（浙江專(zhuān)用）2019高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 解析幾何 第1講 直線(xiàn)與圓學(xué)案

第1講直線(xiàn)與圓考情考向分析考查重點(diǎn)是直線(xiàn)間的平行和垂直的條件、與距離有關(guān)的問(wèn)題、直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系(特別是弦長(zhǎng)問(wèn)題)此類(lèi)問(wèn)題難度屬于中低檔，一般以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)熱點(diǎn)一直線(xiàn)的方程及應(yīng)用1兩條直線(xiàn)平行與垂直的判定若兩條不重合的直線(xiàn)l1，l2的斜率k1，k2存在，則l1l2k1k2，l1l2k1k21.若給出的直線(xiàn)方程中存在字母系數(shù)，則要考慮斜率是否存在2求直線(xiàn)方程要注意幾種直線(xiàn)方程的局限性點(diǎn)斜式、斜截式方程要求直線(xiàn)不能與x軸垂直，兩點(diǎn)式不能表示與坐標(biāo)軸垂直的直線(xiàn)，而截距式方程不能表示過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，也不能表示垂直于坐標(biāo)軸的直線(xiàn)3兩個(gè)距離公式(1)兩平行直線(xiàn)l1：AxByC10，l2：AxByC20間的距離d(A2B20)(2)點(diǎn)(x0，y0)到直線(xiàn)l：AxByC0的距離公式d(A2B20)例1(1)已知直線(xiàn)l1：x·sin y10，直線(xiàn)l2：x3y·cos 10，若l1l2，則sin 2等于()A. B± C D.答案D解析因?yàn)閘1l2，所以sin 3cos 0，所以tan 3，所以sin 22sin cos .(2)在平面直角坐標(biāo)系xOy中，直線(xiàn)l1：kxy20與直線(xiàn)l2：xky20相交于點(diǎn)P，則當(dāng)實(shí)數(shù)k變化時(shí)，點(diǎn)P到直線(xiàn)xy40的距離的最大值為_(kāi)答案3解析由題意得，當(dāng)k0時(shí)，直線(xiàn)l1：kxy20的斜率為k，且經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(0,2)，直線(xiàn)l2：xky20的斜率為，且經(jīng)過(guò)點(diǎn)B(2,0)，且直線(xiàn)l1l2，所以點(diǎn)P落在以AB為直徑的圓C上，其中圓心坐標(biāo)為C(1,1)，半徑為r，由圓心到直線(xiàn)xy40的距離為d2，所以點(diǎn)P到直線(xiàn)xy40的最大距離為dr23.當(dāng)k0時(shí)，l1l2，此時(shí)點(diǎn)P(2,2)點(diǎn)P到直線(xiàn)xy40的距離d2.綜上，點(diǎn)P到直線(xiàn)xy40的距離的最大值為3.思維升華(1)求解兩條直線(xiàn)的平行或垂直問(wèn)題時(shí)要考慮斜率不存在的情況(2)對(duì)解題中可能出現(xiàn)的特殊情況，可用數(shù)形結(jié)合的方法分析研究跟蹤演練1(1)直線(xiàn)ax(a1)y10與直線(xiàn)4xay20互相平行，則實(shí)數(shù)a_.答案2解析當(dāng)a0時(shí)，解得a2.當(dāng)a0時(shí)，兩直線(xiàn)顯然不平行故a2.(2)圓x2y22x4y30的圓心到直線(xiàn)xay10的距離為2，則a等于()A1 B0C1 D2答案B解析因?yàn)?x1)222，所以2，所以a0.熱點(diǎn)二圓的方程及應(yīng)用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(xa)2(yb)2r2，特別地，當(dāng)圓心在原點(diǎn)時(shí)，方程為x2y2r2.2圓的一般方程x2y2DxEyF0，其中D2E24F>0，表示以為圓心，為半徑的圓例2(1)圓心為(2,0)的圓C與圓x2y24x6y40相外切，則C的方程為()Ax2y24x20Bx2y24x20Cx2y24x0Dx2y24x0答案D解析圓x2y24x6y40，即(x2)2(y3)29，圓心為(2,3)，半徑為3.設(shè)圓C的半徑為r.由兩圓外切知，圓心距為53r，所以r2.故圓C的方程為(x2)2y24，展開(kāi)得x2y24x0.(2)已知圓M與直線(xiàn)3x4y0及3x4y100都相切，圓心在直線(xiàn)yx4上，則圓M的方程為()A.2(y1)21B.221C.221D.2(y1)21答案C解析到兩直線(xiàn)3x4y0及3x4y100的距離都相等的直線(xiàn)方程為3x4y50，聯(lián)立方程組解得兩平行線(xiàn)之間的距離為2，所以半徑為1，從而圓M的方程為221.故選C.思維升華解決與圓有關(guān)的問(wèn)題一般有兩種方法(1)幾何法：通過(guò)研究圓的性質(zhì)、直線(xiàn)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)跟蹤演練2(1)(2016·浙江)已知aR，方程a2x2(a2)y24x8y5a0表示圓，則圓心坐標(biāo)是_，半徑是_答案(2，4)5解析由已知方程表示圓，則a2a2，解得a2或a1.當(dāng)a2時(shí)，方程不滿(mǎn)足表示圓的條件，故舍去當(dāng)a1時(shí)，原方程為x2y24x8y50，化為標(biāo)準(zhǔn)方程為(x2)2(y4)225，表示以(2，4)為圓心，5為半徑的圓(2)(2018·天津)在平面直角坐標(biāo)系中，經(jīng)過(guò)三點(diǎn)(0,0)，(1,1)，(2,0)的圓的方程為_(kāi)答案x2y22x0解析方法一設(shè)圓的方程為x2y2DxEyF0.圓經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,0)，(1,1)，(2,0)，解得圓的方程為x2y22x0.方法二畫(huà)出示意圖如圖所示，則OAB為等腰直角三角形，故所求圓的圓心為(1,0)，半徑為1，所求圓的方程為(x1)2y21，即x2y22x0.熱點(diǎn)三直線(xiàn)與圓、圓與圓的位置關(guān)系1直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系：相交、相切和相離，判斷的方法主要有點(diǎn)線(xiàn)距離法和判別式法(1)點(diǎn)線(xiàn)距離法：設(shè)圓心到直線(xiàn)的距離為d，圓的半徑為r，則d<r直線(xiàn)與圓相交，dr直線(xiàn)與圓相切，d>r直線(xiàn)與圓相離(2)判別式法：設(shè)圓C：(xa)2(yb)2r2，直線(xiàn)l：AxByC0(A2B20)，方程組消去y，得到關(guān)于x的一元二次方程，其根的判別式為，則直線(xiàn)與圓相離<0，直線(xiàn)與圓相切0，直線(xiàn)與圓相交>0.2圓與圓的位置關(guān)系有五種，即內(nèi)含、內(nèi)切、相交、外切、外離設(shè)圓C1：(xa1)2(yb1)2r，圓C2：(xa2)2(yb2)2r，兩圓心之間的距離為d，則圓與圓的五種位置關(guān)系的判斷方法如下：(1)d>r1r2兩圓外離(2)dr1r2兩圓外切(3)|r1r2|<d<r1r2兩圓相交(4)d|r1r2|(r1r2)兩圓內(nèi)切(5)0d<|r1r2|(r1r2)兩圓內(nèi)含例3(1)(2018·杭州質(zhì)檢)設(shè)圓C1：x2y21與圓C2：(x2)2(y2)21，則圓C1與圓C2的位置關(guān)系是()A外離 B外切C相交 D內(nèi)含答案A解析圓心距為2>11，故兩圓外離(2)(2018·湖州、衢州、麗水三地市模擬)若cR，則“c4”是“直線(xiàn)3x4yc0與圓x2y22x2y10相切”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答案A解析將圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程，得(x1)2(y1)21，若直線(xiàn)與圓相切，則有1，解得c4或c6，所以“c4”是“直線(xiàn)3x4yc0與圓x2y22x2y10相切”的充分不必要條件，故選A.思維升華(1)討論直線(xiàn)與圓及圓與圓的位置關(guān)系時(shí)，要注意數(shù)形結(jié)合，充分利用圓的幾何性質(zhì)尋找解題途徑，減少運(yùn)算量(2)圓上的點(diǎn)與圓外點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題，可以轉(zhuǎn)化為圓心到點(diǎn)的距離問(wèn)題；圓上的點(diǎn)與直線(xiàn)上點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題，可以轉(zhuǎn)化為圓心到直線(xiàn)的距離問(wèn)題；圓上的點(diǎn)與另一圓上點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題，可以轉(zhuǎn)化為圓心到圓心的距離問(wèn)題跟蹤演練3(1)已知直線(xiàn)yax與圓C：x2y22ax2y20交于兩點(diǎn)A，B，且CAB為等邊三角形，則圓C的面積為_(kāi)答案6解析圓C化為(xa)2(y1)2a21，且圓心C(a,1)，半徑R(a2>1)直線(xiàn)yax與圓C相交，且ABC為等邊三角形，圓心C到直線(xiàn)axy0的距離為Rsin 60°×，即d.解得a27.圓C的面積為R2(71)6.(2)如果圓(xa)2(ya)28上總存在到原點(diǎn)的距離為的點(diǎn)，則實(shí)數(shù)a的取值范圍是()A(3，1)(1,3)B(3,3)C1,1D3，11,3答案D解析圓心(a，a)到原點(diǎn)的距離為|a|，半徑r2，圓上的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為d.因?yàn)閳A(xa)2(ya)28上總存在到原點(diǎn)的距離為的點(diǎn)，則圓(xa)2(ya)28與圓x2y22有公共點(diǎn)，r，所以rr|a|rr，即1|a|3，解得1a3或3a1，所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是3，11,3.真題體驗(yàn)1(2016·山東改編)已知圓M：x2y22ay0(a>0)截直線(xiàn)xy0所得線(xiàn)段的長(zhǎng)度是2，則圓M與圓N：(x1)2(y1)21的位置關(guān)系是_答案相交解析圓M：x2(ya)2a2，圓心坐標(biāo)為M(0，a)，半徑r1a，圓心M到直線(xiàn)xy0的距離d，由幾何知識(shí)得2()2a2，解得a2.M(0,2)，r12.又圓N的圓心坐標(biāo)為N(1,1)，半徑r21，|MN|.又r1r23，r1r21，r1r2<|MN|<r1r2，兩圓相交2(2016·上海)已知平行直線(xiàn)l1：2xy10，l2：2xy10，則l1，l2的距離是_答案3(2018·全國(guó))直線(xiàn)yx1與圓x2y22y30交于A，B兩點(diǎn)，則|AB|_.答案2解析由x2y22y30，得x2(y1)24.圓心C(0，1)，半徑r2.圓心C(0，1)到直線(xiàn)xy10的距離d，|AB|222.4(2018·全國(guó)改編)直線(xiàn)xy20分別與x軸，y軸交于A，B兩點(diǎn)，點(diǎn)P在圓(x2)2y22上，則ABP面積的取值范圍是_答案2,6解析設(shè)圓(x2)2y22的圓心為C，半徑為r，點(diǎn)P到直線(xiàn)xy20的距離為d，則圓心C(2,0)，r，所以圓心C到直線(xiàn)xy20的距離為2，可得dmax2r3，dmin2r.由已知條件可得|AB|2，所以ABP面積的最大值為|AB|·dmax6，ABP面積的最小值為|AB|·dmin2.綜上，ABP面積的取值范圍是2,6押題預(yù)測(cè)1已知圓C關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)，經(jīng)過(guò)點(diǎn)(1,0)且被x軸分成的兩段弧長(zhǎng)比為12，則圓C的方程為()A.2y2B.2y2Cx22Dx22押題依據(jù)直線(xiàn)和圓的方程是高考的必考點(diǎn)，經(jīng)常以選擇題、填空題的形式出現(xiàn)，利用幾何法求圓的方程也是數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用答案C解析由已知得圓心在y軸上，且被x軸所分劣弧所對(duì)的圓心角為.設(shè)圓心坐標(biāo)為(0，a)，半徑為r，則rsin1，rcos|a|，解得r，即r2，|a|，即a±，故圓C的方程為x22.2設(shè)m，n為正實(shí)數(shù)，若直線(xiàn)(m1)x(n1)y40與圓x2y24x4y40相切，則mn()A有最小值1，無(wú)最大值B有最小值32，無(wú)最大值C有最大值32，無(wú)最小值D有最小值32，最大值32押題依據(jù)直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系是高考命題的熱點(diǎn)，本題與基本不等式結(jié)合考查，靈活新穎，加之直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系本身承載著不等關(guān)系，因此此類(lèi)題在高考中出現(xiàn)的可能性很大答案B解析由直線(xiàn)(m1)x(n1)y40與圓(x2)2(y2)24相切，可得2，整理得mn1mn.由m，n為正實(shí)數(shù)可知，mn2(當(dāng)且僅當(dāng)mn時(shí)取等號(hào))，令t，則2t1t2，因?yàn)閠>0，所以t1，所以mn32.故mn有最小值32，無(wú)最大值故選B.3若圓x2y24與圓x2y2ax2ay90(a>0)相交，公共弦的長(zhǎng)為2，則a_.押題依據(jù)本題已知公共弦長(zhǎng)，求參數(shù)的范圍，情境新穎，符合高考命題的思路答案解析聯(lián)立兩圓方程可得公共弦所在直線(xiàn)方程為ax2ay50，故圓心(0,0)到直線(xiàn)ax2ay50的距離為(a>0)故22，解得a2，因?yàn)閍>0，所以a.A組專(zhuān)題通關(guān)1若<<2，則直線(xiàn)1必不經(jīng)過(guò)()A第一象限 B第二象限C第三象限 D第四象限答案B解析令x0，得ysin <0，令y0，得xcos >0，直線(xiàn)過(guò)(0，sin )，(cos ，0)兩點(diǎn)，因而直線(xiàn)不過(guò)第二象限2設(shè)直線(xiàn)l1：x2y10與直線(xiàn)l2：mxy30的交點(diǎn)為A，P，Q分別為l1，l2上任意兩點(diǎn)，點(diǎn)M為P，Q的中點(diǎn)，若|AM|PQ|，則m的值為()A2 B2C3 D3答案A解析根據(jù)題意畫(huà)出圖形，如圖所示直線(xiàn)l1：x2y10 與直線(xiàn)l2：mxy30 的交點(diǎn)為A，M 為PQ 的中點(diǎn)，若|AM|PQ|，則PAQA，即l1l2，1×m(2)×10，解得m2.3(2018·浙江省溫州六校協(xié)作體聯(lián)考)直線(xiàn)xay20與圓x2y21相切，則a的值為()A. BC± D±答案D解析因?yàn)橹本€(xiàn)xay20與圓x2y21相切，所以圓心(0,0)到直線(xiàn)xay20的距離等于圓的半徑，即1，解得a±，故選D.4與直線(xiàn)xy40和圓x2y22x2y0都相切的半徑最小的圓的方程是()A(x1)222B(x1)224C(x1)222D(x1)224答案C解析圓x2y22x2y0的圓心為(1,1)，半徑為，過(guò)圓心(1,1)與直線(xiàn)xy40垂直的直線(xiàn)方程為xy0，所求的圓心在此直線(xiàn)上，又圓心(1,1)到直線(xiàn)xy40的距離為3，則所求圓的半徑為，設(shè)所求圓心為(a，b)，且圓心在直線(xiàn)xy40的左上方，則，且ab0，解得a1，b1(a3，b3不符合半徑最小，舍去)，故所求圓的方程為(x1)222.5已知點(diǎn)P是直線(xiàn)l：xyb0上的動(dòng)點(diǎn)，由點(diǎn)P向圓O：x2y21引切線(xiàn)，切點(diǎn)分別為M，N，且MPN90°，若滿(mǎn)足以上條件的點(diǎn)P有且只有一個(gè)，則b等于()A2 B±2 C. D±答案B解析由題意得PMOPNOMON90°，|MO|ON|1，四邊形PMON是正方形，|PO|，滿(mǎn)足以上條件的點(diǎn)P有且只有一個(gè)，OP垂直于直線(xiàn)xyb0，b±2.6(2018·浙江省溫州六校協(xié)作體聯(lián)考)過(guò)點(diǎn)P(3,0)作直線(xiàn)2ax(ab)y2b0(a，b不同時(shí)為零)的垂線(xiàn)，垂足為M，已知點(diǎn)N(2,3)，則當(dāng)a，b變化時(shí)，|MN|的取值范圍是()A5，5 B5，5C5,5 D0,5答案A解析直線(xiàn)2ax(ab)y2b0過(guò)定點(diǎn)D(1，2)，因?yàn)镻MMD，所以點(diǎn)M在以PD為直徑的圓上運(yùn)動(dòng)，易得此圓的圓心為(1，1)，半徑為，又因?yàn)辄c(diǎn)N與圓心的距離為5，所以|MN|的取值范圍為5，5，故選A.7已知圓C1：x2y2kx2y0與圓C2：x2y2ky40的公共弦所在直線(xiàn)恒過(guò)定點(diǎn)P(a，b)，且點(diǎn)P在直線(xiàn)mxny20上，則mn的取值范圍是()A. B.C. D.答案D解析由x2y2kx2y0與x2y2ky40，相減得公共弦所在直線(xiàn)方程為kxy40，即k(xy)0，所以由得x2，y2，即P，因此2m2n20，所以mn1，mn2(當(dāng)且僅當(dāng)mn時(shí)取最大值)8直線(xiàn)xysin 30(R)的傾斜角的取值范圍是_答案解析若sin 0，則直線(xiàn)的傾斜角為；若sin 0，則直線(xiàn)的斜率k，設(shè)直線(xiàn)的傾斜角為，則tan ，故 ，綜上可得直線(xiàn)的傾斜角的取值范圍是.9若過(guò)點(diǎn)(2,0)有兩條直線(xiàn)與圓x2y22x2ym10相切，則實(shí)數(shù)m的取值范圍是_答案(1,1)解析由題意過(guò)點(diǎn)(2,0)有兩條直線(xiàn)與圓x2y22x2ym10相切，則點(diǎn)(2,0)在圓外，即222×2m1>0，解得m>1；由方程x2y22x2ym10表示圓，則(2)2224(m1)>0，解得m<1.綜上，實(shí)數(shù)m的取值范圍是(1,1)10(2018·寧波模擬)已知直線(xiàn)l：mxy1.若直線(xiàn)l與直線(xiàn)xmy10平行，則m的值為_(kāi)；動(dòng)直線(xiàn)l被圓x22xy2240截得的弦長(zhǎng)的最小值為_(kāi)答案12解析當(dāng)m0時(shí)，兩直線(xiàn)不平行；當(dāng)m0時(shí)，由題意得，所以m±1.當(dāng)m1時(shí)，兩直線(xiàn)重合，所以m1舍去，故m1.因?yàn)閳A的方程為x22xy2240，所以(x1)2y225，所以它表示圓心為C(1,0)，半徑為5的圓由于直線(xiàn)l：mxy10過(guò)定點(diǎn)P(0，1)，所以過(guò)點(diǎn)P且與PC垂直的弦長(zhǎng)最短，且最短弦長(zhǎng)為22.11(2018·浙江省稽陽(yáng)聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考)已知直角坐標(biāo)系中A(2,0)，B(2,0)，動(dòng)點(diǎn)P滿(mǎn)足|PA|PB|，則點(diǎn)P的軌跡方程是_；軌跡為_(kāi)答案x2y212x40以(6,0)為圓心，4為半徑的圓解析設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x，y)，則由|PA|PB|，得|PA|22|PB|2，即(x2)2y22(x2)2y2，化簡(jiǎn)得x2y212x40，方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程為(x6)2y232，其表示一個(gè)圓12在平面直角坐標(biāo)系xOy中，已知圓C：(x1)2y22，點(diǎn)A(2,0)，若圓C上存在點(diǎn)M，滿(mǎn)足|MA|2|MO|210，則點(diǎn)M的縱坐標(biāo)的取值范圍是_答案解析設(shè)點(diǎn)M(x，y)，因?yàn)閨MA|2|MO|210，所以(x2)2y2x2y210，即x2y22x30，因?yàn)?x1)2y22，所以y22(x1)2，所以x22(x1)22x30，化簡(jiǎn)得x.因?yàn)閥22(x1)2，所以y2，所以y.B組能力提高13已知圓C與x軸相切于點(diǎn)T(1,0)，與y軸正半軸交于兩點(diǎn)A，B(B在A的上方)且|AB|2，過(guò)點(diǎn)A任作一條直線(xiàn)與圓O：x2y21相交于M，N兩點(diǎn)，下列三個(gè)結(jié)論：；2；2.其中正確結(jié)論的序號(hào)是()A B C D答案D解析根據(jù)題意，利用圓中的特殊三角形，求得圓心及半徑，即得圓的方程為(x1)2(y)22，并且可以求得A(0，1)，B(0，1)，因?yàn)镸，N在圓O：x2y21上，所以可設(shè)M(cos ，sin )，N(cos ，sin )，所以|NA|，|NB|，所以1，同理可得1，所以，(1)2，2，故都正確14若對(duì)圓(x1)2(y1)21上任意一點(diǎn)P(x，y)，的取值與x，y無(wú)關(guān)，則實(shí)數(shù)a的取值范圍是()Aa4 B4a6Ca4或a6 Da6答案D解析表示圓上的點(diǎn)到直線(xiàn)l1：3x4y90的距離的5倍，表示圓上的點(diǎn)到直線(xiàn)l2：3x4ya0的距離的5倍，所以的取值與x，y無(wú)關(guān)，即圓上的點(diǎn)到直線(xiàn)l1，l2的距離與圓上點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)，所以直線(xiàn)3x4ya0與圓相離或相切，并且l1和l2在圓的兩側(cè)，所以d1，并且a>0，解得a6，故選D.15為保護(hù)環(huán)境，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，鎮(zhèn)政府決定為A，B，C三個(gè)自然村建造一座垃圾處理站，集中處理A，B，C三個(gè)自然村的垃圾，受當(dāng)?shù)貤l件限制，垃圾處理站M只能建在與A村相距5 km，且與C村相距 km的地方已知B村在A村的正東方向，相距3 km，C村在B村的正北方向，相距3 km，則垃圾處理站M與B村相距_ km.答案2或7解析以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB所在直線(xiàn)為x軸建立平面直角坐標(biāo)系(圖略)，則A(0,0)，B(3,0)，C(3,3)由題意得垃圾處理站M在以A(0,0)為圓心，5為半徑的圓A上，同時(shí)又在以C(3,3)為圓心，為半徑的圓C上，兩圓的方程分別為x2y225和(x3)2(y3)231.由解得或垃圾處理站M的坐標(biāo)為(5,0)或，|MB|2或|MB|7，即垃圾處理站M與B村相距2 km或7 km.16點(diǎn)P(x，y)是直線(xiàn)2xy40上的動(dòng)點(diǎn)，PA，PB是圓C：x2(y1)21的兩條切線(xiàn)，A，B是切點(diǎn)，則PAB面積的最小值為_(kāi)答案解析由圓的方程C：x2(y1)21，可得圓心C(0,1)，半徑r1，則圓心到直線(xiàn)2xy40的距離為d，設(shè)|PC|m，則m，則SPAB|PA|2sin 2APC|PA|2sinAPCcosAPC|PA|2··，令S，m，所以S>0，所以函數(shù)S在上單調(diào)遞增，所以SminS.即(SPAB)min.15