新课标高中数学必修二第四章圆与方程经典例题含答案.docx
《新课标高中数学必修二第四章圆与方程经典例题含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新课标高中数学必修二第四章圆与方程经典例题含答案.docx(27页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、习题精选精讲圆标准方程 已知圆心和半径,即得圆的标准方程;已知圆的标准方程,即得圆心和半径,进而可解得及圆有关的任何问题.一、求圆的方程例1 (06重庆卷文) 以点为圆心且及直线相切的圆的方程为( )(A) (B)(C) (D)解 已知圆心为,且由题意知线心距等于圆半径,即 ,所求的圆方程为,故选(C).点评:一般先求得圆心和半径,再代入圆的标准方程即得圆的方程.二、位置关系问题例2 (06安徽卷文) 直线及圆没有公共点,则的取值范围是( )(A) (B)(C) (D)解 化为标准方程,即得圆心和半径.直线及已知圆没有公共点,线心距,平方去分母得,解得,留意到,故选(A).点评:一般通过比拟线
2、心距及圆半径的大小来处理直线及圆的位置关系:线圆相离;线圆相切;线圆相交.三、切线问题例3 (06重庆卷理) 过坐标原点且及圆相切的直线方程为( )(A)或 (B)或(C)或 (D)或解 化为标准方程,即得圆心和半径.设过坐标原点的切线方程为,即,线心距,平方去分母得,解得或,所求的切线方程为或,故选(A).点评:一般通过线心距及圆半径相等和待定系数法,或切线垂直于经过切点的半径来处理切线问题.四、弦长问题例4 (06天津卷理) 设直线及圆相交于两点,且弦的长为,则 .解 由已知圆,即得圆心和半径.线心距,且,即,解得.点评:一般在线心距、弦长的一半和圆半径所组成的直角三角形中处理弦长问题:.
3、五、夹角问题例5 (06全国卷一文) 从圆外一点向这个圆作两条切线,则两切线夹角的余弦值为( )(A) (B) (C) (D) 0解 已知圆化为,即得圆心和半径.设由向这个圆作的两条切线的夹角为,则在切线长、半径和构成的直角三角形中,故选(B).点评:处理两切线夹角问题的方法是:先在切线长、半径和所构成的直角三角形中求得的三角函数值,再用二倍角公式解决夹角问题.六、圆心角问题例6 (06全国卷二) 过点的直线将圆分成两段弧,当劣弧所对的圆心角最小时,直线的斜率 .解 由已知圆,即得圆心和半径.设,则;直线时弦最短,从而劣弧所对的圆心角最小,直线的斜率.点评:一般利用圆心角和其所对的弧或弦的关系
4、处理圆心角问题:在同圆中,若圆心角最小则其所对的弧长及弦长也最短,若弧长及弦长最短则所对的圆心角也最小.七、最值问题例7 (06湖南卷文) 圆上的点到直线 的最大间隔 及最小间隔 的差是( )(A) 30 (B) 18 (C) (D)解 已知圆化为,即得圆心和半径.设线心距为,则圆上的点到直线的最大间隔 为,最小间隔 为,故选(C).点评:圆上一点到某直线间隔 的最值问题一般转化为线心距及圆半径的关系解决:圆上的点到该直线的最大间隔 为,最小间隔 为.八、综合问题例8 (06湖南卷理) 若圆上至少有三个不同的点到直线的间隔 为,则直线的倾斜角的取值范围是( )(A) (B) (C) (D)解
5、已知圆化为,即得圆心和半径.圆上至少有三个不同的点到直线的间隔 为,即,由直线的斜率代入得,解得,又,直线的倾斜角的取值范围是,故选(B).点评:处理及圆有关的任何问题总是先通过圆的标准方程,进而以“圆心半径线心距”的七字歌得到正确而快速地解决.圆的方程1. 确定圆方程须要有三个相互独立的条件.圆的方程有两种形式,要留意各种形式的圆方程的适用范围.(1) 圆的标准方程:(xa)2(yb)2r2,其中(a,b)是圆心坐标,r是圆的半径;(2) 圆的一般方程:x2y2DxEyF0 (D2E24F0),圆心坐标为(),半径为r2. 直线及圆的位置关系的断定方法.(1) 法一:直线:AxByC0;圆:
6、x2y2DxEyF0.一元二次方程(2) 法二:直线:AxByC0;圆:(xa)2(yb)2r2,圆心(a,b)到直线的间隔 为d.3. 两圆的位置关系的断定方法.设两圆圆心分别为O1、 O2,半径分别为r1、 r2, O1O2为圆心距,则两圆位置关系如下:O1O2r1r2两圆外离;O1O2r1r2两圆外切;r1r2O1O2r1r2两圆相交;O1O2r1r2两圆内切;O1O2r1r2两圆内含.点击双基1.方程x2+y22(t+3)x+2(14t2)y+16t4+9=0(tR)表示圆方程,则t的取值范围是A.1t B.1tC.t1 D.1t0,得7t26t10,即t0),下列结论错误的是A.当a
7、2+b2=r2时,圆必过原点B.当a=r时,圆及y轴相切C.当b=r时,圆及x轴相切D.当br时,圆及x轴相交解析:已知圆的圆心坐标为(a,b),半径为r,当br时,圆心到x轴的间隔 为|b|,只有当|b|r时,才有圆及x轴相交,而br不能保证|b|0,得23b2+3.由韦达定理得x1+x2=(4b),x1x2=.y1y2=b2b(x1+x2)+x1x2=+4b.=0,x1x2+y1y2=0,即b26b+1+4b=0.解得b=1(23,2+3).所求的直线方程为y=x+1.培育实力7.已知实数x、y满意方程x2+y24x+1=0.求(1)的最大值和最小值;(2)yx的最小值;(3)x2+y2的
8、最大值和最小值.解:(1)如图,方程x2+y24x+1=0表示以点(2,0)为圆心,以为半径的圆.设=k,即y=kx,由圆心(2,0)到y=kx的间隔 为半径时直线及圆相切,斜率获得最大、最小值.由=,解得k2=3.所以kmax=,kmin=.(2)设yx=b,则y=x+b,仅当直线y=x+b及圆切于第四象限时,纵轴截距b取最小值.由点到直线的间隔 公式,得=,即b=2,故(yx)min=2.(3)x2+y2是圆上点及原点间隔 之平方,故连结OC,及圆交于B点,并延长交圆于C,则(x2+y2)max=OC=2+,(x2+y2)min=OB=2.8.(文)求过两点A(1,4)、B(3,2),且圆
9、心在直线y=0上的圆的标准方程.并推断点M1(2,3),M2(2,4)及圆的位置关系.解:根据圆的标准方程,只要求得圆心坐标和圆的半径即可.因为圆过A、B两点,所以圆心在线段AB的垂直平分线上.由kAB=1,AB的中点为(2,3),故AB的垂直平分线的方程为y3=x2,即xy+1=0.又圆心在直线y=0上,因此圆心坐标是方程组的解,即圆心坐标为(1,0).xy+1=0,y=0 半径r=,所以得所求圆的标准方程为(x+1)2+y2=20.因为M1到圆心C(1,0)的间隔 为=,|M1C|,所以M2在圆C外. “求经过两圆和的交点,并且圆心在直线上的圆的方程。”同学们普遍运用下面两种方法求解:方法
10、:先求出两已知圆交点,再设圆心坐标为,根据,可求出圆心坐标和半径r,于是可得所求圆方程。方法二:先求出两已知圆交点,再设所求圆的方程为:,其圆心为,代入,再将A1,A2两点坐标代入所设圆的方程,可得三个关于D,E,F的三元一次方程组,求出D,E,F的值,这样便可得所求圆的方程。但是假如我们利用“过两已知圆交点的圆系”的方法求解,可以更加便利。经过两已知圆的交点的圆系设圆C1及C2的方程为: C1: C2: .并且两圆相交于两点。引进一个参数,并令:+()=0 其中-1。引进两个参数和,并令:()+()=0 其中+0不管参数取何值,方程及中的x2项和y2项的系数相等,方程没有xy项,而且两已知圆
11、的两个交点的坐标合适方程及,所以及都是经过两已知圆的交点的圆系,但是及稍有不同: 当=0时,方程的曲线就是圆C1;不管为何值,方程的曲线都不会是圆C2。所以方程表示经过两已知圆的交点的一切圆,包括圆C1在内,但不包括圆C2。 当=0时,方程的曲线就是圆C2;当=0时,方程的曲线就是圆C1。所以方程表示经过两已知圆的交点的一切圆,包括圆C1和圆C2在内。下面应用圆系来解本文前面的问题:设经过已知两圆的交点的圆的方程为: . (-1)则其圆心坐标为 所求圆的圆心在直线上 +4=0, 解得=-7 所求圆的方程为:7即:下面再举两例说明圆系的应用例1 求经过两已知圆:和的交点且圆心的横坐标为3的圆的方
12、程。解: 设经过两已知圆交点的圆系的方程为: (-1)其圆心的横坐标为: ,令 =3 得 所求圆的方程为:即 例2 设圆方程为: 其中4 求证: 不管为何值,所给圆必经过两个定点。 证明: 把所给方程写为: 这是经过以下两个圆的交点的圆系的方程: 所以,不管为何值,所给圆必经过这两个圆的两个交点直线及圆的位置关系二、例题选析例1:求由下列条件所确定圆的圆的切线方程;(1)经过点,(2)经过点,(3)斜率为解:(1) 点在圆上,故所求切线方程为。(2) 点在圆外。设切线方程为即直线及圆相切,圆心到直线的间隔 等于半径,所求切线方程为。(3)设圆的切线方程为,代入圆的方程。整理得,直线及圆相切 ,
13、解得。所求切线方程为。小结:利用圆心到切线的间隔 等于半径是解决圆的切线问题的常用方法。判别式法求切线方程适用圆锥曲线,当然对于圆也适用。例2:已知点在圆的外部,过作圆的切线,切点为,求证。证明:如图7-53-1,圆心,半径,由勾股定理得小结:(1)此题的证明,给出了切线长公式,即将圆外一点的坐标代入圆的一般方程左端,再取算术平方根即为切线长。(2)以为直径的圆及圆相交于、两点,则、为切点。若圆的方程为,则两切点连线所在的直线方程为。例3:从圆外一点向圆引割线,交该圆于、两点,求弦的中点轨迹方程。解:如图7-53-2,设的中点,连接,即小结:此题用向量法求得轨迹方程,显得简明快捷。读者可用一般
14、方法求轨迹方程,即设出割线方程,和圆联立方程组,由韦达定理建立中点坐标的参数方程,继而求得一般方程。还可用两直线垂直的充要条件,但必需探讨斜率存在及不存在两种状况。都比向量法要费事。备选例题:例4*:已知对于圆上随意一点,不等式恒成立,务实数的取值范围。解一:作直线:,如图:7-53-3向下平移及圆相切和相离时有恒成立,由点到直线的间隔 公式得。轴对称轴对称是解析几何的一个重要内容,利用它不仅可以解决点、线、曲线等关于直线的对称问题,而且还可以解决诸如最值、光线反射、角平分线等问题,并且常得到意想不到的效果。本文将以数例来谈谈它的应用。例1、已知点A(4,1),B(0,4),在直线L:y=3x
15、-1上找一点P,求使|PA|-|PB|最大时P的坐标。分析:本题的常规方法是:(1)设点(2)列出相应的函数关系式(3)求解。但本题若这样做,则就会走入死胡同。若奇妙利用轴对称的学问则可以轻松解决。解:如图,设点C(x,y)是点B关于直线L的对称点,则由,得:,直线BC的方程为:,将其及直线y=3x-1联立,解得:D,其中D为BC中点,利用中点坐标公式,得C(3,3)。明显:|PA|-|PB|PA|-|PC|AC|,当且仅当A、C、P三点共线时,|PA|-|PB|最大。可求得:直线AC方程为:,及L方程联立解得P的坐标为(2,5)。例2、光线由点C(3,3)动身射到直线L:y=3x-1上,已知
16、其被直线L反射后经过点A(4,1),求反射光线方程。解:设点B是点C关于L的对称点,则由光线反射的学问易知:点B在反射光线上,故所求的反射光线的方程即为直线AB所在的直线方程。由例1知点C关于L的对称点为B(0,4),故直线AB的方程易求得为:。它即为反射光线方程。例3、已知ABC的顶点A的坐标为(1,4),B、C的平分线的分别方程为和,求BC所在的直线方程。分析:本题的常规思路是利用L1到L2的角的有关学问解决问题,但较繁,若能留意到角平分线的有关性质,则可简捷求解。解:设B、C的平分线分别为L1、L2,则由角平分线的学问可知:AB及CB关于L1对称,AC及BC关于L2对称,故点A关于L1、
17、L2的对称点A1、A2都应当在直线BC上,故BC所在的直线方程即为A1A2所在的直线方程。利用对称性可求得:(过程略)于是BC方程可求得为:直线和圆1自点(3,3)发出的光线L射到x轴上,被x轴反射,其反射线所在直线及圆相切,求光线L所在直线方程解:已知圆的标准方程是(x2)2(y2)21,它关于x轴的对称圆的方程是(x2)2(y2)21。设光线L所在直线方程是:y3k(x3)。 由题设知对称圆的圆心C(2,2)到这条直线的间隔 等于1,即整理得 解得故所求的直线方程是,或,即3x4y30,或4x3y302已知圆C:,是否存在斜率为1的直线L,使以L被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点,若存在求
18、出直线L的方程,若不存在说明理由(14分)解:圆C化成标准方程为:假设存在以AB为直径的圆M,圆心M的坐标为(a,b)由于CML,kCMkL=1 kCM=,即a+b+1=0,得b= a1 直线L的方程为yb=x,即xy+ba=0 CM=以AB为直径的圆M过原点, , 把代入得,当此时直线L的方程为:xy4=0;当此时直线L的方程为:xy+1=0故这样的直线L是存在的,方程为xy4=0 或xy+1=03(12分)求过点P(6,4)且被圆截得长为的弦所在的直线方程解:设弦所在的直线方程为,即则圆心(0,0)到此直线的间隔 为因为圆的半弦长、半径、弦心距恰好构成Rt,所以由此解得或代入得切线方程或,
19、即或4(12分)已知圆C:和直线. (1)证明:不管取什么实数,直线及圆C恒相交; (2)求直线及圆C所截得的弦长的最短长度和此时直线的方程解:(1)直线方程,可以改写为,所以直线必经过直线的交点.由方程组解得即两直线的交点为A 又因为点及圆心的间隔 ,所以该点在内,故不管取什么实数,直线及圆C恒相交.(2)连接,过作的垂线,此时的直线及圆相交于、.为直线被圆所截得的最短弦长.此时,.即最短弦长为.又直线的斜率,所以直线的斜率为2.此时直线方程为:5(12分)已知圆x2+y2+x6y+m=0和直线x+2y3=0交于P、Q两点,且以PQ为直径的圆恰过坐标原点,务实数m的值解:由 又OPOQ, x
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新课 标高 数学 必修 第四 方程 经典 例题 答案
限制150内