江蘇省2019高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題五 解析幾何 第1講 直線與圓學(xué)案.doc
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第1講 直線與圓 [考情考向分析] 高考考查重點(diǎn)是求直線和圓的方程、直線間的平行和垂直關(guān)系、距離、直線與圓的位置關(guān)系,此類問(wèn)題難度屬于中檔,偶爾出現(xiàn)解答題.其中直線方程和圓的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程是C級(jí)要求. 熱點(diǎn)一 直線、圓的方程 例1 (1)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,過(guò)點(diǎn)M(1,0)的直線l與圓x2+y2=5交于A,B兩點(diǎn),其中點(diǎn)A在第一象限,且=2,則直線l的方程為_(kāi)___________. 答案 x-y-1=0 解析 方法一 易知l的斜率必存在,設(shè)l:y=k(x-1).由=2,可設(shè)BM=2t,MA=t,如圖, 過(guò)原點(diǎn)O作OH⊥l于點(diǎn)H,則BH=.設(shè)OH=d,在Rt△OBH中,d2+2=r2=5,在Rt△OMH中,d2+2=OM2=1,解得d2=.所以d2==,解得k=1或k=-1,因?yàn)辄c(diǎn)A在第一象限,=2,由圖知k=1,所以l:x-y-1=0. 方法二 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),所以=(1-x2,-y2),=(x1-1,y1).因?yàn)椋?,所以有即 又代入可得 解得x1=2,代入可得y1=1,又點(diǎn)A在第一象限,故A(2,1),由點(diǎn)A和點(diǎn)M的坐標(biāo)可得直線AB的方程為x-y-1=0. (2)已知圓M的圓心在x軸上,且圓心在直線l1:x=-2的右側(cè),若圓M截直線l1所得的弦長(zhǎng)為2,且與直線l2:2x-y-4=0相切,則圓M的方程為_(kāi)_______. 答案 (x+1)2+y2=4 解析 由已知,可設(shè)圓M的圓心坐標(biāo)為(a,0),a>-2,半徑為r,則 解得 ∴圓M的方程為(x+1)2+y2=4. 思維升華 求具備一定條件的直線或圓的方程時(shí),其關(guān)鍵是尋找確定直線或圓的兩個(gè)幾何要素,待定系數(shù)法也是經(jīng)常使用的方法,解題時(shí)要注意平面幾何知識(shí)的應(yīng)用. 跟蹤演練1 (1)過(guò)點(diǎn)P(-4,0)的直線l與圓C:(x-1)2+y2=5相交于A,B兩點(diǎn),若點(diǎn)A恰好是線段PB的中點(diǎn),則直線l的方程為_(kāi)_______. 答案 x3y+4=0 解析 設(shè)AB的中點(diǎn)為D,則CD⊥AB, 設(shè)CD=d,AD=x,則PA=AB=2x, 在Rt△ACD中,由勾股定理得d2+x2=r2=5,① 在Rt△PDC中,由勾股定理得d2+9x2=CP2=25,② 由①②解得d2=. 易知直線l的斜率一定存在,設(shè)為k, 則l:y=k(x+4), 圓心C(1,0)到直線l的距離為d==, 解得k2=,k=, 所以直線l的方程為y=(x+4), 即為x3y+4=0. (2)若圓上一點(diǎn)A(2,3)關(guān)于直線x+2y=0的對(duì)稱點(diǎn)仍在圓上,且圓與直線x-y+1=0相交的弦長(zhǎng)為2,則圓的方程為_(kāi)_______________________. 答案 (x-6)2+(y+3)2=52或(x-14)2+(y+7)2=244 解析 設(shè)圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2, 點(diǎn)A(2,3)關(guān)于直線x+2y=0的對(duì)稱點(diǎn)仍在圓上, 說(shuō)明圓心在直線x+2y=0上,即a+2b=0,① 且(2-a)2+(3-b)2=r2.② 而圓與直線x-y+1=0相交的弦長(zhǎng)為2, 故r2-2=2,③ 由①②③,解得或 所以所求圓的方程為(x-6)2+(y+3)2=52 或(x-14)2+(y+7)2=244. 熱點(diǎn)二 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系 例2 (2018江蘇儀征中學(xué)檢測(cè))如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知圓C:x2+y2-4x=0及點(diǎn)A, B. (1)若直線l平行于AB,與圓C相交于M,N兩點(diǎn),MN=AB,求直線l的方程; (2)在圓C上是否存在點(diǎn)P,使得PA2+PB2=12 ?若存在,求點(diǎn)P的個(gè)數(shù);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由. 解 (1)圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為2+y2=4, 所以圓心C,半徑為2. 因?yàn)閘∥AB, A, B,所以直線l的斜率為=1, 設(shè)直線l的方程為x-y+m=0, 則圓心C到直線l的距離為d==. 因?yàn)镸N=AB==2, 而CM2=d2+2,所以4=+2, 解得m=0或m=-4, 故直線l的方程為x-y=0或x-y-4=0. (2)假設(shè)圓C上存在點(diǎn)P,設(shè)P, 則2+y2=4, PA2+PB2=2+2+2+2=12,即x2+y2-2y-3=0,即x2+2=4, 因?yàn)?<2+2,所以圓2+y2=4與圓x2+2=4相交,所以點(diǎn)P的個(gè)數(shù)為2. 思維升華 (1)判斷直線與圓的位置關(guān)系的常見(jiàn)方法: ①幾何法:利用d與r的關(guān)系; ②代數(shù)法:聯(lián)立方程之后利用Δ判斷; ③點(diǎn)與圓的位置關(guān)系法:若直線恒過(guò)定點(diǎn)且定點(diǎn)在圓內(nèi),可判斷直線與圓相交. (2)判斷圓與圓的位置關(guān)系,一般用幾何法,其步驟為: ①確定兩圓的圓心坐標(biāo)和半徑長(zhǎng); ②利用平面內(nèi)兩點(diǎn)間的距離公式求出圓心距d,r1+r2,|r1-r2|; ③比較d,r1+r2,|r1-r2|的大小,寫出結(jié)論. 跟蹤演練2 (1)設(shè)直線y=x+2a與圓C:x2+y2-2ay-2=0相交于A,B兩點(diǎn),若AB=2,則圓C的面積為_(kāi)_______. 答案 4π 解析 圓C:x2+y2-2ay-2=0,即C:x2+(y-a)2=a2+2,圓心為C(0,a),半徑r=,C到直線y=x+2a的距離d==.又由AB=2, 得2+2=a2+2,解得a2=2, 所以圓C的面積為π(a2+2)=4π. (2)(2018蘇錫常鎮(zhèn)調(diào)研)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知圓C:(x+1)2+y2=2,點(diǎn)A(2,0),若圓C上存在點(diǎn)M,滿足MA2+MO2≤10,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)镸A2+MO2≤10, 所以(x-2)2+y2+x2+y2≤10, 即x2+y2-2x-3≤0, 因?yàn)?x+1)2+y2=2,所以y2=2-(x+1)2, 所以x2+2-(x+1)2-2x-3≤0, 化簡(jiǎn)得x≥-. 因?yàn)閥2=2-(x+1)2,所以y2≤, 所以-≤y≤. 熱點(diǎn)三 直線、圓的綜合問(wèn)題 例3 如圖所示,已知圓A的圓心在直線y=-2x上,且該圓存在兩點(diǎn)關(guān)于直線x+y-1=0對(duì)稱,又圓A與直線l1:x+2y+7=0相切,過(guò)點(diǎn)B(-2,0)的動(dòng)直線l與圓A相交于M,N兩點(diǎn),Q是MN的中點(diǎn),直線l與l1相交于點(diǎn)P. (1)求圓A的方程; (2)當(dāng)MN=2時(shí),求直線l的方程; (3)(+)是否為定值?如果是,求出此定值;如果不是,請(qǐng)說(shuō)明理由. 解 (1)由圓存在兩點(diǎn)關(guān)于直線x+y-1=0對(duì)稱知圓心A在直線x+y-1=0上.由得A(-1,2),設(shè)圓A的半徑為R,∵圓A與直線l1:x+2y+7=0相切,∴R==2, ∴圓A的方程為(x+1)2+(y-2)2=20. (2)當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí),易知x=-2符合題意;當(dāng)直線l與x軸不垂直時(shí),設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),即kx-y+2k=0,連結(jié)AQ,則AQ⊥MN, ∵M(jìn)N=2,∴AQ==1. 由AQ==1,得k=, ∴直線l的方程為3x-4y+6=0, ∴所求直線l的方程為x=-2或3x-4y+6=0. (3)∵AQ⊥BP,∴=0, ∴(+)=2=2(+) =2; 當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí),得P, 則=,又=(1,2), ∴(+)=2=-10; 當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的方程為y=k(x+2), 由解得P, ∴=, ∴(+)=2 =2=-10, 綜上所述,(+)為定值-10. 思維升華 直線、圓的綜合問(wèn)題包括和圓有關(guān)的定點(diǎn)定值問(wèn)題、范圍問(wèn)題及探究性問(wèn)題.解決的基本思路有兩種:代數(shù)法和幾何法,解題時(shí)要注意充分利用方程、向量及圖形的特征. 跟蹤演練3 (2016江蘇)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知以M為圓心的圓M:x2+y2-12x-14y+60=0及其上一點(diǎn)A(2,4). (1)設(shè)圓N與x軸相切,與圓M外切,且圓心N在直線x=6上,求圓N的標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)設(shè)平行于OA的直線l與圓M相交于B,C兩點(diǎn),且BC=OA,求直線l的方程; (3)設(shè)點(diǎn)T(t,0)滿足:存在圓M上的兩點(diǎn)P和Q,使得+=,求實(shí)數(shù)t的取值范圍. 解 (1)圓M的方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式為(x-6)2+(y-7)2=25,圓心M(6,7),半徑r=5, 由題意,設(shè)圓N的方程為(x-6)2+(y-b)2=b2(b>0). 且=b+5. 解得b=1,∴圓N的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-6)2+(y-1)2=1. (2)∵kOA=2, ∴可設(shè)l的方程為y=2x+m,即2x-y+m=0. 又BC=OA==2. 由題意,圓M的圓心M(6,7)到直線l的距離為 d===2. 即=2,解得m=5或m=-15. ∴直線l的方程為2x-y+5=0或2x-y-15=0. (3)由+=,則四邊形AQPT為平行四邊形, 又∵P,Q為圓M上的兩點(diǎn),∴PQ≤2r=10. ∴TA=PQ≤10,即≤10, 解得2-2≤t≤2+2. 故所求t的取值范圍為[2-2,2+2]. 1.(2018江蘇)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,A為直線l:y=2x上在第一象限內(nèi)的點(diǎn),B(5,0),以AB為直徑的圓C與直線l交于另一點(diǎn)D.若=0,則點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為_(kāi)_______. 答案 3 解析 設(shè)A(a,2a),則a>0. 又B(5,0),故以AB為直徑的圓的方程為(x-5)(x-a)+y(y-2a)=0. 由題意知C. 由 解得或∴D(1,2). 又=0,=(5-a,-2a),=, ∴(5-a,-2a)=a2-5a-=0, 解得a=3或a=-1. 又a>0,∴a=3. 2.圓心在直線y=-4x上,且與直線x+y-1=0相切于點(diǎn)P(3,-2)的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)___________. 答案 (x-1)2+(y+4)2=8 解析 方法一 設(shè)圓心為(a,-4a),則有r==,解得a=1,r=2,則圓的方程為(x-1)2+(y+4)2=8. 方法二 過(guò)點(diǎn)P(3,-2)且垂直于直線x+y-1=0的直線方程為x-y-5=0,聯(lián)立方程組 解得則圓心坐標(biāo)為(1,-4),半徑為r= =2,故圓的方程為(x-1)2+(y+4)2=8. 3.(2018江蘇省南京師大附中模擬)已知直線x-y+b=0與圓x2+y2=9交于不同的兩點(diǎn)A,B.若O是坐標(biāo)原點(diǎn),且|+|≥||,則實(shí)數(shù)b的取值范圍是______. 答案 (-3,-]∪[,3) 解析 設(shè)AB的中點(diǎn)為D,則+=2,故||≥||,即2≥2,再由直線與圓的弦長(zhǎng)公式可得,AB=2(d為圓心到直線的距離),又直線與圓相交,故d- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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