第一章 直线与圆 章末检测(课件 练习)高中数学 北师大版(2019)选择性必修 第一册

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第一章 直线与圆 章末检测(课件 练习)高中数学 北师大版(2019)选择性必修 第一册

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章末检测(一) 直线与圆
(时间:120分钟 满分:150分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.已知过点M(-2,a),N(a,4)的直线的斜率为-,则|MN|=(  )
A.10 B.180
C.6 D.6
2.已知ab<0,bc<0,则直线ax+by+c=0通过(  )
A.第一、二、三象限 B.第一、二、四象限
C.第一、三、四象限 D.第二、三、四象限
3.过点(3,-6)且在两坐标轴上截距相等的直线的方程是(  )
A.2x+y=0 B.x+y+3=0
C.x-y+3=0 D.x+y+3=0或2x+y=0
4.直线x+y-1=0被圆(x+1)2+y2=3截得的弦长为(  )
A. B.2
C.2 D.4
5.已知直线x-2y+m=0(m>0)与直线x+ny-3=0互相平行,且它们间的距离是,则m+n=(  )
A.0 B.1
C.-1 D.2
6.若点P(1,1)为圆x2+y2-6x=0的弦MN的中点,则弦MN所在直线的方程为(  )
A.2x+y-3=0 B.x-2y+1=0
C.x+2y-3=0 D.2x-y-1=0
7.若动点A(x1,y1),B(x2,y2)分别在直线l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0上移动,则线段AB的中点M到原点的距离的最小值为(  )
A.2 B.3
C.3 D.4
8.已知圆C1:x2+y2+2x+4y+4=0,圆C2:x2+y2-4x+2y+1=0,M,N分别为圆C1和圆C2上的动点,P为直线l:y=x+2上的动点,则|MP|+|NP|的最小值为(  )
A.2-3 B.2+3
C.-3 D.+3
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.已知直线l:x-y+1=0,则下列结论正确的是(  )
A.直线l的倾斜角是 B.若直线m:x-y+1=0,则l⊥m
C.点(,0)到直线l的距离是2 D.过点(2,2)与直线l平行的直线方程是 x-y-4=0
10.已知曲线C的方程为ax2+ay2-2x-2y=0(a∈R),则(  )
A.曲线C可能是直线 B.当a=1时,直线3x+y=0与曲线C相切
C.曲线C经过定点 D.当a=1时,直线x+2y=0与曲线C相交
11.已知圆C1:x2+y2=r2与圆C2:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),下列结论正确的有(  )
A.a(x1-x2)+b(y1-y2)=0 B.2ax1+2by1=a2+b2
C.x1+x2=a D.y1+y2=2b
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在题中横线上)
12.已知直线l的斜率为,且和坐标轴围成的三角形的面积为3,则直线l的方程为       .
13.已知☉O的方程是x2+y2-2=0,☉O'的方程是x2+y2-8x+10=0,动点P到☉O和☉O'所引的切线长相等,则动点P的轨迹方程是    .
14.设点A(-2,3),B(0,a),若直线AB关于y=a对称的直线与圆(x+3)2+(y+2)2=1有公共点,则a的取值范围是    .
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分13分)已知直线l经过点P(-2,1),且与直线x+y=0垂直.
(1)求直线l的方程;
(2)若直线m与直线l平行且点P到直线m的距离为,求直线m的方程.
16.(本小题满分15分)已知从圆外一点P(4,6)作圆O:x2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B.
(1)求以OP为直径的圆的方程;
(2)求直线AB的方程.
17.(本小题满分15分)某公园有A,B两个景点,位于一条小路(直道)的同侧,分别距小路 km和2 km,且A,B景点间相距2 km.今欲在该小路上设一观景点,使两景点在同时进入视线时有最佳观赏和拍摄效果,则观景点应设在何处?
18.(本小题满分17分)已知曲线C的方程为ax2+ay2-2a2x-4y=0,其中a≠0,且a为常数.
(1)判断曲线C的形状,并说明理由;
(2)设直线l:y=-2x+4与曲线C交于不同的两点M,N,且|OM|=|ON|(O为坐标原点),求曲线C的方程.
19.(本小题满分17分)在直角坐标系xOy中,曲线y=x2+mx-2与x轴交于A,B两点,点C的坐标为(0,1),当m变化时,解答下列问题:
(1)能否出现AC⊥BC的情况?说明理由;
(2)证明:过A,B,C三点的圆在y轴上截得的弦长为定值.
章末检测(一) 直线与圆
1.D 由kMN==-,解得a=10,即M(-2,10),N(10,4),所以|MN|==6,故选D.
2.A 直线ax+by+c=0 y=-x-,因为ab<0,bc<0,所以->0,->0,所以直线过第一、二、三象限.故选A.
3.D 显然,所求直线的斜率存在.当两截距均为0时,设直线方程为y=kx,将点(3,-6)代入得k=-2,此时直线方程为2x+y=0;当两截距均不为0时,设直线方程为+=1(a≠0),将点(3,-6)代入得a=-3,此时直线方程为x+y+3=0.综上可知选D.
4.B 由题意,得圆心为(-1,0),半径r=,弦心距d==,所以所求的弦长为2=2,故选B.
5.A 由题意,所给两条直线平行,∴n=-2.由两条平行直线间的距离公式,得d===,解得m=2或m=-8(舍去),∴m+n=0.
6.D 由题意,知圆的标准方程为(x-3)2+y2=9,圆心为A(3,0).因为点P(1,1)为弦MN的中点,所以AP⊥MN.又AP的斜率k==-,所以直线MN的斜率为2,所以弦MN所在直线的方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
7.C 由题意知,M点的轨迹为平行于直线l1,l2且到l1,l2距离相等的直线l,故其方程为x+y-6=0,∴M到原点的距离的最小值为d==3.
8.A 根据题意,圆C1:x2+y2+2x+4y+4=0,即(x+1)2+(y+2)2=1,其圆心C1(-1,-2),半径R=1.圆C2:x2+y2-4x+2y+1=0,即(x-2)2+(y+1)2=4,其圆心C2(2,-1),半径r=2.设圆C1关于直线l:y=x+2对称的圆为圆C'1,其圆心C'1(-4,1),半径R'=1,则其方程为(x+4)2+(y-1)2=1.设圆C'1上的点M'与圆C1上的点M关于直线l对称,则有|MP|=|M'P|.原问题可以转化为动点P到圆C'1和圆C2上动点的距离之和的最小值问题.连接C2C'1,与直线l交于点P',P'即为满足|NP|+|M'P|最小的点,此时|NP|+|M'P|=|C2C'1|-R'-r=2-3,即|MP|+|NP|的最小值为2-3.故选A.
9.CD 对于A,直线l:x-y+1=0的斜率k=tan =,故直线l的倾斜角是,故A错误;对于B,因为直线m:x-y+1=0的斜率k'=,kk'=1≠-1,故直线l与直线m不垂直,故B错误;对于C,点(,0)到直线l的距离d==2,故C正确;对于D,过点(2,2)与直线l平行的直线方程是y-2=(x-2),整理得x-y-4=0,故D正确.综上所述,正确的选项为C、D.
10.ACD 当a=0时,曲线C的方程为:-2x-2y=0,表示直线,故A正确;由ax2+ay2-2x-2y=0,得a(x2+y2)=2x+2y,令得x=y=0,所以曲线C经过定点(0,0),故C正确;当a=1时,曲线C的方程为x2+y2-2x-2y=0,即(x-1)2+(y-1)2=2,此时曲线C表示圆,且圆心为C(1,1),半径R=,因为C(1,1)到直线3x+y=0的距离d1=≠,所以直线3x+y=0与曲线C不相切,故B错误;C(1,1)到直线x+2y=0的距离d2=<,所以直线x+2y=0与曲线C相交,故D正确.故选A、C、D.
11.ABC 由题意,圆C2的方程可化为C2:x2+y2-2ax-2by+a2+b2-r2=0,两圆的方程相减可得直线AB的方程为2ax+2by-a2-b2=0,即2ax+2by=a2+b2.分别把A(x1,y1),B(x2,y2)两点坐标代入可得2ax1+2by1=a2+b2,2ax2+2by2=a2+b2,两式相减可得2a(x1-x2)+2b(y1-y2)=0,即a(x1-x2)+b(y1-y2)=0,所以选项A、B是正确的;由圆的性质可得,线段AB与线段C1C2互相平分,所以x1+x2=a,y1+y2=b,所以选项C是正确的,选项D是不正确的.故选A、B、C.
12.x-6y+6=0或x-6y-6=0 解析:设直线l的方程为+=1,∴|ab|=3,且-=,解得a=-6,b=1或a=6,b=-1,∴直线l的方程为+y=1或-y=1,即x-6y+6=0或x-6y-6=0.
13.x= 解析:法一 由题可知,两圆方程相减,得动点P的轨迹方程是x=.
法二 设P(x,y),P到☉O和☉O'所引的切线长为a,|PO|2=2+a2,|PO'|2=6+a2,∴|PO|2-|PO'|2=-4,∴x2+y2-[(x-4)2+y2]=-4,即x=.
14. 解析:法一 由题意知点A(-2,3)关于直线y=a的对称点为A'(-2,2a-3),所以kA'B=,所以直线A'B的方程为y=x+a,即(3-a)x-2y+2a=0.由题意知直线A'B与圆(x+3)2+(y+2)2=1有公共点,易知圆心为(-3,-2),半径为1,所以≤1,整理得6a2-11a+3≤0,解得≤a≤,所以实数a的取值范围是.
法二 易知(x+3)2+(y+2)2=1关于y轴对称的圆的方程为(x-3)2+(y+2)2=1,由题意知该对称圆与直线AB有公共点.设直线AB的方程为y-3=k(x+2),即kx-y+3+2k=0,因为对称圆的圆心为(3,-2),半径为1,所以≤1,解得-≤k≤-,又k=,所以-≤≤-,解得≤a≤,所以实数a的取值范围是.
15.解:(1)由题意得直线l的斜率为1,
故直线l的方程为y-1=x+2,即x-y+3=0.
(2)由直线m与直线l平行,
可设直线m的方程为x-y+c=0(c≠3),
由点到直线的距离公式得=,
即|c-3|=2,解得c=1或c=5.
故直线m的方程为x-y+1=0或x-y+5=0.
16.解:(1)∵所求圆的圆心为线段OP的中点(2,3),
半径为|OP|= =,
∴以OP为直径的圆的方程为(x-2)2+(y-3)2=13.
(2)∵PA,PB是圆O:x2+y2=1的两条切线,
∴OA⊥PA,OB⊥PB,
∴A,B两点都在以OP为直径的圆上.
由两式相减并整理,得直线AB的方程为4x+6y-1=0.
17.解:所选观景点应该保证两景点的视角最大.由平面几何知识知,该点应是过A,B两点的圆与小路所在的直线相切时的切点.以小路所在直线为x轴,点B在y轴正半轴上,
建立平面直角坐标系,如图所示.
由题意得A(,),B(0,2),
设过A,B两点且与x轴相切的圆的方程为(x-a)2+(y-b)2=b2(b>0),圆心在线段AB的垂直平分线上,且易得线段AB的垂直平分线方程为x-y+=0.
联立解得或
又要求视角最大,所以a=0,b=,
所以圆的方程为x2+(y-)2=2.
令y=0,可得切点坐标为(0,0),
所以观景点应设在B景点在小路的射影处.
18.解:(1)将曲线C的方程化为x2+y2-2ax-y=0,即(x-a)2+=a2+,
可知曲线C是以点C为圆心,以为半径的圆.
(2)∵圆C过坐标原点,且|OM|=|ON|,
∴OC⊥MN,∴·(-2)=-1,∴a=±2.
当a=-2时,圆心坐标为(-2,-1),圆的半径为,
则圆心C(-2,-1)到直线l:y=-2x+4的距离d==>,
∴直线l与圆C相离,不合题意,舍去,检验可知当a=2时符合题意.
这时曲线C的方程为x2+y2-4x-2y=0.
19.解:(1)不能出现AC⊥BC的情况,理由如下:
设A(x1,0),B(x2,0),则x1,x2满足x2+mx-2=0,
所以x1x2=-2.又点C的坐标为(0,1),
故AC的斜率与BC的斜率之积为·=-,
所以不能出现AC⊥BC的情况.
(2)证明:由(1)知BC的中点坐标为,
可得BC的中垂线方程为y-=x2.
由(1)可得x1+x2=-m,
所以AB的中垂线方程为x=-.
联立解得
所以过A,B,C三点的圆的圆心坐标为,半径r=.
故圆在y轴上截得的弦长为2=3,即过A,B,C三点的圆在y轴上截得的弦长为定值.
2 / 2(共37张PPT)
章末检测(一) 直线与圆
(时间:120分钟 满分:150分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出
的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 已知过点 M (-2, a ), N ( a ,4)的直线的斜率为- ,则|
MN |=(  )
A. 10 B. 180
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解析: 由 kMN = =- ,解得 a =10,即 M (-2,10),
N (10,4),所以| MN |= =6
,故选D.
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2. 已知 ab <0, bc <0,则直线 ax + by + c =0通过(  )
A. 第一、二、三象限
B. 第一、二、四象限
C. 第一、三、四象限
D. 第二、三、四象限
解析: 直线 ax + by + c =0 y =- x - ,因为 ab <0, bc <
0,所以- >0,- >0,所以直线过第一、二、三象限.故选A.
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3. 过点(3,-6)且在两坐标轴上截距相等的直线的方程是(  )
A. 2 x + y =0
B. x + y +3=0
C. x - y +3=0
D. x + y +3=0或2 x + y =0
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解析: 显然,所求直线的斜率存在.当两截距均为0时,设直线
方程为 y = kx ,将点(3,-6)代入得 k =-2,此时直线方程为2 x
+ y =0;当两截距均不为0时,设直线方程为 + =1( a ≠0),
将点(3,-6)代入得 a =-3,此时直线方程为 x + y +3=0.综上
可知选D.
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4. 直线 x + y -1=0被圆( x +1)2+ y2=3截得的弦长为(  )
B. 2
D. 4
解析: 由题意,得圆心为(-1,0),半径 r = ,弦心距 d
= = ,所以所求的弦长为2 =2,故选B.
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5. 已知直线 x -2 y + m =0( m >0)与直线 x + ny -3=0互相平行,
且它们间的距离是 ,则 m + n =(  )
A. 0 B. 1
C. -1 D. 2
解析: 由题意,所给两条直线平行,∴ n =-2.由两条平行直线
间的距离公式,得 d = = = ,解得 m =2或
m =-8(舍去),∴ m + n =0.
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6. 若点 P (1,1)为圆 x2+ y2-6 x =0的弦 MN 的中点,则弦 MN 所在
直线的方程为(  )
A. 2 x + y -3=0 B. x -2 y +1=0
C. x +2 y -3=0 D. 2 x - y -1=0
解析: 由题意,知圆的标准方程为( x -3)2+ y2=9,圆心为 A
(3,0).因为点 P (1,1)为弦 MN 的中点,所以 AP ⊥ MN . 又 AP
的斜率 k = =- ,所以直线 MN 的斜率为2,所以弦 MN 所在直
线的方程为 y -1=2( x -1),即2 x - y -1=0.
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7. 若动点 A ( x1, y1), B ( x2, y2)分别在直线 l1: x + y -7=0和
l2: x + y -5=0上移动,则线段 AB 的中点 M 到原点的距离的最小
值为(  )
解析: 由题意知, M 点的轨迹为平行于直线 l1, l2且到 l1, l2距
离相等的直线 l ,故其方程为 x + y -6=0,∴ M 到原点的距离的最
小值为 d = =3 .
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8. 已知圆 C1: x2+ y2+2 x +4 y +4=0,圆 C2: x2+ y2-4 x +2 y +1=
0, M , N 分别为圆 C1和圆 C2上的动点, P 为直线 l : y = x +2上的
动点,则| MP |+| NP |的最小值为(  )
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解析: 根据题意,圆 C1: x2+ y2+2 x +4 y +4=0,即( x +1)
2+( y +2)2=1,其圆心 C1(-1,-2),半径 R =1.圆 C2: x2+
y2-4 x +2 y +1=0,即( x -2)2+( y +1)2=4,其圆心 C2(2,
-1),半径 r =2.设圆 C1关于直线 l : y = x +2对称的圆为圆 C '1,
其圆心 C '1(-4,1),半径 R '=1,则其方程为( x +4)2+( y -
1)2=1.设圆 C '1上的点 M '与圆 C1上的点 M 关于直线 l 对称,则有|
MP |=| M ' P |.原问题可以转化为动点 P 到圆 C '1和圆 C2上动点
的距离之和的最小值问题.连接 C2 C '1,与直线
l 交于点 P ', P '即为满足| NP |+| M ' P |
最小的点,此时| NP |+| M ' P |=| C2 C '1|
- R '- r =2 -3,即| MP |+| NP |的最
小值为2 -3.故选A.
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二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出
的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对
的得部分分,有选错的得0分)
9. 已知直线 l : x - y +1=0,则下列结论正确的是(  )
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解析: 对于A,直线 l : x - y +1=0的斜率 k =tan =
,故直线 l 的倾斜角是 ,故A错误;对于B,因为直线 m : x -
y +1=0的斜率k'= ,kk'=1≠-1,故直线 l 与直线 m 不垂直,
故B错误;对于C,点( ,0)到直线 l 的距离 d =
=2,故C正确;对于D,过点(2 ,2)与直线 l
平行的直线方程是 y -2= ( x -2 ),整理得 x - y -4=
0,故D正确.综上所述,正确的选项为C、D.
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10. 已知曲线 C 的方程为 ax2+ ay2-2 x -2 y =0( a ∈R),则
(  )
A. 曲线 C 可能是直线
B. 当 a =1时,直线3 x + y =0与曲线 C 相切
C. 曲线 C 经过定点
D. 当 a =1时,直线 x +2 y =0与曲线 C 相交
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解析: 当 a =0时,曲线 C 的方程为:-2 x -2 y =0,表示
直线,故A正确;由 ax2+ ay2-2 x -2 y =0,得 a ( x2+ y2)=2 x
+2 y ,令得 x = y =0,所以曲线 C 经过定点(0,
0),故C正确;当 a =1时,曲线 C 的方程为 x2+ y2-2 x -2 y =
0,即( x -1)2+( y -1)2=2,此时曲线 C 表示圆,且圆心为 C
(1,1),半径 R = ,因为 C (1,1)到直线3 x + y =0的距离
d1= ≠ ,所以直线3 x + y =0与曲线 C 不相切,故B错误; C
(1,1)到直线 x +2 y =0的距离 d2= < ,所以直线 x +2 y =
0与曲线 C 相交,故D正确.故选A、C、D.
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11. 已知圆 C1: x2+ y2= r2与圆 C2:( x - a )2+( y - b )2= r2( r
>0)交于不同的两点 A ( x1, y1), B ( x2, y2),下列结论正确
的有(  )
A. a ( x1- x2)+ b ( y1- y2)=0
B. 2 ax1+2 by1= a2+ b2
C. x1+ x2= a
D. y1+ y2=2 b
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解析: 由题意,圆 C2的方程可化为 C2: x2+ y2-2 ax -2 by
+ a2+ b2- r2=0,两圆的方程相减可得直线 AB 的方程为2 ax +2
by - a2- b2=0,即2 ax +2 by = a2+ b2.分别把 A ( x1, y1), B
( x2, y2)两点坐标代入可得2 ax1+2 by1= a2+ b2,2 ax2+2 by2=
a2+ b2,两式相减可得2 a ( x1- x2)+2 b ( y1- y2)=0,即 a
( x1- x2)+ b ( y1- y2)=0,所以选项A、B是正确的;由圆的
性质可得,线段 AB 与线段 C1 C2互相平分,所以 x1+ x2= a , y1+
y2= b ,所以选项C是正确的,选项D是不正确的.故选A、B、C.
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三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在题中横
线上)
12. 已知直线 l 的斜率为 ,且和坐标轴围成的三角形的面积为3,则直
线 l 的方程为 .
解析:设直线 l 的方程为 + =1,∴ | ab |=3,且- = ,
解得 a =-6, b =1或 a =6, b =-1,∴直线 l 的方程为 + y =
1或 - y =1,即 x -6 y +6=0或 x -6 y -6=0.
x -6 y +6=0或 x -6 y -6=0 
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13. 已知☉ O 的方程是 x2+ y2-2=0,☉O'的方程是 x2+ y2-8 x +10=
0,动点 P 到☉ O 和☉O'所引的切线长相等,则动点 P 的轨迹方程
是 .
解析:法一 由题可知,两圆方程相减,得动点 P 的轨迹方程是 x
= .
x =  
法二 设 P ( x , y ), P 到☉ O 和☉O'所引的切线长为 a ,| PO |2=
2+ a2,|PO'|2=6+ a2,∴| PO |2-|PO'|2=-4,∴ x2+ y2-
[( x -4)2+ y2]=-4,即 x = .
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14. 设点 A (-2,3), B (0, a ),若直线 AB 关于 y = a 对称的直线
与圆( x +3)2+( y +2)2=1有公共点,则 a 的取值范围是 .
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解析:法一 由题意知点 A (-2,3)关于直线 y = a 的对称点为
A'(-2,2 a -3),所以 kA'B= ,所以直线A'B的方程为 y =
x + a ,即(3- a ) x -2 y +2 a =0.由题意知直线A'B与圆( x
+3)2+( y +2)2=1有公共点,易知圆心为(-3,-2),半径
为1,所以 ≤1,整理得6 a2-11 a +
3≤0,解得 ≤ a ≤ ,所以实数 a 的取值范围是 .
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法二 易知( x +3)2+( y +2)2=1关于 y 轴对称的圆的方程为( x
-3)2+( y +2)2=1,由题意知该对称圆与直线 AB 有公共点.设直
线 AB 的方程为 y -3= k ( x +2),即 kx - y +3+2 k =0,因为对称
圆的圆心为(3,-2),半径为1,所以 ≤1,解得- ≤ k ≤
- ,又 k = ,所以- ≤ ≤- ,解得 ≤ a ≤ ,所以实数 a 的取
值范围是 .
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四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答时应写出必要的文字说
明、证明过程或演算步骤)
15. (本小题满分13分)已知直线 l 经过点 P (-2,1),且与直线 x
+ y =0垂直.
(1)求直线 l 的方程;
解:由题意得直线 l 的斜率为1,
故直线 l 的方程为 y -1= x +2,即 x - y +3=0.
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(2)若直线 m 与直线 l 平行且点 P 到直线 m 的距离为 ,求直线
m 的方程.
解:由直线 m 与直线 l 平行,
可设直线 m 的方程为 x - y + c =0( c ≠3),
由点到直线的距离公式得 = ,
即| c -3|=2,解得 c =1或 c =5.
故直线 m 的方程为 x - y +1=0或 x - y +5=0.
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16. (本小题满分15分)已知从圆外一点 P (4,6)作圆 O : x2+ y2=
1的两条切线,切点分别为 A , B .
(1)求以 OP 为直径的圆的方程;
解:∵所求圆的圆心为线段 OP 的中点(2,3),
半径为 | OP |= = ,
∴以 OP 为直径的圆的方程为( x -2)2+( y -3)2=13.
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(2)求直线 AB 的方程.
解:∵ PA , PB 是圆 O : x2+ y2=1的两条切线,
∴ OA ⊥ PA , OB ⊥ PB ,
∴ A , B 两点都在以 OP 为直径的圆上.
由两式相减并整理,得直线
AB 的方程为4 x +6 y -1=0.
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17. (本小题满分15分)某公园有 A , B 两个景点,位于一条小路(直
道)的同侧,分别距小路 km和2 km,且 A , B 景点间相距2
km.今欲在该小路上设一观景点,使两景点在同时进入视线时有最
佳观赏和拍摄效果,则观景点应设在何处?
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解:所选观景点应该保证两景点的视角最大.由平面几何知识知,
该点应是过 A , B 两点的圆与小路所在的直线相切时的切点.以小
路所在直线为 x 轴,点 B 在 y 轴正半轴上,建立平面直角坐标系,
如图所示.
由题意得 A ( , ), B (0,2 ),
设过 A , B 两点且与 x 轴相切的圆的方程为
( x - a )2+( y - b )2= b2( b >0),圆
心在线段 AB 的垂直平分线上,且易得线段 AB
的垂直平分线方程为 x - y + =0.
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联立解得或
又要求视角最大,所以 a =0, b = ,
所以圆的方程为 x2+( y - )2=2.
令 y =0,可得切点坐标为(0,0),
所以观景点应设在 B 景点在小路的射影处.
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18. (本小题满分17分)已知曲线 C 的方程为 ax2+ ay2-2 a2 x -4 y =
0,其中 a ≠0,且 a 为常数.
(1)判断曲线 C 的形状,并说明理由;
解:将曲线 C 的方程化为 x2+ y2-2 ax - y =0,
即( x - a )2+ = a2+ ,
可知曲线 C 是以点 C 为圆心,以 为半径
的圆.
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(2)设直线 l : y =-2 x +4与曲线 C 交于不同的两点 M , N ,
且| OM |=| ON |( O 为坐标原点),求曲线 C 的方程.
解:∵圆 C 过坐标原点,且| OM |=| ON |,
∴ OC ⊥ MN ,∴ ·(-2)=-1,∴ a =±2.
当 a =-2时,圆心坐标为(-2,-1),圆的半径为 ,
则圆心 C (-2,-1)到直线 l : y =-2 x +4的距离 d =
= > ,
∴直线 l 与圆 C 相离,不合题意,舍去,检验可知当 a =2时
符合题意.这时曲线 C 的方程为 x2+ y2-4 x -2 y =0.
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19. (本小题满分17分)在直角坐标系 xOy 中,曲线 y = x2+ mx -2与
x 轴交于 A , B 两点,点 C 的坐标为(0,1),当 m 变化时,解答
下列问题:
(1)能否出现 AC ⊥ BC 的情况?说明理由;
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解:不能出现 AC ⊥ BC 的情况,理由如下:
设 A ( x1,0), B ( x2,0),则 x1, x2满足 x2+ mx -2=0,
所以 x1 x2=-2.
又点 C 的坐标为(0,1),
故 AC 的斜率与 BC 的斜率之积为 · =- ,
所以不能出现 AC ⊥ BC 的情况.
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(2)证明:过 A , B , C 三点的圆在 y 轴上截得的弦长为定值.
解:证明:由(1)知 BC 的中点坐标为 ,
可得 BC 的中垂线方程为 y - = x2 .
由(1)可得 x1+ x2=- m ,
所以 AB 的中垂线方程为 x =- .
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联立 解得
所以过 A , B , C 三点的圆的圆心坐标为 ,半径 r
= .
故圆在 y 轴上截得的弦长为2 =3,即过 A ,
B , C 三点的圆在 y 轴上截得的弦长为定值.
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