2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 解析幾何 第一講 直線(xiàn)與圓教案 理
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1、2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 解析幾何 第一講 直線(xiàn)與圓教案 理 年份 卷別 考查角度及命題位置 命題分析及學(xué)科素養(yǎng) 2018 Ⅱ卷 直線(xiàn)與拋物線(xiàn)位置關(guān)系及圓的方程求法·T19 命題分析 (1)近兩年圓的方程成為高考全國(guó)課標(biāo)卷命題的熱點(diǎn),需重點(diǎn)關(guān)注.此類(lèi)試題難度中等偏下,多以選擇題或填空題形式考查. (2)直線(xiàn)與圓的方程偶爾單獨(dú)命題,單獨(dú)命題時(shí)有一定的深度,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在壓軸題的位置,難度較大,對(duì)直線(xiàn)與圓的方程(特別是直線(xiàn))的考查主要體現(xiàn)在圓錐曲線(xiàn)的綜合問(wèn)題上. 學(xué)科素養(yǎng) 通過(guò)考查直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系,著重考查學(xué)生數(shù)學(xué)建模、邏輯推理及數(shù)學(xué)運(yùn)算的核心素養(yǎng). Ⅲ卷 直
2、線(xiàn)與圓的位置關(guān)系及面積問(wèn)題·T6 2017 Ⅰ卷 圓的性質(zhì)、點(diǎn)到直線(xiàn)的距離、雙曲線(xiàn)的幾何性質(zhì)·T15 Ⅱ卷 圓的弦長(zhǎng)問(wèn)題、雙曲線(xiàn)的幾何性質(zhì)·T9 Ⅲ卷 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系、點(diǎn)到直線(xiàn)的距離、橢圓的離心率·T10 直線(xiàn)與圓的方程、直線(xiàn)與拋物線(xiàn)的位置關(guān)系 ·T20 2016 Ⅱ卷 圓的方程、點(diǎn)到直線(xiàn)的距離應(yīng)用·T4 Ⅲ卷 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系·T16 [悟通——方法結(jié)論] 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l1∥l2?k1=k2,l1⊥l2?k1k2=-1.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.
3、求直線(xiàn)方程 要注意幾種直線(xiàn)方程的局限性.點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式、斜截式要求直線(xiàn)不能與x軸垂直.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:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0間的距離d=. (2)點(diǎn)(x0,y0)到直線(xiàn)l:Ax+By+C=0的距離公式 d=. 4.與已知直線(xiàn)l:Ax+By+C=0(A≠0,B≠0)平行的直線(xiàn)可改為Ax+By+m=0(m≠C),垂直的直線(xiàn)可設(shè)為Bx-Ay+m=0. 5.直線(xiàn)l1:A1x+B1y+C1=0, 直線(xiàn)l2:A2x+B2y+C2=0, 當(dāng)l1⊥l2時(shí),有A1A2+B1B2=
4、0, 當(dāng)l1∥l2時(shí),A1B2-A2B1=0且A1C2-A2C1≠0. [全練——快速解答] 1.(2018·洛陽(yáng)一模)已知直線(xiàn)l1:x+my-1=0,l2:nx+y-p=0,則“m+n=0”是“l(fā)1⊥l2”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 解析:①若m+n=0,當(dāng)m=n=0時(shí),直線(xiàn)l1:x-1=0與直線(xiàn)l2:y-p=0互相垂直;當(dāng)m=-n≠0時(shí),直線(xiàn)l1的斜率為-,直線(xiàn)l2的斜率為-n,∵-·(-n)=-·m=-1,∴l(xiāng)1⊥l2.②當(dāng)l1⊥l2時(shí),若m=0,l1:x-1=0,則n=0,此時(shí)m+n=0;若m≠0,則-·(
5、-n)=-1,即-n=m,有m+n=0.故選C. 答案:C 2.已知直線(xiàn)l1:x+2ay-1=0,l2:(a+1)x-ay=0,若l1∥l2,則實(shí)數(shù)a的值為( ) A.- B.0 C.-或0 D.2 解析:若a≠0,則由l1∥l2,得=,所以2a+2=-1,即a=-; 若a=0,則l1:x-1=0,l2:x=0,互相平行. 答案:C 3.若直線(xiàn)l1:x+ay+6=0與l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,則l1與l2間的距離為( ) A. B. C. D. 解析:由l1∥l2,得(a-2)a=1×3,且a×2a≠3×6,解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2
6、:x-y+=0,所以l1與l2間的距離為d==. 答案:B 4.過(guò)直線(xiàn)l1:x-2y+3=0與直線(xiàn)l2:2x+3y-8=0的交點(diǎn),且到點(diǎn)P(0,4)距離為2的直線(xiàn)方程為_(kāi)_______. 解析:由得∴l(xiāng)1與l2的交點(diǎn)為(1,2).當(dāng)所求直線(xiàn)斜率不存在,即直線(xiàn)方程為x=1時(shí),顯然不滿(mǎn)足題意. 當(dāng)所求直線(xiàn)斜率存在時(shí),設(shè)所求直線(xiàn)方程為y-2=k(x-1),即kx-y+2-k=0, ∵點(diǎn)P(0,4)到直線(xiàn)的距離為2, ∴2=,∴k=0或k=. ∴直線(xiàn)方程為y=2或4x-3y+2=0. 答案:y=2或4x-3y+2=0 1.求直線(xiàn)方程時(shí)易忽視斜率k不存在情形. 2.利用斜率與截距
7、判斷兩線(xiàn)平行或垂直關(guān)系時(shí)易忽視斜率不存在情形. 3.有關(guān)截距問(wèn)題易忽視截距為零這一情形. 圓的方程及應(yīng)用 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第47頁(yè) [悟通——方法結(jié)論] 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(x-a)2+(y-b)2=r2,特別地,當(dāng)圓心在原點(diǎn)時(shí),方程為x2+y2=r2. 2.圓的一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0,其中D2+E2-4F>0,表示以為圓心、為半徑的圓. [全練——快速解答] 1.已知圓C的圓心是直線(xiàn)x-y+1=0與x軸的交點(diǎn),且圓C與直線(xiàn)x+y+3=0相切,則圓C的方程是( ) A.(x+1)
8、2+y2=2 B.(x+1)2+y2=8 C.(x-1)2+y2=2 D.(x-1)2+y2=8 解析:直線(xiàn)x-y+1=0與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(-1,0),因?yàn)閳AC與直線(xiàn)x+y+3=0相切,所以半徑為圓心到切線(xiàn)的距離,即r=d==,則圓C的方程為(x+1)2+y2=2,故選A. 答案:A 2.(2018·長(zhǎng)沙模擬)與圓(x-2)2+y2=4關(guān)于直線(xiàn)y=x對(duì)稱(chēng)的圓的方程是( ) A.(x-)2+(y-1)2=4 B.(x-)2+(y-)2=4 C.x2+(y-2)2=4 D.(x-1)2+(y-)2=4 解析:圓與圓關(guān)于直線(xiàn)對(duì)稱(chēng),則圓的半徑相同,只需圓心關(guān)于直線(xiàn)對(duì)稱(chēng)即可.由題意知已
9、知圓的圓心坐標(biāo)為(2,0),半徑為2,設(shè)所求圓的圓心坐標(biāo)為(a,b),則解得 所以所求圓的圓心坐標(biāo)為(1,),半徑為2. 從而所求圓的方程為(x-1)2+(y-)2=4. 答案:D 3.(2018·廣州模擬)若一個(gè)圓的圓心是拋物線(xiàn)x2=4y的焦點(diǎn),且該圓與直線(xiàn)y=x+3相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是________. 解析:拋物線(xiàn)x2=4y的焦點(diǎn)為(0,1), 即圓心為(0,1), 設(shè)該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是x2+(y-1)2=r2(r>0), 因?yàn)樵搱A與直線(xiàn)y=x+3相切, 所以r==, 故該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是x2+(y-1)2=2. 答案:x2+(y-1)2=2 用待定系數(shù)法求圓
10、的方程的一般步驟 (1)選用圓的方程兩種形式中的一種,若知圓上三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),通常選用一般方程;若給出圓心的特殊位置或圓心與兩坐標(biāo)軸間的關(guān)系,通常選用標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)根據(jù)所給條件,列出關(guān)于D,E,F(xiàn)或a,b,r的方程組; (3)解方程組,求出D,E,F(xiàn)或a,b,r的值,并把它們代入所設(shè)的方程中,得到所求圓的方程. 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第47頁(yè) [悟通——方法結(jié)論] 1.直線(xiàn)和圓的位置關(guān)系的判斷方法 直線(xiàn)l:Ax+By+C=0(A2+B2≠0)與圓:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)的位置關(guān)系如表. 方法
11、 幾何法:根據(jù)d=與r的大小關(guān)系 代數(shù)法:消元得一元二次方程,根據(jù)判別式Δ的符號(hào)判斷 相交 d<r Δ>0 相切 d=r Δ=0 相離 d>r Δ<0 2.弦長(zhǎng)與切線(xiàn)長(zhǎng)的計(jì)算方法 (1)弦長(zhǎng)的計(jì)算:直線(xiàn)l與圓C相交于A,B兩點(diǎn),則|AB|=2(其中d為弦心距). (2)切線(xiàn)長(zhǎng)的計(jì)算:過(guò)點(diǎn)P向圓引切線(xiàn)PA,則|PA|=(其中C為圓心). (2017·高考全國(guó)卷Ⅲ)(12分)已知拋物線(xiàn)C:y2=2x,為直徑的圓. (1)證明:坐標(biāo)原點(diǎn)O在圓M上; (2)設(shè)圓M過(guò)點(diǎn)P(4,-2), [學(xué)審題] 條件信息 想到方法 注意什么 信息?中過(guò)定點(diǎn)的直線(xiàn)l
12、 直線(xiàn)l的方程的設(shè)法 數(shù)形結(jié)合分析,靈活設(shè)l:x=my+2.注意斜率是否存在 信息?中AB為直徑 抓住圓的幾何性質(zhì)坐標(biāo)化條件 OA⊥OB?x1x2+y1y2=0 信息?中求圓的方程 確定圓心與半徑是求圓方程關(guān)鍵 設(shè)出圓心坐標(biāo),注意多解. [規(guī)范解答] (1)證明:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),l:x=my+2. (1分) 由可得y2-2my-4=0,則y1y2=-4. 又x1=,x2=,故x1x2==4. (3分) 因此OA的斜率與OB的斜率之積為·==-1, 所以O(shè)A⊥OB. 故坐標(biāo)原點(diǎn)O在圓M上. (5分) (2)由(1)可得y1+y2=2
13、m, x1+x2=m(y1+y2)+4=2m2+4, 故圓心M的坐標(biāo)為(m2+2,m), 圓M的半徑r=. (8分) 由于圓M過(guò)點(diǎn)P(4,-2),因此·=0, 故(x1-4)(x2-4)+(y1+2)(y2+2)=0, 即x1x2-4(x1+x2)+y1y2+2(y1+y2)+20=0. 由(1)知y1y2=-4,x1x2=4, 所以2m2-m-1=0, 解得m=1或m=-. (10分) 當(dāng)m=1時(shí),直線(xiàn)l的方程為x-y-2=0,圓心M的坐標(biāo)為(3,1),圓M的半徑為, 圓M的方程為(x-3)2+(y-1)2=10. 當(dāng)m=-時(shí),直線(xiàn)l的方程為2x+y-4=0,圓心M的
14、坐標(biāo)為 ,圓M的半徑為, 圓M的方程為2+2=. (12分) 1.圓上的點(diǎn)到直線(xiàn)的距離的化歸思想 (1)轉(zhuǎn)化為兩平行線(xiàn)間的距離以及直線(xiàn)與圓的交點(diǎn)個(gè)數(shù)求解.(2)轉(zhuǎn)化為圓心到直線(xiàn)的距離與半徑之間的關(guān)系求解.(3)直接設(shè)點(diǎn),利用方程思想解決. 2.?dāng)?shù)形結(jié)合思想在求解與圓有關(guān)的最值問(wèn)題中是關(guān)鍵點(diǎn). [練通——即學(xué)即用] 1.(2018·銀川九中五模)直線(xiàn)l:kx+y+4=0(k∈R)是圓C:x2+y2+4x-4y+6=0的一條對(duì)稱(chēng)軸,過(guò)點(diǎn)A(0,k)作斜率為1的直線(xiàn)m,則直線(xiàn)m被圓C所截得的弦長(zhǎng)為( ) A. B. C. D.2 解析:圓C:x2+y2+4x
15、-4y+6=0,即(x+2)2+(y-2)2=2,表示以C(-2,2)為圓心,為半徑的圓.由題意可得,直線(xiàn)l:kx+y+4=0經(jīng)過(guò)圓心C(-2,2),所以-2k+2+4=0,解得k=3,所以點(diǎn)A(0,3),故直線(xiàn)m的方程為y=x+3,即x-y+3=0,則圓心C到直線(xiàn)m的距離d==,所以直線(xiàn)m被圓C所截得的弦長(zhǎng)為2× =.故選C. 答案:C 2.(2018·高考全國(guó)卷Ⅲ)直線(xiàn)x+y+2=0分別與x軸,y軸交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)P在圓(x-2)2+y2=2上,則△ABP面積的取值范圍是( ) A.[2,6] B.[4,8] C.[,3] D.[2,3] 解析:設(shè)圓(x-2)2+y2=2的圓
16、心為C,半徑為r,點(diǎn)P到直線(xiàn)x+y+2=0的距離為d,則圓心C(2,0),r=,所以圓心C到直線(xiàn)x+y+2=0的距離為2,可得dmax=2+r=3,dmin=2-r=.由已知條件可得AB=2,所以△ABP面積的最大值為AB·dmax=6,△ABP面積的最小值為AB·dmin=2. 綜上,△ABP面積的取值范圍是[2,6]. 故選A 答案:A 3.已知圓C:x2+y2-2x-4y+m=0. (1)若圓C與坐標(biāo)軸有3個(gè)交點(diǎn),求m的值; (2)若圓C與直線(xiàn)x+2y-4=0的兩個(gè)交點(diǎn)為M,N,且滿(mǎn)足·=0(其中O為坐標(biāo)原點(diǎn)),求此時(shí)m的值. 解析:(1)由x2+y2-2x-4y+m=0配
17、方得(x-1)2+(y-2)2=5-m. 由題意,可得圓C與x軸相切或過(guò)原點(diǎn)時(shí),圓C與坐標(biāo)軸有三個(gè)交點(diǎn), 所以5-m=4,或1+4=5-m,解得m=1或m=0. (2)設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2)則=(x1,y1),=(x2,y2). 由·=0,得x1x2+y1y2=0. 由消x,得(4-2y)2+y2-2(4-2y)-4y+m=0. 整理得5y2-16y+8+m=0.① 根據(jù)根與系數(shù)的關(guān)系得,y1+y2=,y1y2=. 由x1=4-2y1,x2=4-2y2, ∴x1x2=16-8(y1+y2)+4y1y2=-+. 由x1x2+y1y2=0,得-++=0,解得m=.
18、 由①知Δ=162-20(8+m)>0,即m<,故m=滿(mǎn)足題意,因此m=為所求. 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第141頁(yè) 一、選擇題 1.“ab=4”是“直線(xiàn)2x+ay-1=0與直線(xiàn)bx+2y-2=0平行”的( ) A.充分必要條件 B.充分而不必要條件 C.必要而不充分條件 D.既不充分也不必要條件 解析:因?yàn)閮芍本€(xiàn)平行,所以斜率相等,即-=-,可得ab=4,又當(dāng)a=1,b=4時(shí),滿(mǎn)足ab=4,但是兩直線(xiàn)重合,故選C. 答案:C 2.已知圓(x-1)2+y2=1被直線(xiàn)x-y=0分成兩段圓弧,則較短弧長(zhǎng)與較長(zhǎng)弧長(zhǎng)之比為( ) A.1∶2 B.1∶3 C.1
19、∶4 D.1∶5 解析:(x-1)2+y2=1的圓心為(1,0),半徑為1.圓心到直線(xiàn)的距離d==,所以較短弧所對(duì)的圓心角為,較長(zhǎng)弧所對(duì)的圓心角為,故兩弧長(zhǎng)之比為1∶2,故選A. 答案:A 3.(2018·臨沂模擬)已知直線(xiàn)3x+ay=0(a>0)被圓(x-2)2+y2=4所截得的弦長(zhǎng)為2,則a的值為( ) A. B. C.2 D.2 解析:由已知條件可知,圓的半徑為2,又直線(xiàn)被圓所截得的弦長(zhǎng)為2,故圓心到直線(xiàn)的距離為,即=,得a=. 答案:B 4.(2018·濟(jì)寧模擬)已知圓C過(guò)點(diǎn)A(2,4),B(4,2),且圓心C在直線(xiàn)x+y=4上,若直線(xiàn)x+2y-t=0與圓C相切,則t
20、的值為( ) A.-6±2 B.6±2 C.2±6 D.6±4 解析:因?yàn)閳AC過(guò)點(diǎn)A(2,4),B(4,2),所以圓心C在線(xiàn)段AB的垂直平分線(xiàn)y=x上,又圓心C在直線(xiàn)x+y=4上,聯(lián)立,解得x=y(tǒng)=2,即圓心C(2,2),圓C的半徑r==2.又直線(xiàn)x+2y-t=0與圓C相切,所以=2,解得t=6±2. 答案:B 5.(2018·南昌第一次模擬)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線(xiàn)y=2x+1與圓x2+y2=4相交于A,B兩點(diǎn),則cos∠AOB=( ) A. B.- C. D.- 解析:因?yàn)閳Ax2+y2=4的圓心為O(0,0),半徑為2,所以圓心O到直線(xiàn)y=2x+1的距離
21、d==,所以弦長(zhǎng)|AB|=2=2. 在△AOB中,由余弦定理得cos∠AOB===-. 答案:D 6.(2018·合肥第一次教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))設(shè)圓x2+y2-2x-2y-2=0的圓心為C,直線(xiàn)l過(guò)(0,3)與圓C交于A,B兩點(diǎn),若|AB|=2,則直線(xiàn)l的方程為( ) A.3x+4y-12=0或4x-3y+9=0 B.3x+4y-12=0或x=0 C.4x-3y+9=0或x=0 D.3x-4y+12=0或4x+3y+9=0 解析:當(dāng)直線(xiàn)l的斜率不存在時(shí),計(jì)算出弦長(zhǎng)為2,符合題意; 當(dāng)直線(xiàn)l的斜率存在時(shí),可設(shè)直線(xiàn)l的方程為y=kx+3,由弦長(zhǎng)為2可知,圓心到該直線(xiàn)的距離為1,從而有
22、=1,解得k=- ,綜上,直線(xiàn)l的方程為x=0或3x+4y-12=0,故選B. 答案:B 7.已知圓O:x2+y2=1,點(diǎn)P為直線(xiàn)+=1上一動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)P向圓O引兩條切線(xiàn)PA,PB,A,B為切點(diǎn),則直線(xiàn)AB經(jīng)過(guò)定點(diǎn)( ) A.(,) B.(,) C.(,0) D.(0,) 解析:因?yàn)辄c(diǎn)P是直線(xiàn)+=1上的一動(dòng)點(diǎn),所以設(shè)P(4-2m,m). 因?yàn)镻A,PB是圓x2+y2=1的兩條切線(xiàn),切點(diǎn)分別為A,B,所以O(shè)A⊥PA,OB⊥PB,所以點(diǎn)A,B在以O(shè)P為直徑的圓C上,即弦AB是圓O和圓C的公共弦. 因?yàn)閳A心C的坐標(biāo)是(2-m,),且半徑的平方r2=,所以圓C的方程為(x-2+m)2+(
23、y-)2=,① 又x2+y2=1,② 所以②-①得,(2m-4)x-my+1=0,即公共弦AB所在的直線(xiàn)方程為(2x-y)m+(-4x+1)=0,所以由得所以直線(xiàn)AB過(guò)定點(diǎn)(,).故選B. 答案:B 8.若過(guò)點(diǎn)A(1,0)的直線(xiàn)l與圓C:x2+y2-6x-8y+21=0相交于P,Q兩點(diǎn),線(xiàn)段PQ的中點(diǎn)為M,l與直線(xiàn)x+2y+2=0的交點(diǎn)為N,則|AM|·|AN|的值為( ) A.5 B.6 C.7 D.8 解析:圓C的方程化成標(biāo)準(zhǔn)方程可得(x-3)2+(y-4)2=4,故圓心為C(3,4),半徑為2,則可設(shè)直線(xiàn)l的方程為kx-y-k=0(k≠0),由得N,又直線(xiàn)CM與l垂直,得
24、直線(xiàn)CM的方程為y-4=-(x-3). 由 得M, 則|AM|·|AN| =. =××=6.故選B. 答案:B 二、填空題 9.(2018·高考全國(guó)卷Ⅰ)直線(xiàn)y=x+1與圓x2+y2+2y-3=0交于A,B兩點(diǎn),則|AB|=________. 解析:由x2+y2+2y-3=0,得x2+(y+1)2=4. ∴圓心C(0,-1),半徑r=2. 圓心C(0,-1)到直線(xiàn)x-y+1=0的距離d==,∴|AB|=2=2=2. 答案:2 10.(2018·江蘇三市三模)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知點(diǎn)A(0,-2),點(diǎn)B(1,-1),P為圓x2+y2=2上一動(dòng)點(diǎn),則的最大值是__
25、______. 解析:設(shè)動(dòng)點(diǎn)P(x,y),令=t(t>0),則=t2,整理得,(1-t2)x2+(1-t2)y2-2x+(2-4t2)y+2-4t2=0,(*) 易知當(dāng)1-t2≠0時(shí),(*)式表示一個(gè)圓,且動(dòng)點(diǎn)P在該圓上, 又點(diǎn)P在圓x2+y2=2上,所以點(diǎn)P為兩圓的公共點(diǎn),兩圓方程相減得兩圓公共弦所在直線(xiàn)l的方程為x-(1-2t2)y-2+3t2=0, 所以圓心(0,0)到直線(xiàn)l的距離d=≤,解得0<t≤2,所以的最大值為2. 答案:2 三、解答題 11.已知圓C過(guò)點(diǎn)P(1,1),且圓C與圓M:(x+2)2+(y+2)2=r2(r>0)關(guān)于直線(xiàn)x+y+2=0對(duì)稱(chēng). (1)求圓
26、C的方程; (2)設(shè)Q為圓C上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),求·的最小值. 解析:(1)設(shè)圓心C(a,b),則 解得 則圓C的方程為x2+y2=r2,將點(diǎn)P的坐標(biāo)代入得r2=2, 故圓C的方程為x2+y2=2. (2)設(shè)Q(x,y),則x2+y2=2, ·=(x-1,y-1)·(x+2,y+2)=x2+y2+x+y-4=x+y-2, 令x=cos θ,y=sin θ, 則·=x+y-2=(sin θ+cos θ)-2=2sin-2, 所以·的最小值為-4. 12.已知圓C:x2+y2+2x-4y+3=0. (1)若圓C的切線(xiàn)在x軸和y軸上的截距相等,求此切線(xiàn)的方程; (2)從圓C外一點(diǎn)
27、P(x1,y1)向該圓引一條切線(xiàn),切點(diǎn)為M,O為坐標(biāo)原點(diǎn),且有|PM|=|PO|,求使|PM|取得最小值時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo). 解析:(1)圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x+1)2+(y-2)2=2. ①當(dāng)此切線(xiàn)在兩坐標(biāo)軸上的截距為零時(shí),設(shè)此切線(xiàn)方程為y=kx, 由=,得k=2±, ∴此切線(xiàn)方程為y=(2±)x. ②當(dāng)此切線(xiàn)在兩坐標(biāo)軸上的截距不為零時(shí),設(shè)此切線(xiàn)方程為x+y-a=0,由=,得|a-1|=2,即a=-1或a=3. ∴此切線(xiàn)方程為x+y+1=0或x+y-3=0. 綜上,此切線(xiàn)方程為y=(2+)x或y=(2-)x或x+y+1=0或x+y-3=0. (2)由|PO|=|PM|,得|PO|2=
28、|PM|2=|PC|2-|CM|2,即x+y=(x1+1)2+(y1-2)2-2,整理得2x1-4y1+3=0,即點(diǎn)P在直線(xiàn)l:2x+4y+3=0上, 當(dāng)|PM|取最小值時(shí),|PO|取最小值, 此時(shí)直線(xiàn)PO⊥l,∴直線(xiàn)PO的方程為2x+y=0. 解方程組得 故使|PM|取得最小值時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)為. 13.已知過(guò)拋物線(xiàn)C:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),斜率為2的直線(xiàn)交拋物線(xiàn)于A(x1,y1)和B(x2,y2)(x1<x2)兩點(diǎn),且|AB|=. (1)求拋物線(xiàn)C的方程; (2)若拋物線(xiàn)C的準(zhǔn)線(xiàn)為l,焦點(diǎn)為F,點(diǎn)P為直線(xiàn)m:x+y-2=0上的動(dòng)點(diǎn),且點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為a,試討論當(dāng)a取不同的
29、值時(shí),圓心在拋物線(xiàn)C上,與直線(xiàn)l相切,且過(guò)點(diǎn)P的圓的個(gè)數(shù). 解析:(1)直線(xiàn)AB的方程是y=2(x-),代入y2=2px,得4x2-5px+p2=0,所以x1+x2=, 由拋物線(xiàn)的定義得|AB|=x1+x2+p==,∴p=2, ∴拋物線(xiàn)C的方程是y2=4x. (2)法一:由(1)知l:x=-1,F(xiàn)(1,0). ∵所求圓的圓心在拋物線(xiàn)上,且與l相切,則圓過(guò)焦點(diǎn)F,又圓過(guò)點(diǎn)P,∴圓心在PF的中垂線(xiàn)上,設(shè)P(a,2-a),則PF的中點(diǎn)坐標(biāo)為(,),當(dāng)a≠1,a≠2時(shí)kPF=,∴PF的中垂線(xiàn)方程為y=(x-)+,化簡(jiǎn)得y=x+①. 圓的個(gè)數(shù)即中垂線(xiàn)與拋物線(xiàn)的交點(diǎn)個(gè)數(shù),將x=代入①得 y2
30、-y+=0, Δ=1-4··=1+===. ∴當(dāng)a=-1時(shí),交點(diǎn)有1個(gè),圓有1個(gè); 當(dāng)a<-1時(shí),交點(diǎn)有0個(gè),圓有0個(gè); 當(dāng)a>-1,且a≠1,a≠2時(shí),交點(diǎn)有2個(gè),圓有2個(gè). 而當(dāng)a=2時(shí),易驗(yàn)證有2個(gè)交點(diǎn),圓有2個(gè);當(dāng)a=1時(shí),易知交點(diǎn)有1個(gè),圓有1個(gè). 綜上所述,當(dāng)a<-1時(shí),圓有0個(gè); 當(dāng)a=±1時(shí),圓有1個(gè); 當(dāng)a>-1,且a≠1時(shí),圓有2個(gè). 法二:設(shè)圓心Q(x0,y0)(y=4x0),P(a,2-a),由于準(zhǔn)線(xiàn)l:x=-1, 故若存在圓Q滿(mǎn)足條件,則r=|PQ|=,且r=x0+1,∴(x0-a)2+(y0+a-2)2=(x0+1)2, 即a2+y+2(a-2
31、)y0+(a-2)2=(2+2a)x0+1=(2+2a)-1, 整理得(1-a)y+(4a-8)y0+4a2-8a+6=0 (*), 當(dāng)a=1時(shí),(*)式即-4y0+2=0,有1個(gè)解. 當(dāng)a≠1時(shí),(*)式中Δ=(4a-8)2-4(1-a)(4a2-8a+6)=16a3-32a2-8a+40=8(a+1)(2a2-6a+5), ∵2a2-6a+5=2(a-)2+>0, ∴當(dāng)a>-1且a≠1時(shí),Δ>0,(*)式有2個(gè)解; 當(dāng)a=-1時(shí),Δ=0,(*)式有1個(gè)解; 當(dāng)a<-1時(shí),Δ<0,(*)式無(wú)解. 綜上,當(dāng)a<-1時(shí),圓有0個(gè); 當(dāng)a=±1時(shí),圓有1個(gè); 當(dāng)a>-1,且a≠1時(shí),圓有2個(gè).
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