相等,若存在,求點P的坐標;若不存在,請說明理由.【答案】(1)y=﹣1或7x+24y﹣4=0;(2)存在,假設存在,設點P的坐標為P(a,b),l的方程為y﹣b=k(x﹣a),因為圓C1和圓C2的半徑相等,被l截得的弦長也相等,所以圓C1和圓C2的半徑相等,到l的距離相等,即,整理得:(14a﹣7)k2﹣(8a+14b﹣32)k+8b﹣16=0,因為k的個數有無數多個,所以解得綜上所述,存在滿足條件的定點P,且點P的坐標為.注:用平面幾何知識可能更簡單.【分析】(1)設直線l的方程為y=k(x﹣4)﹣1,再利用圓C1的圓心到l的距離、半徑、弦長的一半構成的直角三角形求解即可;(2)對于存在性問題,可先假設存在,即假設假設存在,設點P的坐標為P(a,b),再利用圓心C1和圓心C2到l的距離相等,求出a,b的值,若出現矛盾,則說明假設不成立,即不存在;否則存在.【解答】解:(1)由于直線x=4與圓C1不相交,所以直線l的斜率存在.設直線l的方程為y=k(x﹣4)﹣1,圓C1的圓心到l的距離為d,所以d=1.由點到直線l的距離公式得,從而k(24k+7)=0所以k=0或,所以直線l的方程為y=﹣1或7x+24y﹣4=0.(2)假設存在,設點P的坐標為P(a,b),l的方程為y﹣b=k(x﹣a),因為圓C1和圓C2的半徑相等,被l截得的弦長也相等,所以圓C1和圓C2的半徑相等,到l的距離相等,即,整理得:(14a﹣7)k2﹣(8a+14b﹣32)k+8b﹣16=0,因為k的個數有無數多個,所以解得綜上所述,存在滿足條件的定點P,且點P的坐標為.注:用平面幾何知識可能更簡單.【點評】本小題主要考查直線的一般式方程、直線和圓的方程的應用、絕對值方程式的解法、到直線的距離公式等基礎知識,考查運算求解能力,考查數形結合思想、化歸與轉化思想.屬于基礎題.21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)21世紀教育網(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫