高三數(shù)學(xué)理,山東版一輪備課寶典 第八章 平面解析幾何
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1、▼▼▼2019屆高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)資料▼▼▼ 第八章 平面解析幾何 第一節(jié) 直線的傾斜角與斜率、直線方程 [考情展望] 1.考查直線的有關(guān)概念,如直線的傾斜角、斜率、截距等.2.考查不同條件下求直線的方程(點斜式、兩點式及一般式等).3.題型多為客觀題,多與兩直線的位置關(guān)系、直線與圓的位置關(guān)系及圓錐曲線結(jié)合交匯命題. 一、直線的傾斜角與斜率 1.直線的傾斜角 (1)定義:當(dāng)直線l與x軸相交時,取x軸作為基準(zhǔn),x軸正向與直線l向上方向之間所成的角叫做直線l的傾斜角.當(dāng)直線l與x軸平行或重合時,規(guī)定它的傾斜角為0. (2)范圍:直線l傾斜角的范圍是[0,π). 2.斜率公式 (1)
2、直線l的傾斜角為α≠90°,則斜率k=tan_α. (2)P1(x1,y1),P2(x2,y2)在直線l上,且x1≠x2,則l的斜率k=. 二、直線方程的五種形式 名稱 方程 適用范圍 點斜式 y-y0=k(x-x0) 不含直線x=x0 斜截式 y=kx+b 不含垂直于x軸的直線 兩點式 = 不含直線x=x1(x1≠x2)和直線y=y(tǒng)1(y1≠y2) 截距式 +=1 不含垂直于坐標(biāo)軸和過原點的直線 一般式 Ax+By+C=0,A2+B2≠0 平面內(nèi)所有直線都適用 1.直線x-y+a=0的傾斜角為( ) A.30° B.60° C.15
3、0° D.120° 【解析】 k=tan α=,且0°≤α<180°,∴α=60°. 【答案】 B 2.已知直線l:ax+y-2-a=0在x軸和y軸上的截距相等,則a的值是( ) A.1 B.-1 C.-2或-1 D.-2或1 【解析】 當(dāng)a=0時,直線方程為y-2=0,不滿足題意,所以a≠0,所以在x軸上的截距為,在y軸上的截距為2+a,則由2+a=,得a=-2或a=1. 【答案】 D 3.已知A(3,5),B(4,7),C(-1,x)三點共線,則x=________. 【解析】 由已知得=,∴x=-3. 【答案】?。? 4.一條直線經(jīng)過點A(2,-3),
4、并且它的傾斜角等于直線y=x的傾斜角的2倍,則這條直線的一般式方程是______,斜截式方程是________. 【解析】 ∵直線y=x的傾斜角α=30°, 所以所求直線的傾斜角為60°, 又該直線過點A(2,-3), 故所求直線的方程為y-(-3)=tan 60°(x-2), 即x-y-2-3=0,化成斜截式為y=x-2-3. 【答案】 x-y-2-3=0 y=x-2-3 5.(2009·安徽高考)直線l過點(-1,2)且與直線2x-3y+4=0垂直,則l的方程是( ) A.3x+2y-1=0 B.3x+2y+7=0 C.2x-3y+5=0 D.2x-3y+8
5、=0 【解析】 可得l斜率為-,∴l(xiāng):y-2=-(x+1),即3x+2y-1=0. 【答案】 A 6.(2013·遼寧高考)已知點O(0,0),A(0,b),B(a,a3).若△OAB為直角三角形,則必有( ) A.b=a3 B.b=a3+ C.(b-a3)=0 D.|b-a3|+=0 【解析】 若以O(shè)為直角頂點,則B在x軸上,則a必為0,此時O,B重合,不符合題意; 若∠A=,則b=a3≠0. 若∠B=,根據(jù)斜率關(guān)系可知a2·=-1,所以a(a3-b)=-1,即b-a3-=0. 以上兩種情況皆有可能,故只有C滿足條件. 【答案】 C 考向一 [136] 直線的
6、傾斜角和斜率 (1) 若直線l與直線y=1,x=7分別交于點P,Q,且線段PQ的中點坐標(biāo)為(1,-1),則直線l的斜率為( ) A. B.- C.- D. (2)直線xcos α+y+2=0的傾斜角的范圍是( ) A.∪ B.∪ C. D. 【思路點撥】 (1)分別設(shè)出P、Q點的坐標(biāo),利用中點坐標(biāo)公式求解.(2)根據(jù)cos α的范圍確定直線斜率的范圍,結(jié)合正切函數(shù)圖象求傾斜角的范圍. 【嘗試解答】 (1)設(shè)P(x,1),Q(7,y), 則=1,=-1, ∴x=-5,y=-3,即P(-5,1),Q(7,-3), 故直線l的斜率k==-. (
7、2)設(shè)直線的傾斜角為θ,則tan θ=-cos α, 又cos α∈[-1,1],∴-≤tan θ≤, 又0≤θ<π,且y=tan θ在及上均為增函數(shù), 故θ∈∪. 【答案】 (1)B (2)B 規(guī)律方法1 1.解答本例(2)時極易錯選D,出錯的原因是忽視了正切函數(shù)在和上的變化情況. 2.已知傾斜角的范圍,求斜率的范圍,實質(zhì)上是求k=tan α的值域問題;已知斜率k的范圍求傾斜角的范圍,實質(zhì)上是在∪上解關(guān)于正切函數(shù)的三角不等式問題.由于函數(shù)k=tan α在∪上不單調(diào),故一般運用數(shù)形結(jié)合思想解決此類問題. 對點訓(xùn)練 若直線l的斜率為k,傾斜角為α,而α∈∪,則k的取值范圍是____
8、____. 【解析】 當(dāng)α∈時,k=tan α∈, 當(dāng)α∈時,k=tan α∈[-,0). 即k∈[-,0)∪. 【答案】 [-,0)∪ 考向二 [137] 求直線的方程 已知點A(3,4),求滿足下列條件的直線方程. (1)經(jīng)過點A且在兩坐標(biāo)軸上截距相等; (2)經(jīng)過點A且與兩坐標(biāo)軸圍成一個等腰直角三角形. 【思路點撥】 (1)分截距等于0和不等于0兩種情況求解. (2)直線的斜率為±1,可由點斜式寫出直線方程. 【嘗試解答】 (1)設(shè)直線在x,y軸上的截距均為a. ①若a=0,即直線過點(0,0)及(3,4) ∴直線的方程為y=x,即4x-3y=0. ②若a≠
9、0,則設(shè)所求直線的方程為+=1, 又點(3,4)在直線上, ∴+=1,∴a=7, ∴直線的方程為x+y-7=0. 綜合①②可知所求直線方程為4x-3y=0或x+y-7=0. (2)由題意可知,所求直線的斜率為±1, 又過點(3,4).由點斜式得y-4=±(x-3), 所求直線的方程為x-y+1=0或x+y-7=0. 規(guī)律方法2 1.截距不是距離,它可正、可負(fù)、可為0,因此在解與截距有關(guān)的問題時,一定要注意“截距為0”的情況,以防漏解. 2.求直線方程的一種重要方法就是先設(shè)直線方程,再求直線方程中的系數(shù),這種方法叫做待定系數(shù)法,運用此方法,注意各種形式的適用條件,選擇適當(dāng)?shù)闹本€
10、方程的形式至關(guān)重要. 對點訓(xùn)練 △ABC的三個頂點為A(-3,0),B(2,1),C(-2,3),求: (1)BC所在直線的方程; (2)BC邊上中線AD所在直線的方程; (3)BC的垂直平分線DE的方程. 【解】 (1)因為直線BC經(jīng)過B(2,1)和C(-2,3)兩點, 由兩點式得BC的方程為=,即x+2y-4=0. (2)設(shè)BC中點D的坐標(biāo)(x,y),則 x==0,y==2. BC邊的中線AD過點A(-3,0),D(0,2)兩點,由截距式得AD所在直線方程為+=1,即2x-3y+6=0. (3)BC的斜率k1=-,則BC的垂直平分線DE的斜率k2=2,由斜截式得直線DE
11、的方程為y=2x+2. 考向三 [138] 直線方程的綜合應(yīng)用 已知直線方程為(2+m)x+(1-2m)y+4-3m=0. (1)證明:直線恒過定點M; (2)若直線分別與x軸、y軸的負(fù)半軸交于A、B兩點,求△AOB面積的最小值及此時直線的方程. 【思路點撥】 (1)合并含參數(shù)m項的系數(shù),依據(jù)多項式恒等求定點M. (2)設(shè)出直線的點斜式方程,分別求出橫縱截距,利用基本不等式求最值. 【嘗試解答】 (1)(2+m)x+(1-2m)y+4-3m=0可化為(x-2y-3)m=-2x-y-4. 由得 ∴直線必過定點M(-1,-2). (2)設(shè)直線的斜率為k(k<0),則其方程為y
12、+2=k(x+1), ∴|OA|=1-,|OB|=2-k, S△AOB=·|OA|·|OB|=(2-k)=. ∵k<0,∴-k>0, ∴S△AOB= =≥4. 當(dāng)且僅當(dāng)-=-k,即k=-2時取等號, ∴△AOB的面積最小值是4, 此時直線的方程為y+2=-2(x+1),即y+2x+4=0. 規(guī)律方法3 1.解答本題的關(guān)鍵是面積最小值的求法,解法中使用了均值不等式,仔細(xì)體會此解法. 2.利用直線方程解決問題,為簡化運算可靈活選用直線方程的形式:一般地,已知一點通常選擇點斜式;已知斜率選擇斜截式或點斜式;已知截距選擇截距式. 對點訓(xùn)練 直線l經(jīng)過點P(3,2)且與x,y軸的正
13、半軸分別交于A、B兩點,△OAB的面積為12,求直線l的方程. 【解】 法一 設(shè)直線l的方程為+=1(a>0,b>0), ∴A(a,0),B(0,b),∴解得 ∴所求直線l的方程為+=1,即2x+3y-12=0. 法二 設(shè)直線l的方程為y-2=k(x-3), 令y=0,得直線l在x軸的正半軸上的截距a=3-, 令x=0,得直線l在y軸的正半軸上的截距b=2-3k, ∴(2-3k)=24, 解得k=-, ∴直線l的方程為y-2=-(x-3),即2x+3y-12=0. 易錯易誤之十五 求直線方程忽視零截距 ————[1個示范例]————[1個防錯練]————
14、設(shè)直線l的方程為(a+1)x+y+2-a=0(a∈R). (1)若l在兩坐標(biāo)軸上截距相等,求l的方程; (2)若l不經(jīng)過第二象限,求實數(shù)a的取值范圍. 【解】 (1)當(dāng)直線過原點時,該直線在x軸和y軸上的截距為零,∴a=2,方程即為3x+y=0. 當(dāng)直線不經(jīng)過原點時,截距存在且均不為0. ∴=a-2,即a+1=1. ∴a=0,方程即為x+y+2=0. (2)將l的方程化為y=-(a+1)x+a-2, ∴或∴a≤-1 綜上可知a的取值范圍是a≤-1. 【防范措施】 1.在求與截距有關(guān)的直線方程時,注意對直線的截距是否為零進行分類討論,防止忽視截距為零的情形,導(dǎo)致產(chǎn)生漏解.
15、 2.常見的與截距問題有關(guān)的易誤點有:“截距互為相反數(shù)”;“一截距是另一截距的幾倍”等,解決此類問題時,要先考慮零截距情形.注意分類討論思想的運用. 求經(jīng)過點P(3,2)且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等的直線方程. 【解】 設(shè)直線l在x,y軸上的截距均為a,若a=0,即l過點(0,0)和(3,2), ∴l(xiāng)的方程為y=x,即2x-3y=0. 若a≠0,則設(shè)l的方程為+=1, ∵l過點(3,2),∴+=1, ∴a=5,∴l(xiāng)的方程為x+y-5=0, 綜上可知,直線l的方程為2x-3y=0或x+y-5=0. 第二節(jié) 兩條直線的位置關(guān)系 [考情展望] 1.考查由已知兩條直線平行與垂直求參
16、數(shù).2.考查距離的計算及對稱問題.3.本節(jié)內(nèi)容客觀題主要考查基礎(chǔ)知識和基本能力,主觀題主要在知識交匯處命題注重考查分類討論與數(shù)形結(jié)合思想. 一、兩條直線的位置關(guān)系 1.兩條直線平行與垂直 (1)兩條直線平行: ①對于兩條不重合的直線l1、l2,若其斜率分別為k1,k2,則有l(wèi)1∥l2?k1=k2. ②當(dāng)直線l1、l2不重合且斜率都不存在時,l1∥l2. (2)兩條直線垂直: ①如果兩條直線l1、l2的斜率存在,設(shè)為k1、k2,則有l(wèi)1⊥l2?k1·k2=-1. ②當(dāng)其中一條直線的斜率不存在,而另一條直線的斜率為0時,l1⊥l2. 2.兩條直線的交點 直線l1:A1x+B
17、1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,則l1與l2的交點坐標(biāo)就是方程組的解. 1.一般地,與直線Ax+By+C=0平行的直線方程可設(shè)為Ax+By+m=0;與之垂直的直線方程可設(shè)為Bx-Ay+n=0. 2.過直線l1:A1x+B1y+C1=0與l2:A2x+B2y+C2=0的交點的直線系方程為A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R),但不包括l2. 二、幾種距離 1.兩點P1(x1,y1),P2(x2,y2)之間的距離|P1P2|=. 2.點P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離 d=. 3.兩條平行線Ax+By+C1=0與Ax
18、+By+C2=0(其中C1≠C2)間的距離d=. 點到直線與兩平行線間的距離的使用條件: (1)求點到直線的距離時,應(yīng)先化直線方程為一般式. (2)求兩平行線之間的距離時,應(yīng)先將方程化為一般式且x,y的系數(shù)對應(yīng)相等. 1.過點(1,0)且與直線x-2y-2=0平行的直線方程是( ) A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0 C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0 【解析】 ∵所求直線與直線x-2y-2=0平行, ∴所求直線的斜率為,又直線過(1,0)點, 則直線方程為x-2y-1=0. 【答案】 A 2.已知點(a,2)(a>0)到直線
19、l:x-y+3=0的距離為1,則a等于( ) A. B.2- C.-1 D.+1 【解析】 由題意知=1,∴|a+1|=, 又a>0,∴a=-1. 【答案】 C 3.已知直線l1:(3+m)x+4y=5-3m,l2:2x+(5+m)y=8平行,則實數(shù)m的值為( ) A.-7 B.-1 C.-1或-7 D. 【解析】 l1的斜率為-,縱截距為, l2的斜率為-,縱截距為. 又∵l1∥l2,由-=-得,m2+8m+7=0,解得m=-1或-7. m=-1時,==2,l1與l2重合,故舍去; m=-7時,=≠=-4,符合題意,故選A. 【
20、答案】 A 4.若直線x-2y+5=0與直線2x+my-6=0互相垂直,則實數(shù)m=________. 【解析】 ∵直線x-2y+5=0與2x+my-6=0互相垂直,∴×=-1,∴m=1. 【答案】 1 5.(2009·上海高考)已知直線l1:(k-3)x+(4-k)y+1=0,與l2:2(k-3)x-2y+3=0平行,則k的值是( ) A.1或3 B.1或5 C.3或5 D.1或2 【解析】 當(dāng)k=3時,兩直線平行,當(dāng)k≠3時,由兩直線平行,斜率相等,得:=k-3,解得:k=5. 【答案】 C 6.(2009·課標(biāo)全國卷)若直線m被兩平行線l1:x-y+1=0與l2
21、:x-y+3=0所截得的線段的長為2,則m的傾斜角可以是 ①15°?、?0°?、?5°?、?0°?、?5° 其中正確答案的序號是________.(寫出所有正確答案的序號) 【解析】 兩平行線間的距離為d==,由圖知直線m與l1的夾角為30°,l1的傾斜角為45°,所以直線m的傾斜角等于30°+45°=75°或45°-30°=15°.故填寫①⑤. 【答案】?、佗? 考向一 [139] 兩條直線的平行與垂直 已知直線l1:x+my+6=0,直線l2:(m-2)x+3y+2m=0,問當(dāng)m為何值時,l1與l2: (1)相交?(2)垂直?(3)平行?(4)重合? 【思路點撥】 可用
22、兩直線相交、垂直、平行、重合的充分條件. 【嘗試解答】 (1)3≠m·(m-2)即m2-2m-3≠0, 所以m≠3且m≠-1. 當(dāng)m≠3且m≠-1時,l1與l2相交. (2)要使l1⊥l2, 只要1·(m-2)+m·3=0即m=. ∴當(dāng)m=時,l1⊥l2. (3)要使l1∥l2, 只要 ? ∴當(dāng)m=-1時,l1∥l2. (4)由(3)知,當(dāng)m=3時,l1與l2重合. 規(guī)律方法1 在研究直線平行與垂直的位置關(guān)系時,如果所給直線方程含有字母系數(shù)時,要注意利用兩直線平行與垂直的充要條件: (1)l1∥l2?A1B2-A2B1=0且A1C2-A2C1≠0(或B1C2-B2C1
23、≠0); (2)l1⊥l2?A1A2+B1B2=0,這樣可以避免對字母系數(shù)進行分類討論,防止漏解與增根. 對點訓(xùn)練 (1)a=1是直線y=ax+1和直線y=(a-2)x-1垂直的( ) 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 (2)已知直線x+a2y+6=0與直線(a-2)x+3ay+2a=0平行,則a的值為( ) A.0或3或-1 B.0或3 C.3或-1 D.0或-1 【解析】 (1)由a(a-2)=-1得a2-2a+1=0, ∴a=1, 故a=1是直線y=ax+1和直線y=(a-2)x-1垂直的充要條件
24、. (2)由3a-(a-2)a2=0得a(a2-2a-3)=0, ∴a=-1或0或3.檢驗當(dāng)a=0或-1時兩直線平行, 當(dāng)a=3時兩直線重合. 【答案】 (1)C (2)D 考向二 [140] 兩直線的交點與距離 (1)求經(jīng)過直線l1:3x+2y-1=0和l2:5x+2y+1=0的交點,且垂直于直線l3:3x-5y+6=0的直線l的方程. (2)已知點P(2,-1),①求過點P且與原點距離為2的直線l的方程;②求過點P且與原點距離最大的直線l的方程,并求最大距離. 【思路點撥】 (1)可先求出l1與l2的交點,再用點斜式;也可利用直線系方程求解. (2)①分直線斜率存在和不
25、存在兩種情況求解.②結(jié)合圖形分析l⊥OP時滿足條件. 【嘗試解答】 (1)法一 先解方程組得l1、l2的交點坐標(biāo)為(-1,2), 再由l3的斜率求出l的斜率為-, 于是由直線的點斜式方程求出l: y-2=-(x+1),即5x+3y-1=0. 法二 由于l⊥l3,故l是直線系5x+3y+C=0中的一條,而l過l1、l2的交點(-1,2), 故5×(-1)+3×2+C=0,由此求出C=-1, 故l的方程為5x+3y-1=0. 法三 由于l過l1、l2的交點,故l是直線系3x+2y-1+λ(5x+2y+1)=0中的一條, 將其整理,得(3+5λ)x+(2+2λ)y+(-1+λ)=0
26、, 其斜率-=-,解得λ=, 代入直線系方程即得l的方程為5x+3y-1=0. (2)①若直線l的斜率不存在,則直線l的方程為x=2滿足條件. 若斜率存在,設(shè)l的方程為y+1=k(x-2),即kx-y-2k-1=0. 由已知,得=2,解得k=. 此時l的方程為3x-4y-10=0. 綜上,可得直線l的方程為x=2或3x-4y-10=0. ②作圖可得過P點與原點O距離最大的直線是過P點且與PO垂直的直線,如圖. 由l⊥OP,得klkOP=-1, 所以kl=-=2. 由點斜式得y+1=2(x-2),2x-y-5=0. ∴直線2x-y-5=0是過P點且與原點O距離最大
27、的直線,最大距離為=. 規(guī)律方法2 求點到直線距離的最值問題的方法:(1)直接利用點到直線的距離公式建立距離關(guān)于斜率k的代數(shù)關(guān)系式求解;(2)從幾何中位置關(guān)系的角度,利用幾何關(guān)系求解.在解決解析幾何問題時,要善于發(fā)現(xiàn)其中包含的幾何關(guān)系,充分利用幾何性質(zhì)進行求解. 對點訓(xùn)練 直線l經(jīng)過點P(2,-5)且與點A(3,-2)和點B(-1,6)的距離之比為1∶2,求直線l的方程. 【解】 當(dāng)直線l與x軸垂直時,此時l的方程為x=2,A到l的距離為d1=1,B到l的距離為d2=3,不符合題意,故直線l的斜率必存在. ∵直線l過點P(2,-5), ∴設(shè)直線l的方程為y+5=k(x-2), 即k
28、x-y-2k-5=0. ∴A(3,-2)到直線l的距離 d1==, B(-1,6)到直線l的距離 d2==. ∵d1∶d2=1∶2,∴=, ∴k2+18k+17=0,∴k1=-1,k2=-17. ∴所求直線方程為x+y+3=0和17x+y-29=0. 考向三 [141] 對稱問題 光線由點P(-1,3)射出,遇直線l:x+y+1=0反射,反射光線經(jīng)過點Q(4,-2),求入射光線與反射光線所在的直線方程. 【思路點撥】 根據(jù)鏡面反射的原理,先求點P關(guān)于l的對稱點P′,則直線P′Q為反射光線所在直線,點Q關(guān)于l的對稱點為Q′,則PQ′為入射光線所在直線. 【嘗試解答】
29、 設(shè)P(-1,3)關(guān)于直線x+y+1=0的對稱點為P′(x1,y1),點Q(4,-2)關(guān)于直線x+y+1=0的對稱點為Q′(x2,y2). ∴? 所以P′(-4,0).同理有Q′(1,-5).這樣,反射光線所在直線為P′Q,斜率k1==-. 直線方程為x+4y+4=0. 入射光線所在直線為PQ′,斜率k2==-4,直線方程為4x+y+1=0. ∴入射光線直線方程為4x+y+1=0,反射光線直線方程為x+4y+4=0. 規(guī)律方法3 (1)求點M(a,b)關(guān)于直線Ax+By+C=0(AB≠0)的對稱點N的方法:, 設(shè)N(x,y), 由求出x,y,即得點N的坐標(biāo). (2)兩點關(guān)于點
30、對稱,兩點關(guān)于直線對稱的常見結(jié)論有:,點(x,y)關(guān)于x軸、y軸、直線x-y=0、直線x+y=0及原點的對稱點分別為(x,-y)、(-x,y)、(y,x)、(-y,-x)和(-x,-y). 對點訓(xùn)練 已知點A的坐標(biāo)為(-4,4),直線l的方程為3x+y-2=0,求: (1)點A關(guān)于直線l的對稱點A′的坐標(biāo); (2)直線l關(guān)于點A的對稱直線l′的方程. 【解】 (1)設(shè)點A′的坐標(biāo)為(x,y),由題意可知 解得x=2,y=6, ∴A′點的坐標(biāo)為(2,6). (2)法一 在直線l′上任取一點P′(x,y),其關(guān)于點A(-4,4)的對稱點(-8-x,8-y)必在直線l上, ∴即3(-
31、8-x)+(8-y)-2=0,即3x+y+18=0, 所以所求直線的方程為3x+y+18=0. 法二 由題意可知l′∥l,設(shè)l′的方程為3x+y+c=0, 由題意可知=, 解得c=18或c=-2(舍), 所以所求直線的方程為3x+y+18=0. 易錯易誤之十六 小視斜率不存在 ————[1個示范例]————[1個防錯練]———— 已知l1:3x+2ay-5=0,l2:(3a-1)x-ay-2=0.求使l1∥l2的a的值. 【解】 法一 當(dāng)直線斜率不存在,即a=0時,有l(wèi)1:3x-5=0,l2:-x-2=0,符合l1∥l2. 當(dāng)直線斜率存在時,l1∥l2
32、,-==a=-,經(jīng)檢驗,a=-符合題意. 故使l1∥l2的a的值為0或-. 法二 由l1∥l2?3·(-a)-(3a-1)·2a=0,得a=0或a=-,經(jīng)檢驗,a=0或a=-均符合題意,故使l1∥l2的a的值為0或-. 【防范措施】在討論含參數(shù)的兩條直線的位置關(guān)系時,一定不要忘記兩條直線的斜率是否存在的情況,否則會出現(xiàn)漏解. 已知直線l1:ax-y+2a=0,l2:(2a-1)x+ay+a=0互相垂直,則實數(shù)a的值是________. 【解析】 因為直線l1:ax-y+2a=0,l2:(2a-1)x+ay+a=0互相垂直,故有a(2a-1)+a(-1)=0,可知a的值為0或1.
33、 【答案】 0或1 第三節(jié) 圓的方程 [考情展望] 1.結(jié)合直線方程,考查運用待定系數(shù)法求圓的方程.2.考查運用圓的幾何性質(zhì)求動點的軌跡方程.3.多以選擇題、填空題形式考查. 一、圓的定義及方程 定義 平面內(nèi)到定點的距離等于定長的點集合 限定條件 標(biāo)準(zhǔn)方程 (x-a)2+(y-b)2=r2 圓心:(a,b),半徑:r r>0 一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0 圓心:,半徑: D2+E2-4F>0 確定圓的方程時,常用到的三個性質(zhì) (1)圓心在過切點且與切線垂直的直線上 (2)圓心在任一弦的中垂線上 (3)兩圓內(nèi)切或外切時,切點與兩圓圓心三點
34、共線. 二、點M(x0,y0)與圓(x-a)2+(y-b)2=r2的位置關(guān)系 1.若M(x0,y0)在圓外,則(x0-a)2+(y0-b)2>r2. 2.若M(x0,y0)在圓上,則(x0-a)2+(y0-b)2=r2. 3.若M(x0,y0)在圓內(nèi),則(x0-a)2+(y0-b)2<r2. 從位置看d,r的關(guān)系 判定點與圓的位置關(guān)系還可利用點到圓心的距離d與r的關(guān)系:d>r?點在圓外;d=r?點在圓上;d<r?點在圓內(nèi). 1.圓的方程為x2+y2+2by-2b2=0,則圓的圓心和半徑分別為( ) A.(0,b),b B.(0,b),|b| C.(
35、0,-b),b D.(0,-b),|b| 【解析】 圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+(y+b)2=3b2, 從而圓的圓心坐標(biāo)為(0,-b),半徑為|b|. 【答案】 D 2.方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a-1=0表示圓,則a的取值范圍是( ) A.a(chǎn)<-2或a> B.-<a<0 C.-2<a<0 D.-2<a< 【解析】 由題意知a2+4a2-4(2a2+a-1)>0, 解得-2<a<. 【答案】 D 3.若點(1,1)在圓(x-a)2+(y+a)2=4的內(nèi)部,則實數(shù)a的取值范圍是( ) A.-1<a<1 B.0<a<1 C.a(chǎn)>1或a<-1 D.
36、a=±1 【解析】 因為點(1,1)在圓的內(nèi)部, ∴(1-a)2+(1+a)2<4, ∴-1<a<1. 【答案】 A 4.已知圓C經(jīng)過A(5,1),B(1,3)兩點,圓心在x軸上,則C的方程為________. 【解析】 設(shè)圓心坐標(biāo)為(a,0),易知=,解得a=2,∴圓心為(2,0),半徑為,∴圓C的方程為(x-2)2+y2=10. 【答案】 (x-2)2+y2=10 5.(2013·重慶高考)設(shè)P是圓(x-3)2+(y+1)2=4上的動點,Q是直線x=-3上的動點,則|PQ|的最小值為( ) A.6 B.4 C.3 D.2 【解析】 如圖,圓心M(
37、3,-1)與定直線x=-3的最短距離為|MQ|=3-(-3)=6,又圓的半徑為2,故所求最短距離為6-2=4. 【答案】 B 6.(2013·江西高考)過點(,0)引直線l與曲線y=相交于A,B兩點,O為坐標(biāo)原點,當(dāng)△AOB的面積取最大值時,直線l的斜率等于( ) A. B.- C.± D.- 【解析】 由于y=,即x2+y2=1(y≥0),直線l與x2+y2=1(y≥0)交于A,B兩點,如圖所示,S△AOB=·sin ∠AOB≤,且當(dāng)∠AOB=90°時,S△AOB取得最大值,此時AB=,點O到直線l的距離為,則∠OCB =30°,所以直線l的傾斜角為150°,則斜率
38、為-. 【答案】 B 考向一 [142] 求圓的方程 求圓心在直線2x-y-3=0上,且過點A(5,2)和點B(3,-2)的圓的方程. 【思路點撥】 結(jié)合圓的標(biāo)準(zhǔn)方程的特點,只需找到該圓的圓心和半徑即可,可以利用待定系數(shù)法,也可利用圓的性質(zhì)求出圓心坐標(biāo)和半徑,從而寫出該圓的方程. 【嘗試解答】 法一 ∵圓過A(5,2),B(3,-2)兩點, ∴圓心一定在線段AB的垂直平分線上. 線段AB的垂直平分線方程為y=-(x-4). 設(shè)所求圓的圓心坐標(biāo)為C(a,b),則有 解得 ∴C(2,1),r=|CA|==. ∴所求圓的方程為(x-2)2+(y-1)2=10. 法二
39、 設(shè)圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2, 則解得 ∴圓的方程為(x-2)2+(y-1)2=10. 法三 設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0), 則 解得D=-4,E=-2,F(xiàn)=-5, ∴所求圓的方程為x2+y2-4x-2y-5=0. 規(guī)律方法1 求圓的方程有兩種方法: (1)代數(shù)法:即用“待定系數(shù)法”求圓的方程.①若已知條件與圓的圓心和半徑有關(guān),則設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,列出關(guān)于a,b,r的方程組求解.②若已知條件沒有明確給出圓的圓心或半徑,則選擇圓的一般方程,列出關(guān)于D,E,F(xiàn)的方程組求解. (2)幾何法:通過研究圓的性質(zhì),直線和圓的關(guān)系等求出
40、圓心、半徑,進而寫出圓的標(biāo)準(zhǔn)方程. 對點訓(xùn)練 已知直線l:y=x+m,m∈R,若以點M(2,0)為圓心的圓與直線l相切于點P,且點P在y軸上,求該圓的方程. 【解】 法一 依題意,點P的坐標(biāo)為(0,m), 因為MP⊥l,所以×1=-1, 解得m=2,即點P的坐標(biāo)為(0,2), 圓的半徑r=|MP|==2, 故所求圓的方程為(x-2)2+y2=8. 法二 設(shè)所求圓的半徑為r,則圓的方程可設(shè)為(x-2)2+y2=r2,依題意,所求圓與直線l:x-y+m=0相切于點P(0,m), 則 解得 所以所求圓的方程為(x-2)2+y2=8. 考向二 [143] 與圓有關(guān)的最值問題
41、已知實數(shù)x、y滿足方程x2+y2-4x+1=0. (1)求的最大值和最小值; (2)求y-x的最大值和最小值; (3)求x2+y2的最大值和最小值. 【思路點撥】 根據(jù)代數(shù)式的幾何意義,借助于平面幾何知識,數(shù)形結(jié)合求解. 【嘗試解答】 (1)原方程可化為(x-2)2+y2=3, 表示以(2,0)為圓心,為半徑的圓,的幾何意義是圓上一點與原點連線的斜率. 所以設(shè)=k,即y=kx. 當(dāng)直線y=kx與圓相切時,斜率k取最大值或最小值, 此時=,解得k=±. 所以的最大值為,最小值為-. (2)設(shè)y-x=b,y-x可看作是直線y=x+b在y軸上的截距,當(dāng)直線y=x+b與圓相切時,
42、縱截距b取得最大值或最小值, 此時=,解得b=-2±. 所以y-x的最大值為-2+,最小值為-2-. (3)x2+y2表示圓上的一點與原點距離的平方, 由平面幾何知識知,在原點與圓心連線與圓的兩個交點處取得最大值和最小值. 又圓心到原點的距離為=2, 所以x2+y2的最大值是(2+)2=7+4, x2+y2的最小值是(2-)2=7-4. 規(guī)律方法2 與圓有關(guān)的最值問題,常見的有以下幾種類型: (1)形如u=型的最值問題,可轉(zhuǎn)化為過點(a,b)和(x,y)的直線的斜率的最值問題; (2)形如t=ax+by型的最值問題,可轉(zhuǎn)化為動直線的截距的最值問題; (3)形如(x-a)2
43、+(y-b)2型的最值問題,可轉(zhuǎn)化為動點到定點的距離的最值問題. 對點訓(xùn)練 已知圓Q:(x+2)2+y2=1,P(x,y)為圓上任一點. (1)求的最大、最小值;(2)求x-2y的最大、最小值. 【解】 (1)設(shè)=k,則kx-y-k+2=0.由于P(x,y)是圓上任一點,當(dāng)直線與圓有交點時,如圖所示: 兩條切線的斜率分別是最大、最小值. 由d==1,得k=. ∴的最大值為,最小值為. (2)令x-2y=m,同理,兩條切線在x軸上的截距分別是最大、最小值. 由d==1, 得m=-2±. ∴x-2y的最大值為-2+,最小值為-2-. 考向三 [144] 與圓有關(guān)的軌跡問題
44、 設(shè)定點M(-3,4),動點N在圓x2+y2=4上運動,點O是坐標(biāo)原點,以O(shè)M、ON為兩邊作平行四邊形MONP,求點P的軌跡. 【思路點撥】 四邊形MONP為平行四邊形?=+?把點P的坐標(biāo)轉(zhuǎn)移到動點N上?而點N在圓上運動,故可求解.需注意O、M、N三點共線的情況. 【嘗試解答】 ∵四邊形MONP為平行四邊形, ∴=+, 設(shè)點P(x,y),點N(x0,y0),則 =-=(x,y)-(-3,4)=(x+3,y-4). 又點N在圓x2+y2=4上運動, ∴(x+3)2+(y-4)2=4. 又當(dāng)OM與ON共線時,O、M、N、P構(gòu)不成平行四邊形. 故動點P的軌跡是圓且除去點和.
45、規(guī)律方法3 1.本例中點P是平行四邊形MONP的一個頂點,因此在點M、O、N三點共線時,點P是不存在的,故所求的軌跡中應(yīng)除去兩點. 2.求與圓有關(guān)的軌跡問題的常用方法. (1)直接法:由題設(shè)直接求出動點坐標(biāo)所滿足的關(guān)系式. (2)定義法:利用定義寫出動點的軌跡方程. (3)代入法:若動點P(x,y)隨著圓上的另一動點Q(x1,y1)運動而運動,且x1,y1可用x,y表示,則可用Q點的坐標(biāo)代入已知圓的方程,即得動點P的軌跡方程. 對點訓(xùn)練 已知線段AB的端點B的坐標(biāo)是(4,3),端點A在圓(x+1)2+y2=4上運動,求線段AB的中點M的軌跡. 【解】 設(shè)點M的坐標(biāo)為(x,y),
46、點A(x0,y0). 因為M是線段AB的中點,且B(4,3), 所以所以① 又點A在圓(x+1)2+y2=4上運動, 所以(x0+1)2+y=4.② 把①代入②,得(2x-4+1)2+(2y-3)2=4, 整理得2+2=1. 所以點M的軌跡是以為圓心,1為半徑的圓. 規(guī)范解答之十四 破解圓的方程綜合問題 ————[1個示范例]————[1個規(guī)范練]———— (12分)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,曲線y=x2-6x+1與坐標(biāo)軸的交點都在圓C上. (1)求圓C的方程; (2)若圓C與直線x-y+a=0交于A,B兩點,且OA⊥OB,求a的值. 【規(guī)范解答】 (1)曲
47、線y=x2-6x+1與y軸的交點為(0,1),與x軸的交點為(3+2,0) ,(3-2,0). 故可設(shè)C的圓心為(3,t),則有32+(t-1)2=(2)2+t2, 解得t=1.則圓C的半徑為=3. 所以圓C的方程為(x-3)2+(y-1)2=9.6分 (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),其坐標(biāo)滿足方程組: 消去y,得到方程2x2+(2a-8)x+a2-2a+1=0. 由已知可得,判別式Δ=56-16a-4a2>0. 從而x1+x2=4-a,x1x2=. ?、?分 由于OA⊥OB,可得x1x2+y1y2=0. 又y1=x1+a,y2=x2+a, 所以2x1x2+
48、a(x1+x2)+a2=0. ②10分 由①,②得a=-1,滿足Δ>0, 故a=-1.12分 【名師寄語】 (1)若已知條件容易求出圓心坐標(biāo)和半徑或需利用圓心坐標(biāo)列方程,通常選用圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;若已知條件為圓經(jīng)過三點,一般采用一般式. (2)解決直線與圓的問題可以借助圓的幾何性質(zhì);但也要理解掌握一般的代數(shù)法,利用“設(shè)而不求”的方法技巧,要充分利用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系求解. 在直角坐標(biāo)系xOy中,以O(shè)為圓心的圓與直線x-y-4=0相切. (1)求圓的方程; (2)圓O與x軸相交于A,B兩點,圓內(nèi)的動點P使|PA|、|PO|、|PB|成等比數(shù)列,求·的取值范圍. 【解】 (1
49、)設(shè)圓的方程為x2+y2=r2,則r==2.∴圓的方程為x2+y2=4. (2)由(1)知A(-2,0),B(2,0),設(shè)P(x0,y0), 則|PA|=,|PO|=, |PB|=. 又|PA|,|PO|,|PB|成等比數(shù)列, ∴|PO|2=|PA|·|PB|, 即x+y=, 整理得y=x-2. ∴·=(-2-x0,-y0)·(2-x0,-y0)=(x-4)+y=2x-6.又點P在圓內(nèi),∴x+y<4.∴2≤x<3,∴-2≤·<0. 第四節(jié) 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系 [考情展望] 1.考查根據(jù)給定直線、圓的方程判斷直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系.2.考查通過數(shù)形結(jié)合思想,充分利
50、用圓的幾何性質(zhì)解決圓的切線、圓的弦長問題.3.從考查形式上看,以選擇題、填空題為主,屬中檔題. 一、判斷直線與圓的位置關(guān)系常用的兩種方法 1.幾何法:利用圓心到直線的距離d和圓半徑r的大小關(guān)系: d<r?相交;d=r?相切;d>r?相離. 2.代數(shù)法: 圓的切線方程常用結(jié)論 (1)過圓x2+y2=r2上一點P(x0,y0)的圓的切線方程為x0x+y0y=r2. (2)過圓(x-a)2+(y-b)2=r2上一點P(x0,y0)的圓的切線方程為(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2. (3)過圓x2+y2=r2外一點M(x0,y0)作圓的兩條切線,則兩切點所在
51、直線方程為x0x+y0y=r2. 二、圓與圓的位置關(guān)系 設(shè)圓O1:(x-a1)2+(y-b1)2=r(r1>0), 圓O2:(x-a2)2+(y-b2)2=r(r2>0). 方法 位置關(guān)系 幾何法:圓心距d與r1,r2的關(guān)系 代數(shù)法:聯(lián)立兩圓方程組成方程組的解的情況 相離 d>r1+r2 無解 外切 d=r1+r2 一組實數(shù)解 相交 |r1-r2|<d<r1+r2 兩組不同的實數(shù)解 內(nèi)切 d=|r1-r2|(r1≠r2) 一組實數(shù)解 內(nèi)含 0≤d<|r1-r2|(r1≠r2) 無解 常用結(jié)論 (1)兩圓的位置關(guān)系與公切線的條數(shù)
52、:①內(nèi)含時:0條;②內(nèi)切:1條;③相交:2條;④外切:3條;⑤外離:4條. (2)當(dāng)兩圓相交時,兩圓方程(x2,y2項系數(shù)相同)相減便可得公共弦所在直線的方程. 1.圓x2+y2-4x=0在點P(1,)處的切線方程為( ) A.x+y-2=0 B.x+y-4=0 C.x-y+4=0 D.x-y+2=0 【解析】 圓的方程為(x-2)2+y2=4,圓心坐標(biāo)為(2,0),半徑為2,點P在圓上,設(shè)切線方程為y-=k(x-1), 即kx-y-k+=0,∴=2,解得k=. ∴切線方程為y-=(x-1),即x-y+2=0. 【答案】 D 2.與圓C1:x2+y2+2x-6
53、y-26=0,C2:x2+y2-4x+2y+4=0都相切的直線有( ) A.1條 B.2條 C.3條 D.4條 【解析】 把已知兩圓化為標(biāo)準(zhǔn)方程,C1:(x+1)2+(y-3)2=36,C2:(x-2)2+(y+1)2=1,故圓心分別為C1(-1,3),C2(2,-1).兩圓圓心距|C1C2|==5,等于兩圓半徑之差,故兩圓相切,它們只有一條公切線. 【答案】 A 3.若圓x2+y2=1與直線y=kx+2沒有公共點,則實數(shù)k的取值范圍為________. 【解析】 圓心到直線的距離大于半徑即>1,-<k<. 【答案】 (-,) 4.過點(-4,-8)作圓(x+7)2+
54、(y+8)2=9的切線,則切線的方程為________. 【解析】 設(shè)切線的方程為y+8=k(x+4), 圓心(-7,-8)到直線的距離等于半徑即=3無解,故切線斜率不存在,x=-4是切線. 【答案】 x=-4 5.(2013·陜西高考)已知點M(a,b)在圓O:x2+y2=1外,則直線ax+by=1與圓O的位置關(guān)系是( ) A.相切 B.相交 C.相離 D.不確定 【解析】 由題意知點在圓外,則a2+b2>1,圓心到直線的距離d=<1,故直線與圓相交. 【答案】 B 6.(2013·山東高考)過點(3,1)作圓(x-2)2+(y-2)2=4的弦,其中最短弦的長
55、為________. 【解析】 設(shè)A(3,1),易知圓心C(2,2),半徑r=2,當(dāng)弦過點A(3,1)且與CA垂直時為最短弦. |CA|==. ∴半弦長===. ∴最短弦長為2. 【答案】 2 考向一 [145] 直線與圓的位置關(guān)系 在直角坐標(biāo)系xOy中,以坐標(biāo)原點O為圓心的圓與直線:x-y=4相切. (1)求圓O的方程; (2)若圓O上有兩點M、N關(guān)于直線x+2y=0對稱,且|MN|=2,求直線MN的方程. 【思路點撥】 (1)利用直線與圓相切,求出圓的半徑,寫出圓的方程.(2)設(shè)MN的方程為2x-y+m=0,利用|MN|=2,求m值. 【嘗試解答】 (1)依題意
56、,圓O的半徑r等于原點O到直線x-y=4的距離, 即r==2. 所以圓O的方程為x2+y2=4. (2)由題意,可設(shè)直線MN的方程為2x-y+m=0. 則圓心O到直線MN的距離d=. 由垂徑分弦定理得:+()2=22,即m=±. 所以直線MN的方程為:2x-y+=0或2x-y-=0. 規(guī)律方法1 1.與弦長有關(guān)的問題常用幾何法,即利用弦心距、半徑和弦長的一半構(gòu)成直角三角形進行求解. 2.利用圓心到直線的距離可判斷直線與圓的位置關(guān)系,也可利用直線的方程與圓的方程聯(lián)立后得到的一元二次方程的判別式來判斷直線與圓的位置關(guān)系. 對點訓(xùn)練 (1)直線x+y=0繞原點按順時針方向旋轉(zhuǎn)30°
57、所得直線與圓x2+y2-4x+1=0的位置關(guān)系是( ) A.直線與圓相切 B.直線與圓相交但不過圓心 C.直線與圓相離 D.直線過圓心 (2)若過點A(4,0)的直線l與曲線(x-2)2+y2=1有公共點,則直線l斜率的取值范圍為( ) A.[-,] B.(-,) C. D. 【解析】 (1)∵直線x+y=0的傾斜角為150°, ∴順時針方向旋轉(zhuǎn)30°后的傾斜角為120°. ∴旋轉(zhuǎn)后的直線方程為x+y=0. 將圓的方程化為(x-2)2+y2=3, ∴圓心的坐標(biāo)為(2,0),半徑為,圓心到直線x+y=0的距離為d===圓的半徑,∴直線和圓相切. (2)依
58、題意,設(shè)直線l的方程是y=k(x-4), 即kx-y-4k=0,由題意得圓心(2,0)到直線l的距離不超過該圓的半徑,即有≤1, 由此解得-≤k≤,選C. 【答案】 (1)A (2)C 考向二 [146] 圓與圓的位置關(guān)系 圓O1的方程為:x2+(y+1)2=4,圓O2的圓心坐標(biāo)為(2,1). (1)若圓O1與圓O2相外切,求圓O2的方程; (2)若圓O1與圓O2相交于A、B兩點,且|AB|=2,求圓O2的方程. 【思路點撥】 (1)根據(jù)兩圓外切求出圓O2的半徑,便可寫出圓O2的方程. (2)設(shè)出圓O2方程,求出直線AB的方程,根據(jù)點O1到直線AB的距離,列方程求解. 【
59、嘗試解答】 (1)∵圓O1的方程為:x2+(y+1)2=4, ∴圓心O1(0,-1),半徑r1=2. 設(shè)圓O2的半徑為r2,由兩圓外切知|O1O2|=r1+r2, 又|O1O2|==2, ∴r2=|O1O2|-r1=2-2, 圓O2的方程為(x-2)2+(y-1)2=12-8. (2)設(shè)圓O2的方程為(x-2)2+(y-1)2=r, 又圓O1的方程為:x2+(y+1)2=4, 兩式相減得兩圓公共弦AB所在的直線方程為:4x+4y+r-8=0, 作O1H⊥AB于H,則|AH|=|AB|=, ∵r1=2,∴|O1H|==, 又|O1H|==, ∴=,得r=4或r=20,
60、圓O2的方程為(x-2)2+(y-1)2=4或(x-2)2+(y-1)2=20. 規(guī)律方法2 1.圓與圓的位置關(guān)系取決于圓心距與兩個半徑的和與差的大小關(guān)系. 2.若兩圓相交,則兩圓的公共弦所在直線的方程可由兩圓的方程作差消去x2,y2項即可得到. 3.若兩圓相交,則兩圓的連心線垂直平分公共弦. 對點訓(xùn)練 (1)(2012·山東高考)圓(x+2)2+y2=4與圓(x-2)2+(y-1)2=9的位置關(guān)系為( ) A.內(nèi)切 B.相交 C.外切 D.相離 (2)若圓x2+y2=4與圓x2+y2+2ay-6=0(a>0)的公共弦的長為2,則a=________. 【解析】 (
61、1)兩圓圓心分別為(-2,0),(2,1),半徑分別為2和3,圓心距d==.
∵3-2 62、路點撥】 (1)設(shè)出圓的切線方程,利用圓的切線性質(zhì)求解,注意檢驗直線斜率不存在時的情況.
(2)直接利用圓心到切線的距離等于圓的半徑列式求解.
(3)利用圓的幾何性質(zhì):弦長|AB|=2(r為半徑,d為弦心距)求解.
【嘗試解答】 (1)圓心C(1,2),半徑為r=2,
當(dāng)直線的斜率不存在時,方程為x=3.
由圓心C(1,2)到直線x=3的距離d=3-1=2=r知,
此時,直線與圓相切.
當(dāng)直線的斜率存在時,設(shè)方程為y-1=k(x-3),
即kx-y+1-3k=0.
由題意知=2,
解得k=.
∴方程為y-1=(x-3),即3x-4y-5=0.
故過M點的圓的切線方程為x 63、=3或3x-4y-5=0.
(2)由題意有=2,
解得a=0或a=.
(3)∵圓心到直線ax-y+4=0的距離為,
∴2+2=4,解得a=-.
規(guī)律方法3 1.過圓外一點(x0,y0)的圓的切線方程的求法,(1)幾何方法:當(dāng)斜率存在時,設(shè)為k,切線方程為y-y0=k(x-x0),由圓心到直線的距離等于半徑求解.,
(2)代數(shù)方法:當(dāng)斜率存在時,設(shè)切線方程為y-y0=k(x-x0),即y=kx-kx0+y0,代入圓方程,得一個關(guān)于x的一元二次方程,由Δ=0,求得k,切線方程即可求出.
2.求圓的弦長的常用方法:(1)幾何法;(2)代數(shù)方法.
對點訓(xùn)練 (1)(2013·天津高考) 64、已知過點P(2,2)的直線與圓(x-1)2+y2=5相切,且與直線ax-y+1=0垂直,則a=( )
A.- B.1 C.2 D.
(2)(2013·安徽高考)直線x+2y-5+=0被圓x2+y2-2x-4y=0截得的弦長為( )
A.1 B.2 C.4 D.4
【解析】 (1)由圓的切線與直線ax-y+1=0垂直,設(shè)切線方程為x+ay+c=0,再代入點(2,2),結(jié)合圓心到切線的距離等于圓的半徑,求出a的值.
由題意知圓心為(1,0),由圓的切線與直線ax-y+1=0垂直,可設(shè)圓的切線方程為x+ay+c=0,由切線x+ay+c=0過點P(2,2),∴c= 65、-2-2a,∴=,解得a=2.
(2)先把圓的一般方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程,求出圓心和半徑,再在圓中構(gòu)造直角三角形,利用勾股定理求弦長.
圓的方程可化為C:(x-1)2+(y-2)2=5,其圓心為C(1,2),半徑R=.如圖所示,取弦AB的中點P,連接CP,則CP⊥AB,圓心C到直線AB的距離d=|CP|==1.在Rt△ACP中,|AP|==2,故直線被圓截得的弦長|AB|=4.
【答案】 (1)C (2)C
規(guī)范解答之十五 與圓有關(guān)的探索問題求解策略
————[1個示范例]————[1個規(guī)范練]————
(12分)已知圓C:x2+y2-2x+4y-4=0.問在圓C上 66、是否存在兩點A、B關(guān)于直線y=kx-1對稱,且以AB為直徑的圓經(jīng)過原點?若存在,寫出直線AB的方程;若不存在,說明理由.
【規(guī)范解答】 圓C的方程可化為(x-1)2+(y+2)2=9,圓心為C(1,-2).假設(shè)在圓C上存在兩點A、B滿足條件,
則圓心C(1,-2)在直線y=kx-1上,即k=-1.3分
于是可知,kAB=1.
設(shè)lAB∶y=x+b,代入圓C的方程,整理得2x2+2(b+1)x+b2+4b-4=0,
則Δ=4(b+1)2-8(b2+4b-4)>0,即b2+6b-9<0.
解得-3-3<b<-3+3.7分
設(shè)點A、B的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=-b-1,x1x2=b2+2b-2.
由題意知OA⊥OB,則有x1x2+y1y2=0,
也就是x1x2+(x1+b)(x2+b)=0.
∴2x1x2+b(x1+x2)+b2=0.10分
∴b2+4b-4-b2-b+b2=0,化簡得b2+3b-4=0.
解得b=-4或b=1,均滿足Δ>0,
即直線AB的方程為x-y-4=0,或x-y+1=0.12分
【名師寄語】 (1
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