直线与圆取值范围 同步讲义--北师大版(2019)数学选必修1(含解析)

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直线与圆取值范围 同步讲义--北师大版(2019)数学选必修1(含解析)

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直线与圆的取值范围
知识点一 圆上动点有关的最值
已知圆,,,,为圆上任一点,设。
求取值范围。 求的范围。
求的范围。 求的范围。
求的范围。 求的范围。
知识点二 直线与圆相交
直线过点且与圆交于两点。
求圆心到直线的距离的最大值。
求的取值范围。
求的最大值。2
知识点三 直线与圆相离
为直线上任一点,过点做圆的两条切线,切点为。(所有的最大(小)值均当时取到)
求的最小值。 求的最小值。
求的最小值。 求的最大值。
求的最小值。
圆的其他定义
【定义一】动点P与两定点A,B所形成的为定值,则点P为圆轨迹,特别是当时点P为以线段AB为直径的圆轨迹,原因是同弦所对的圆周角相等。
【定义二】动点P到两定点A,B的距离,满足,则点P为圆轨迹,该圆名叫阿波罗尼斯圆。
【定义三】动点P与两定点A,B所形成的数量积为定值,若为定点,且,则的轨迹是以中点为圆心,为半径的圆。
【定义四】若为定点,满足,则的轨迹是以中点为圆心,为半径的圆。
【定义五】若为定点,满足,则的轨迹还是圆。
直线与圆的最值练习
【题型一】 斜率,倾斜角的范围
【例1】已知点和在直线的两侧,则直线的倾斜角的范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】因为点和在直线的两侧,所以,解得,所以,设直线倾斜角为,所以,所以,所以.
故选:B
【例2】过点的直线的倾斜角的范围是,则实数的取值范围是( ).
A. B. C.或 D.
【详解】当时,直线的倾斜角为,满足题意;
当时,直线的斜率为或,
所以或,所以或.
综合得实数的取值范围是.
故选:D.
变式1经过点作直线,若直线与连接两点的线段总有公共点,则的倾斜角的取值范围是______;的斜率的取值范围是_______.
变式2已知两点,,已知,求直线的倾斜角的范围.
【题型二】 直线型
【例3】已知点是圆上的动点,则的最大值为( )
B. C.6 D.5
【答案】A
【解析】由,令,则,
所以当时,的最大值为.
故选:A
变式3 已知点是圆:上的一动点,若圆经过点,则的最大值与最小值之和为( )
A.4 B. C. D.
【题型三】求线段,弦长,点到直线距离的最值
【例4】直线:与圆:所截得的弦长的范围为
【详解】直线:过定点A(2,5)落在圆C内.
显然当l经过圆心C时,弦长最大,为直径6;
当l⊥AC时,弦长最小,此时:.
由垂径定理得:弦长为.
故弦长的范围为.故答案为:.
【例5】已知直线:与圆相交于A B两点,M是线段AB的中点,则点M到直线的距离的最小值为( )
A.2 B.3 C.1 D.4
【详解】∵过定点,且点在圆上,故设,,,、
因为M是线段AB的中点,则,,
∵在圆上,∴,化简得.
∴点的轨迹是以为圆心,以1为半径的圆.
∵圆心到直线的距离,∴点到直线的最小距离是.
【例6】若平面内两定点,P为圆上一点,则的最大值为______.
【答案】
【解析】,
则有,
所以的最大值为.故答案为:.
变式4 平面直角坐标系中,已知,在两坐标轴上分别有动点、,且,是的中点,则长度的最小值是( )
A. B. C. D.
变式5 已知正三角形的边长为,在平面中,动点P,M满足,M是的中点,则线段的最小值为( )
A. B. C. D.
变式6 已知圆:交直线于,两点,则对于,线段长度的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【题型四】求切线有关的最值
【例7】已知点P在直线l:上,过点P作圆C:的切线,切点分别为A,B,则弦AB的最小值为( )
A. B. C. D.4
【详解】圆C:的标准方程为 ,圆心,半径,
点P在直线l:上,设,则易得P,A,C,B四点共圆,该圆以PC为直径,
方程为:,
即,与圆C的方程相减,
得到弦AB所在直线的方程为:,
则圆心C到直线AB的距离,
当时,取得最大值,
由勾股定理,d取得最大值时,取得最小值,且.
故选:B
【例8】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.4 C. D.
【详解】由,得最小时,最小,
而,所以故选:A.
【例9】已知圆:,过点的直线交圆于,,过点,的圆的切线交于点,则的最小值为( )
B. C. D.
【详解】如图,过点的直线交圆于,,过点,的切线交于点,
当,,三点共线且与垂直时,取得最小值,

,即的直线方程为,
,,
和为等腰直角三角形,

故选:B
变式7 已知圆:.设是直线:上的动点,是圆的切线,为切点,则的最小值为( )
A. B. C.3 D.5
变式8 已知圆:,直线:,P为上的动点,过点P作圆的切线PA,PB,切点为A,B,则的最小值为( )
A.4 B.2 C.3 D.5
变式9过直线上一点作圆:的切线,切点为,,则四边形的面积的最小值为( )
A. B. C.3 D.
【题型五】点到直线的距离
【例10】已知P是半圆C:上的点,Q是直线上的一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由,
如图所示,显然当P运动到坐标原点时,有最小值,
最小值为原点到直线的距离,
即,故选:D
【例11】已知直线与圆交于两点,且,则的最大值为___________.
【答案】
【解析】的几何意义为点到直线的距离之和,其最大值是的中点到直线的距离的2倍.
由题可知,为等边三角形,则,
∴AB中点的轨迹是以原点为圆心,为半径的圆,
故点到直线的最大距离为,
∴的最大值为,
∴的最大值为=.故答案为:.
【例12】若圆上存在到直线的距离等于1的点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】将圆的方程化为标准形式得圆,
所以圆心坐标为,半径为
因为圆上存在到直线的距离等于1的点,
所以圆心到直线的距离满足,即,解得:
故选:A
变式10 已知点,圆上的两个不同的点、满足,则的最大值为( )
A.12 B.18 C.60 D.
变式11若圆上存在四个点到直线的距离为,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.或
【题型六】求面积的最值
【例13】已知P是圆上的动点,,,则的面积的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.
【详解】根据题意,点,
则直线AB的方程为,即,且
圆,即,其圆心为,半径,
所以圆心到直线AB距离
则圆上的动点P到直线AB的距离最大值为,
面积的最大值;
故选:C.
【例14】已知直线:与圆:()相离,过直线上的动点做圆的一条切线,切点为,若面积的最小值是,则( )
A.1 B. C.1或 D.2
【详解】因为,所以,当最小时,最小.
的最小值为,所以,解得或,
又直线与圆相离,所以,所以.
故选:A.
变式12 如图是直线在第一象限内的动点,过作圆的两条切线,切点为,直线交坐标轴正方向于两点,则面积的最小值是( )
B.1 C. D.2
变式13 已知定直线的方程为,点是直线上的动点,过点作圆的一条切线,是切点,是圆心,若面积的最小值为,则面积最小时直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【题型七】存在一点使得...成立,求参数的范围(转化为两个轨迹有交点问题)
【例15】已知圆:和两点,若圆上存在点,使得,则的最小值为( )
B. C. D.
【详解】由得点在圆上,因此由两圆有交点得:
,即的最小值为,故选:B.
【例16】已知圆:,点是直线上一点,若圆上存在一点,使得,则的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】试题分析:过作圆切线交圆于,根据圆的切线性质,有反过来,如果,则圆上存在一点得
故若圆上存在一点,使,则
又解得,取值范围是,选A
【例17】已知圆:,圆:.若圆存在一点,使得过点可作一条射线与圆依次交于、两点,且满足,则半径的取值范围是( )
A.[5,55] B.[5,50] C.[10,50] D.[10,55]
【详解】圆:的圆心为,半径为.
圆:的圆心为,半径为.
两个圆的圆心距为.
如图:因为,可得的最大值为直径,此时,.
当半径扩大到55时,此时圆上只有一点到的距离为25,而且是最小值,半径再扩大,就不会满足,故选:A.
变式14 已知点为圆外一点,圆上存在点使得,则实数的取值范围是
A. B. C. D.
变式15 已知圆和两点,,若圆C上至少存在一点P,使得,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
变式16 在平面直角坐标系中,圆的方程为,若直线上至少存在一点,使得以该点为圆心,半径为1的圆与圆有公共点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【题型八】PM ± PN的最值
【例18】已知点,点M是圆上的动点,点N是上的动点,则的最大值是( )
A. B. C. D.
【详解】由条件可知的最大值是,

,
所以的最大值是.
故选:A
【例19】已知圆和圆,分别是圆上的动点,为轴上的动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【详解】圆关于轴的对称圆的圆心坐标,半径为1,
圆的圆心坐标为,半径为3,
∴若与关于x轴对称,则,即,
由图易知,当三点共线时取得最小值,
∴的最小值为圆与圆的圆心距减去两个圆的半径和,
∴.
故选:D.
变式17 已知﹐圆,点M,N分别是圆C1,圆C2的动点,P为x轴上的动点,则的最大值是
变式18 已知圆的方程为,直线:恒过定点,若一条光线从点射出,经直线上一点反射后到达圆上的一点,则的最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【例20】阿波罗尼斯是古希腊著名数学家,他对圆锥曲线有深刻系统的研究,主要研究成果集中在他的代表作《圆锥曲线论》一书,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指的是:已知动点M与两定点A,B的距离之比为λ(λ>0,λ≠1),那么点M的轨迹就是阿波罗尼斯圆.下面我们来研究与此相关的一个问题,已知圆O:x2+y2=1上的动点M和定点A,B(1,1),则2|MA|+|MB|的最小值为( )
A. B.
C. D.
【详解】①当点M在x轴上时,点M的坐标为(-1,0)或(1,0).
若点M的坐标为(-1,0),则2|MA|+|MB|=2×+;
若点M的坐标为(1,0),则2|MA|+|MB|=2×+.
②当点M不在x轴上时,取点K(-2,0),如图,
连接OM,MK,因为|OM|=1,|OA|=,|OK|=2,
所以.
因为∠MOK=∠AOM,
所以△MOK∽△AOM,则,
所以|MK|=2|MA|,则2|MA|+|MB|=|MB|+|MK|.
易知|MB|+|MK|≥|BK|,
所以|MB|+|MK|的最小值为|BK|.
因为B(1,1),K(-2,0),
所以(2|MA|+|MB|)min
=|BK|=.
又<1+<4,所以2|MA|+|MB|的最小值为.
故选:C
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直线与圆的取值范围
知识点一 圆上动点有关的最值
已知圆,,,,为圆上任一点,设。
求取值范围。 求的范围。
求的范围。 求的范围。
求的范围。 求的范围。
知识点二 直线与圆相交
直线过点且与圆交于两点。
求圆心到直线的距离的最大值。
求的取值范围。
求的最大值。2
知识点三 直线与圆相离
为直线上任一点,过点做圆的两条切线,切点为。(所有的最大(小)值均当时取到)
求的最小值。 求的最小值。
求的最小值。 求的最大值。
求的最小值。
圆的其他定义
【定义一】动点P与两定点A,B所形成的为定值,则点P为圆轨迹,特别是当时点P为以线段AB为直径的圆轨迹,原因是同弦所对的圆周角相等。
【定义二】动点P到两定点A,B的距离,满足,则点P为圆轨迹,该圆名叫阿波罗尼斯圆。
【定义三】动点P与两定点A,B所形成的数量积为定值,若为定点,且,则的轨迹是以中点为圆心,为半径的圆。
【定义四】若为定点,满足,则的轨迹是以中点为圆心,为半径的圆。
【定义五】若为定点,满足,则的轨迹还是圆。
直线与圆的最值练习
【题型一】 斜率,倾斜角的范围
【例1】已知点和在直线的两侧,则直线的倾斜角的范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】因为点和在直线的两侧,所以,解得,所以,设直线倾斜角为,所以,所以,所以.
故选:B
【例2】过点的直线的倾斜角的范围是,则实数的取值范围是( ).
A. B. C.或 D.
【详解】当时,直线的倾斜角为,满足题意;
当时,直线的斜率为或,
所以或,
所以或.
综合得实数的取值范围是.
故选:D.
变式1经过点作直线,若直线与连接两点的线段总有公共点,则的倾斜角的取值范围是______;的斜率的取值范围是_______.
【详解】由条件作出线段, 连结, 如图,显然当直线的斜率不存在时,不满足条件.
,
过点作,使得与轴平行,满足条件.
将直线绕点沿逆时针旋转到与重合的过程中,满足与线段有公共点,此时直线的斜率由0增大到
将直线绕点沿顺时针旋转到与重合的过程中,满足与线段有公共点,此时直线的斜率由0减少到
所以满足条件的直线的斜率的范围是
由,且,可得或故答案为:;
变式2已知两点,,已知,求直线的倾斜角的范围.
【详解】因为实数,所以当时,直线的斜率不存在,倾斜角,
当时,直线的斜率,所以倾斜角,
综上可得直线的倾斜角.
【题型二】 直线型
【例3】已知点是圆上的动点,则的最大值为( )
A. B. C.6 D.5
【答案】A
【解析】由,令,则,
所以当时,的最大值为.故选:A
变式3 已知点是圆:上的一动点,若圆经过点,则的最大值与最小值之和为( )
A.4 B. C. D.
【答案】C
【解析】因为圆:经过点,.又,所以,
可看成是直线在轴上的截距.如图所示,
当直线与圆相切时,纵截距取得最大值或最小值,此时,解得,
所以的最大值为,最小值为,故的最大值与最小值之和为.
故选:C.
【题型三】求线段,弦长,点到直线距离的最值
【例4】直线:与圆:所截得的弦长的范围为
【详解】直线:过定点A(2,5)落在圆C内.
显然当l经过圆心C时,弦长最大,为直径6;
当l⊥AC时,弦长最小,此时:.
由垂径定理得:弦长为.
故弦长的范围为.
故答案为:.
【例5】已知直线:与圆相交于A B两点,M是线段AB的中点,则点M到直线的距离的最小值为( )
A.2 B.3 C.1 D.4
【详解】∵过定点,且点在圆上,故设,,,、
因为M是线段AB的中点,则,,
∵在圆上,∴,化简得.
∴点的轨迹是以为圆心,以1为半径的圆.
∵圆心到直线的距离,∴点到直线的最小距离是.
故选:A.
【例6】若平面内两定点,P为圆上一点,则的最大值为______.
【答案】
【解析】,
则有,
所以的最大值为.
故答案为:.
变式4 平面直角坐标系中,已知,在两坐标轴上分别有动点、,且,是的中点,则长度的最小值是( )
A. B. C. D.
【详解】不妨设点、分别在、轴上,
设点,则、,
所以,,化简得,
即点的轨迹为圆,该圆的半径为,
由圆的几何性质可得.
故选:D.
变式5 已知正三角形的边长为,在平面中,动点P,M满足,M是的中点,则线段的最小值为( )
A. B. C. D.
【详解】以的中点O为坐标原点,边所在直线为x轴,所在直线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示,∵,∴,∴.∵.点P的轨迹方程为.易知,
设,则,解得
∴,即,
∴点M的轨迹是以为圆心,为半径的圆,又,
∴,∴.
故选:B.
变式6 已知圆:交直线于,两点,则对于,线段长度的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【详解】由圆:,
知该圆的半径,圆心在单位圆上,
∵原点到直线的距离为,则点到直线的距离的最大值为,
由可知,当取最大值时,线段长度的最小值为,
故选:C.
【题型四】求切线有关的最值
【例7】已知点P在直线l:上,过点P作圆C:的切线,切点分别为A,B,则弦AB的最小值为( )
A. B. C. D.4
【详解】圆C:的标准方程为 ,圆心,半径,
点P在直线l:上,设,则易得P,A,C,B四点共圆,该圆以PC为直径,
方程为:,即,与圆C的方程相减,
得到弦AB所在直线的方程为:,
则圆心C到直线AB的距离,
当时,取得最大值,
由勾股定理,d取得最大值时,取得最小值,且.
故选:B
【例8】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.4 C. D.
【详解】由,得最小时,最小,
而,所以
故选:A.
【例9】已知圆:,过点的直线交圆于,,过点,的圆的切线交于点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【详解】如图,过点的直线交圆于,,过点,的切线交于点,
当,,三点共线且与垂直时,取得最小值,
,,即的直线方程为,
,,
和为等腰直角三角形,.
故选:B
变式7 已知圆:.设是直线:上的动点,是圆的切线,为切点,则的最小值为( )
A. B. C.3 D.5
【详解】如图,连AM,圆M半径为2,则,,
圆心到直线l的距离,从而得,
于是得,当且仅当时取“=”,所以的最小值为5.
故选:D
变式8 已知圆:,直线:,P为上的动点,过点P作圆的切线PA,PB,切点为A,B,则的最小值为( )
A.4 B.2 C.3 D.5
【详解】由题设,圆为,由点线距离公式知:到直线l的距离,则直线l与圆相离,如下图示:在中, 的变小过程中在变小,由且,可知也随之变小,又,则也变小,
∴要使的最小值,只需最小即可,
仅当等于到的距离时,最小,
此时,且,∴的最小值为4.
故选:A
变式9 过直线上一点作圆:的切线,切点为,,则四边形的面积的最小值为( )
A. B. C.3 D.
【详解】由圆的方程可得:,则圆心为:,半径

为圆的切线,则 ,

当四边形的面积的取最小值时,最小
又垂直于直线时,最小,
四边形面积的最小值为:
故选:B
【题型五】点到直线的距离
【例10】已知P是半圆C:上的点,Q是直线上的一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由,如图所示,
显然当P运动到坐标原点时,有最小值,
最小值为原点到直线的距离,即,
故选:D
【例11】已知直线与圆交于两点,且,则的最大值为___________.
【答案】
【解析】的几何意义为点到直线的距离之和,其最大值是的中点到直线的距离的2倍.
由题可知,为等边三角形,则,
∴AB中点的轨迹是以原点为圆心,为半径的圆,
故点到直线的最大距离为,
∴的最大值为,
∴的最大值为=.
故答案为:.
【例12】若圆上存在到直线的距离等于1的点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】将圆的方程化为标准形式得圆,所以圆心坐标为,半径为
因为圆上存在到直线的距离等于1的点,
所以圆心到直线的距离满足,即,解得:
故选:A
变式10 已知点,圆上的两个不同的点、满足,则的最大值为( )
A.12 B.18 C.60 D.
【答案】C
【解析】,则点A,P,B共线,即过点P的直线AB与圆交于不同的两点A,B,
表示点、到直线的距离和的5倍,设弦AB中点,则有
于是得:,
圆的圆心,显然点P在此圆内,即过点P的任意直线与圆都相交,
当点M与点P,Q都不重合时,由圆的性质知,,有,
当点M与点P,Q之一重合时,也成立,于是得,
又,从而得,即点M的轨迹是以原点为圆心的单位圆,
圆的圆心到直线的距离,
则圆上的点到直线的距离的最大值为,
所以的最大值为60.
故选:C
变式11若圆上存在四个点到直线的距离为,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.或
【详解】由题设,且半径,又圆上存在四个点到的距离为,
∴到的距离,可得.
故选:C
【题型六】求面积的最值
【例13】已知P是圆上的动点,,,则的面积的最大值为( )
A.2 B.4 C.6 D.
【详解】根据题意,点,则直线AB的方程为,即,且
圆,即,其圆心为,半径,
所以圆心到直线AB距离
则圆上的动点P到直线AB的距离最大值为,
面积的最大值;
故选:C.
【例14】已知直线:与圆:()相离,过直线上的动点做圆的一条切线,切点为,若面积的最小值是,则( )
A.1 B. C.1或 D.2
【详解】因为,所以,当最小时,最小.
的最小值为,所以,解得或,
又直线与圆相离,所以,所以.
故选:A.
变式12 如图是直线在第一象限内的动点,过作圆的两条切线,切点为,直线交坐标轴正方向于两点,则面积的最小值是( )
B.1 C. D.2
【详解】设,则,整理得;
同理,,若,
∴,可得,且,即,
∴且,∴当时,有最小.
故选:B
变式13 已知定直线的方程为,点是直线上的动点,过点作圆的一条切线,是切点,是圆心,若面积的最小值为,则面积最小时直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【详解】由题意可得直线的方程为,圆的圆心,半径为,如图,
又,所以,当取最小值时,取最小值,此时,
可得,,则,解得.
故选:B.
【题型七】存在一点使得...成立,求参数的范围(转化为两个轨迹有交点问题)
【例15】已知圆:和两点,若圆上存在点,使得,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【详解】由得点在圆上,因此由两圆有交点得:
,即的最小值为.
故选:B.
【例16】已知圆:,点是直线上一点,若圆上存在一点,使得,则的取值范围是
A. B. C. D.
【详解】试题分析:过作圆切线交圆于,根据圆的切线性质,有
反过来,如果,则圆上存在一点得
故若圆上存在一点,使,则

解得,取值范围是,选A
【例17】已知圆:,圆:.若圆存在一点,使得过点可作一条射线与圆依次交于、两点,且满足,则半径的取值范围是( )
A.[5,55] B.[5,50] C.[10,50] D.[10,55]
【详解】圆:的圆心为,半径为.
圆:的圆心为,半径为.
两个圆的圆心距为.
如图:因为,可得的最大值为直径,此时,.
当半径扩大到55时,此时圆上只有一点到的距离为25,而且是最小值,
半径再扩大,就不会满足.故选:A.
变式14 已知点为圆外一点,圆上存在点使得,则实数的取值范围是
A. B.
C. D.
【详解】试题分析:圆心为,半径,设圆的参数方程为,所以,,因为长度固定,当为切点时,最大,要存在点使,则需最大角度不小于,所以,整理得,解得,由于在圆外,综上所述.
变式15 已知圆和两点,,若圆C上至少存在一点P,使得,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】的圆心,半径,
圆C上至少存在一点P,使得,
与位置关系为相交,内切或内含,如图所示,则,.故选:B.
变式16 在平面直角坐标系中,圆的方程为,若直线上至少存在一点,使得以该点为圆心,半径为1的圆与圆有公共点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【详解】圆的方程为,整理得:,即圆是以为圆心,1为半径的圆;
又直线上至少存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆有公共点,
只需圆与直线有公共点即可.
设圆心到直线的距离为,则,即,
.的最小值是.故选:.
【题型八】PM ± PN的最值
【例18】已知点,点M是圆上的动点,点N是上的动点,则的最大值是( )
A. B. C. D.
【详解】由条件可知的最大值是,

,所以的最大值是.
故选:A
【例19】已知圆和圆,分别是圆上的动点,为轴上的动点,则的最小值为( )
B.
C. D.
【详解】圆关于轴的对称圆的圆心坐标,半径为1,圆的圆心坐标为,半径为3,
∴若与关于x轴对称,则,即,
由图易知,当三点共线时取得最小值,
∴的最小值为圆与圆的圆心距减去两个圆的半径和,
∴.
故选:D.
变式17 已知﹐圆,点M,N分别是圆C1,圆C2的动点,P为x轴上的动点,则的最大值是
【详解】由题意可知,圆的圆心,半径为,圆的圆心,半径为,
要使得取最大值,需的值最大,的值最小.
其中的最大值为,的最小值为
则的最大值为=
所以的最大值为9.
变式18 已知圆的方程为,直线:恒过定点,若一条光线从点射出,经直线上一点反射后到达圆上的一点,则的最小值是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【详解】直线可化为,令解得所以点的坐标为.
设点关于直线的对称点为,
则由,解得,所以点坐标为.
由线段垂直平分线的性质可知,,所以
(当且仅当,,,四点共线时等号成立),所以的最小值为4.
故选:B.
【例20】阿波罗尼斯是古希腊著名数学家,他对圆锥曲线有深刻系统的研究,主要研究成果集中在他的代表作《圆锥曲线论》一书,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指的是:已知动点M与两定点A,B的距离之比为λ(λ>0,λ≠1),那么点M的轨迹就是阿波罗尼斯圆.下面我们来研究与此相关的一个问题,已知圆O:x2+y2=1上的动点M和定点A,B(1,1),则2|MA|+|MB|的最小值为( )
A. B.
C. D.
【详解】①当点M在x轴上时,点M的坐标为(-1,0)或(1,0).
若点M的坐标为(-1,0),则2|MA|+|MB|=2×+;
若点M的坐标为(1,0),则2|MA|+|MB|=2×+.
②当点M不在x轴上时,取点K(-2,0),如图,
连接OM,MK,因为|OM|=1,|OA|=,|OK|=2,所以.
因为∠MOK=∠AOM,所以△MOK∽△AOM,则,
所以|MK|=2|MA|,则2|MA|+|MB|=|MB|+|MK|.
易知|MB|+|MK|≥|BK|,所以|MB|+|MK|的最小值为|BK|.
因为B(1,1),K(-2,0),所以(2|MA|+|MB|)min=|BK|=.
又<1+<4,所以2|MA|+|MB|的最小值为.
故选:C
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