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2020屆高考數(shù)學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 層級(jí)二 專題五 解析幾何 第1講 直線與圓教學(xué)案

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1、第1講直線與圓 考情考向高考導(dǎo)航對(duì)于直線的考查,主要是求直線的方程;兩條直線平行與垂直的判定;兩條直線的交點(diǎn)和距離等問(wèn)題一般以選擇題、填空題的形式考查對(duì)于圓的考查,主要是結(jié)合直線的方程,用幾何法或待定系數(shù)法確定圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;對(duì)于直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系等問(wèn)題,含參數(shù)問(wèn)題為命題熱點(diǎn),一般以選擇題、填空題的形式考查,難度不大,涉及圓的解答題有逐漸強(qiáng)化的趨勢(shì)真題體驗(yàn)1(2018全國(guó)卷)直線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()A2,6B4,8C,3 D2,3解析:A由已知A(2,0),B(0,2)圓心(2,0)到直線xy20的距離為d2,又

2、圓的半徑為.點(diǎn)P到直線xy20的距離的最小值為,最大值為3,又|AB|2.ABP面積的最小值為Smin22,最大值為Smax236.2(2018北京卷)在平面直角坐標(biāo)系中,記d為點(diǎn)P(cos ,sin )到直線xmy20的距離當(dāng),m變化時(shí),d的最大值為()A1 B2 C3 D4解析:C本題考查直線與圓的位置關(guān)系點(diǎn)P(cos ,sin )是單位圓x2y21上的點(diǎn),直線xmy20過(guò)定點(diǎn)(2,0),當(dāng)直線與圓相離時(shí),d可取到最大值,設(shè)圓心到直線的距離為d0,d0,dd011,可知,當(dāng)m0時(shí),dmax3,故選C.3(2018天津卷)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

3、程為_(kāi)解析:設(shè)圓的方程為x2y2DxEyF0,圓經(jīng)過(guò)三點(diǎn)(0,0),(1,1),(2,0),則:解得則圓的方程為x2y22x0.答案:x2y22x04(2018全國(guó)卷)直線yx1與圓x2y22y30交于A,B兩點(diǎn),則|AB|_.解析:圓方程可化為x2(y1)24,圓心為(0,1),半徑r2,圓心到直線xy10的距離d,|AB|222.答案:2主干整合1兩條直線平行與垂直的判定若兩條不重合的直線l1,l2的斜率k1,k2存在,則l1l2k1k2,l1l2k1k21.若給出的直線方程中存在字母系數(shù),則要考慮斜率是否存在2兩個(gè)距離公式(1)兩平行直線l1:AxByC10與l2:AxByC20間的距離

4、d.(2)點(diǎn)(x0,y0)到直線l:AxByC0的距離d.3圓的方程(1)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程:(xa)2(yb)2r2(r0),圓心為(a,b),半徑為r.(2)圓的一般方程:x2y2DxEyF0(D2E24F0),圓心為,半徑為r.4直線與圓的位置關(guān)系的判定(1)幾何法:把圓心到直線的距離d和半徑r的大小加以比較:dr相交;dr相切;dr相離(2)代數(shù)法:將圓的方程和直線的方程聯(lián)立起來(lái)組成方程組,利用判別式來(lái)討論位置關(guān)系:0相交;0相切;0相離熱點(diǎn)一直線的方程及其應(yīng)用例1(1)(2020大連模擬)“a2”是“直線axy20與直線2x(a1)y40平行”的()A充要條件B充分不必要條件C必要不充分條

5、件 D既不充分也不必要條件解析A由axy20與直線2x(a1)y40平行,得a(a1)2,a1,a2.經(jīng)檢驗(yàn)當(dāng)a1時(shí),兩直線重合(舍去)“a2”是“直線axy20與直線2x(a1)y40平行”的充要條件(2)(2020廈門模擬)過(guò)直線l1:x2y30與直線l2:2x3y80的交點(diǎn),且到點(diǎn)P(0,4)的距離為2的直線方程為_(kāi)解析由得所以l1與l2的交點(diǎn)為(1,2),當(dāng)所求直線的斜率不存在時(shí),所求直線為x1,顯然不符合題意故設(shè)所求直線的方程為y2k(x1),即kxy2k0,因?yàn)镻(0,4)到所求直線的距離為2,所以2,所以k0或k.所以所求直線的方程為y2或4x3y20.答案y2或4x3y20(3

6、)三名工人加工同一種零件,他們?cè)谝惶熘械墓ぷ髑闆r如圖所示,其中點(diǎn)Ai的橫、縱坐標(biāo)分別為第i名工人上午的工作時(shí)間和加工的零件數(shù),點(diǎn)Bi的橫、縱坐標(biāo)分別為第i名工人下午的工作時(shí)間和加工的零件數(shù),i1,2,3.記Qi為第i名工人在這一天中加工的零件總數(shù),則Q1,Q2,Q3中最大的是_記pi為第i名工人在這一天中平均每小時(shí)加工的零件數(shù),則p1,p2,p3中最大的是_解析設(shè),線段A1B1的中點(diǎn)為E1(x1,y1),則Q12y1.因此,要比較Q1,Q2,Q3的大小,只需比較線段A1B1,A2B2,A3B3中點(diǎn)縱坐標(biāo)的大小,作圖(圖略)比較知Q1最大又p1,其幾何意義為線段A1B1的中點(diǎn)E1與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的

7、斜率,因此,要比較p1,p2,p3的大小,只需比較線段A1B1,A2B2,A3B3中點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率,作圖比較知p2最大答案Q1p2求解直線方程應(yīng)注意的問(wèn)題(1)求解兩條直線平行的問(wèn)題時(shí),在利用A1B2A2B10建立方程求出參數(shù)的值后,要注意代入檢驗(yàn),排除兩條直線重合的情況(2)要注意幾種直線方程的局限性點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式、斜截式要求直線不能與x軸垂直而截距式方程不能表示過(guò)原點(diǎn)的直線,也不能表示垂直于坐標(biāo)軸的直線(3)求直線方程要考慮直線的斜率是否存在(2020寧德模擬)過(guò)點(diǎn)M(0,1)作直線,使它被兩條直線l1:x3y100,l2:2xy80所截得的線段恰好被M所平分,則此直線方程為_(kāi)解析

8、:過(guò)點(diǎn)M且與x軸垂直的直線是x0,它和直線l1,l2的交點(diǎn)分別為,(0,8),顯然不符合題意,故可設(shè)所求直線方程為ykx1,其圖象與直線l1,l2分別交于A,B兩點(diǎn),則有由解得xA,由解得xB.因?yàn)辄c(diǎn)M平分線段AB,所以xAxB2xM,即0,解得k.故所求的直線方程為yx1,即x4y40.答案:x4y40熱點(diǎn)二圓的方程及應(yīng)用例2(1)(山東高考題)圓心在直線x2y0上的圓C與y軸的正半軸相切,圓C截x軸所得弦的長(zhǎng)為2,則圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)解析設(shè)圓C的圓心為(a,b)(b0),由題意得a2b0,且a2()2b2,解得a2,b1.所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x2)2(y1)24.答案(x2)2(y1)24

9、(2)(2019唐山三模)已知A(2,0),B(0,2),實(shí)數(shù)k是常數(shù),M,N是圓x2y2kx0上兩個(gè)不同點(diǎn),P是圓x2y2kx0上的動(dòng)點(diǎn),如果M,N關(guān)于直線xy10對(duì)稱,則PAB面積的最大值是_解析依題意得圓x2y2kx0的圓心位于直線xy10上,于是有10,即k2,因此圓心坐標(biāo)是(1,0),半徑是1.由題意可得|AB|2,直線AB的方程是1,即xy20,圓心(1,0)到直線AB的距離等于,點(diǎn)P到直線AB的距離的最大值是1,PAB面積的最大值為23.答案3求圓的方程的兩種方法(1)幾何法:通過(guò)研究圓的性質(zhì)、直線和圓、圓和圓的位置關(guān)系,求出圓的基本量:圓心坐標(biāo)和半徑如圓中弦所在的直線與圓心和弦

10、中點(diǎn)的連線相互垂直,設(shè)圓的半徑為r,弦長(zhǎng)為|AB|,弦心距為d,則r2d22等(2)代數(shù)法:設(shè)出圓的方程,用待定系數(shù)法求解在求圓的方程時(shí),要根據(jù)具體的條件選用合適的方法,但一般情況下,應(yīng)用幾何法運(yùn)算較簡(jiǎn)捷(1)(2019臨沂三模)已知圓M的圓心在x軸上,且圓心在直線l1:x2的右側(cè),若圓M截直線l1所得的弦長(zhǎng)為2,且與直線l2:2xy40相切,則圓M的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)解析:由已知,可設(shè)圓M的圓心坐標(biāo)為(a,0),a2,半徑為r,得解得滿足條件的一組解為所以圓M的方程為(x1)2y24.答案:(x1)2y24(2)(2020馬鞍山模擬)圓心在曲線y(x0)上,且與直線2xy10相切的面積最小的圓的標(biāo)

11、準(zhǔn)方程為_(kāi)解析:由條件設(shè)圓心坐標(biāo)為(a0),又因?yàn)閳A與直線2xy10相切,所以圓心到直線的距離dr,當(dāng)且僅當(dāng)2a,即a1時(shí)取等號(hào),所以圓心坐標(biāo)為(1,2),圓的半徑的最小值為,則所求圓的方程為(x1)2(y2)25.答案:(x1)2(y1)25熱點(diǎn)三直線(圓)與圓的位置關(guān)系直觀想象素養(yǎng)直觀想象圓的方程應(yīng)用中的核心素養(yǎng)以學(xué)過(guò)的圓的相關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ),借助曲線的方程感知一類問(wèn)題共同特征的“直觀想象”,然后利用“直觀想象”解決問(wèn)題.例3(1)(2020湖北八校聯(lián)考)過(guò)點(diǎn)(,0)作直線l與曲線y相交于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),當(dāng)AOB的面積取最大值時(shí),直線l的斜率等于_解析令P(,0),如圖,易知|OA|

12、OB|1,所以SAOB|OA|OB|sinAOBsinAOB,當(dāng)AOB90時(shí),AOB的面積取得最大值,此時(shí)過(guò)點(diǎn)O作OHAB于點(diǎn)H,則|OH|,于是sinOPH,易知OPH為銳角,所以O(shè)PH30,則直線AB的傾斜角為150,故直線AB的斜率為tan 150.答案(2)如圖所示,已知以點(diǎn)A(1,2)為圓心的圓與直線l1:x2y70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.當(dāng)|MN|2時(shí),則直線l的方程為_(kāi)若為定值,則這個(gè)定值為_(kāi)解析設(shè)圓A的半徑為R.圓A與直線l1:x2y70相切,R2.圓A的方程為(x1)2(y2)220.a當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí)

13、,易知x2符合題意;b當(dāng)直線l與x軸不垂直時(shí),設(shè)直線l的方程為yk(x2),即kxy2k0.連接AQ,則AQMN.|MN|2,|AQ|1.由|AQ|1,得k,直線l的方程為3x4y60.所求直線l的方程為x2或3x4y60.AQBP,0.().當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí),得P.則,又(1,2),5.當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的方程為yk(x2)由解得P.5.綜上所述:為定值,其定值為5.答案x2或3x4y605直線(圓)與圓的位置關(guān)系的解題思路(1)討論直線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

14、到點(diǎn)的距離問(wèn)題;圓上的點(diǎn)與直線上點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題,可以轉(zhuǎn)化為圓心到直線的距離問(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)化為兩圓心之間的距離問(wèn)題(1)(2020銀川調(diào)研)已知圓M:x2y22ay0(a0)截直線xy0所得線段的長(zhǎng)度是2,則圓M與圓N:(x1)2(y1)21的位置關(guān)系是_解析:由題意知圓M的圓心為(0,a),半徑Ra,因?yàn)閳AM截直線xy0所得線段的長(zhǎng)度為2,所以圓心M到直線xy0的距離d(a0),解得a2,又知圓N的圓心為(1,1),半徑r1,所以|MN|,則RrRr,所以兩圓的位置關(guān)系為相交答案:相交(2)(2020江西七校聯(lián)考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,圓C的方程為x

15、2y28x150,若直線ykx2上至少存在一點(diǎn),使得以該點(diǎn)為圓心,1為半徑的圓與圓C有公共點(diǎn),則k的最大值是_解析:圓C:(x4)2y21,如圖,直線ykx2上至少存在一點(diǎn),使得以該點(diǎn)為圓心,1為半徑的圓與圓C有公共點(diǎn),只需保證圓心C到y(tǒng)kx2的距離小于等于2即可,20k.kmax.答案:限時(shí)40分鐘滿分80分一、選擇題(本大題共11小題,每小題5分,共55分)1(2020成都二診)設(shè)a,b,c分別是ABC中角A,B,C所對(duì)的邊,則直線sin Axayc0與bxsin Bysin C0的位置關(guān)系是()A平行 B重合C垂直 D相交但不垂直解析:C由題意可得直線sin Axayc0的斜率k1,bx

16、sin Bysin C0的斜率k2,故k1k21,則直線sin Axayc0與直線bxsin Bysin C0垂直,故選C.2(2020杭州質(zhì)檢)一條光線從點(diǎn)(2,3)射出,經(jīng)y軸反射后與圓(x3)2(y2)21相切,則反射光線所在直線的斜率為()A或 B或C或 D或解析:D點(diǎn)(2,3)關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)為(2,3),故可設(shè)反射光線所在直線的方程為y3k(x2),反射光線與圓(x3)2(y2)21相切,圓心(3,2)到直線的距離d1,化簡(jiǎn)得12k225k120,解得k或.3(2020廣州模擬)若動(dòng)點(diǎn)A,B分別在直線l1:xy70和l2:xy50上運(yùn)動(dòng),則AB的中點(diǎn)M到原點(diǎn)的距離的最小值為()A.

17、 B2C3 D4解析:C由題意知AB的中點(diǎn)M的集合為到直線l1:xy70和l2:xy50的距離都相等的直線,則點(diǎn)M到原點(diǎn)的距離的最小值為原點(diǎn)到該直線的距離設(shè)點(diǎn)M所在直線的方程為l:xym0,根據(jù)兩平行線間的距離公式得,即|m7|m5|,所以m6,即l:xy60,根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式,得點(diǎn)M到原點(diǎn)的距離的最小值為3.4(2020河南六校聯(lián)考)已知直線xya與圓x2y21交于A,B兩點(diǎn),O是坐標(biāo)原點(diǎn),向量,滿足|,則實(shí)數(shù)a的值為()A1 B2C1 D2解析:C由,滿足|,得,因?yàn)橹本€xya的斜率是1,所以A,B兩點(diǎn)在坐標(biāo)軸上并且在圓上;所以(0,1)和(0,1)兩點(diǎn)都適合直線的方程,故a1.5(

18、2020懷柔調(diào)研)過(guò)點(diǎn)P(1,2)作圓C:(x1)2y21的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,則AB所在直線的方程為()Ay ByCy Dy解析:B圓(x1)2y21的圓心為C(1,0),半徑為1,以|PC|2為直徑的圓的方程為(x1)2(y1)21,將兩圓的方程相減得AB所在直線的方程為2y10,即y.故選B.6(2020溫州模擬)已知圓C:(x2)2y22,直線l:ykx,其中k為,上的任意一個(gè)實(shí)數(shù),則事件“直線l與圓C相離”發(fā)生的概率為()A. B.C. D.解析:D當(dāng)直線l與圓C相離時(shí),圓心C到直線l的距離d,解得k1或k1,又k,所以k1或1k,故事件“直線l與圓C相離”發(fā)生的概率P,故選

19、D.7(2019濰坊三模)已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),A,B是圓C:x2y26y50上兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且|AB|2,則|的取值范圍是()A62,62 B3,3C3,9 D3,6解析:A圓C:x2(y3)24,取弦AB的中點(diǎn)M,連接CM,CA,在直角三角形CMA中,|CA|2,|MA|1,則|CM|,則點(diǎn)M的軌跡方程為x2(y3)23,則|2|62,628(多選題)直線xym0與圓x2y22x10有兩個(gè)不同的交點(diǎn)的一個(gè)充分不必要條件是()A0m1 Bm1C2m1 D3m1解析:AC本題主要考查直線與圓的位置關(guān)系的判斷圓x2y22x10的圓心為(1,0),半徑為.因?yàn)橹本€xym0與圓x2y22x10有兩個(gè)不同的交

20、點(diǎn),所以直線與圓相交,因此圓心到直線的距離d,所以|1m|2,解得3m1,求其充分條件,即求其子集,故由選項(xiàng)易得AC符合故選AC.9(2020合肥質(zhì)檢)已知圓C1:(x2)2(y3)25與圓C2相交于A(0,2),B(1,1)兩點(diǎn),且四邊形C1AC2B為平行四邊形,則圓C2的方程為()A(x1)2y25B(x1)2y2C.225D.22解析:A通解(常規(guī)求解法)設(shè)圓C2的圓心坐標(biāo)為(a,b),連接AB,C1C2.因?yàn)镃1(2,3),A(0,2),B(1,1),所以|AC1|BC1|,所以平行四邊形C1AC2B為菱形,所以C1C2AB且|AC2|.可得解得或則圓心C2的坐標(biāo)為(1,0)或(2,3

21、)(舍去)因?yàn)閳AC2的半徑為,所以圓C2的方程為(x1)2y25.故選A.優(yōu)解(特值驗(yàn)證法)由題意可知,平行四邊形C1AC2B為菱形,則|C2A|C1A|,即圓C2的半徑為,排除B,D;將點(diǎn)A(0,2)代入選項(xiàng)A,C,顯然選項(xiàng)A符合故選A.10(2020惠州二測(cè))已知圓C:x2y22ax2bya2b210(a0)的圓心在直線xy0上,且圓C上的點(diǎn)到直線xy0的距離的最大值為1,則a2b2的值為()A1 B2C3 D4解析:C化圓C:x2y22ax2bya2b210(a0)為標(biāo)準(zhǔn)方程得C:(xa)2(yb)21,其圓心為(a,b),故ab0,即ba,(a,b)到直線xy0的距離d,因?yàn)閳AC上的點(diǎn)

22、到直線xy0的距離的最大值為1,故d1|2a1|11,得到|2a1|2,解得a或a(舍去),故b,故a2b2223.選C.11(2019煙臺(tái)三模)已知圓C:(x1)2(y4)210和點(diǎn)M(5,t),若圓C上存在兩點(diǎn)A,B使得MAMB,則實(shí)數(shù)t的取值范圍是()A2,6 B3,5C2,6 D3,5解析:C當(dāng)MA,MB是圓C的切線時(shí),AMB取得最大值,若圓C上存在兩點(diǎn)A,B使得MAMB,則MA,MB是圓C的切線時(shí),AMB90,AMC45,且AMC90,如圖,所以|MC|,所以16(t4)220,所以2t6,故選C.二、填空題(本大題共5小題,每小題5分,共25分)12(雙空填空題)在平面直角坐標(biāo)系x

23、Oy中,已知圓C過(guò)點(diǎn)A(0,8),且與圓x2y26x6y0相切于原點(diǎn),則圓C的方程為_(kāi),圓C被x軸截得的弦長(zhǎng)為_(kāi)解析:本題考查圓與圓的位置關(guān)系將已知圓化為標(biāo)準(zhǔn)式得(x3)2(y3)218,圓心為(3,3),半徑為3.由于兩個(gè)圓相切于原點(diǎn),連心線過(guò)切點(diǎn),故圓C的圓心在直線yx上由于圓C過(guò)點(diǎn)(0,0),(0,8),所以圓心又在直線y4上聯(lián)立yx和y4,得圓心C的坐標(biāo)(4,4)又因?yàn)辄c(diǎn)(4,4)到原點(diǎn)的距離為4,所以圓C的方程為(x4)2(y4)232,即x2y28x8y0.圓心C到x軸距離為4,則圓C被x軸截得的弦長(zhǎng)為28.答案:x2y28x8y0813(2019哈爾濱二模)設(shè)圓x2y22x2y2

24、0的圓心為C,直線l過(guò)(0,3),且與圓C交于A,B兩點(diǎn),若|AB|2,則直線l的方程為_(kāi)解析:當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),直線l的方程為x0,聯(lián)立方程得得 或|AB|2,符合題意當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的方程為ykx3,圓x2y22x2y20,即(x1)2(y1)24,其圓心為C(1,1),圓的半徑r2,圓心C(1,1)到直線ykx3的距離d,d22r2,34,解得k,直線l的方程為yx3,即3x4y120.綜上,直線l的方程為3x4y120或x0.答案:x0或3x4y12014若圓x2y24與圓x2y2ax2ay90(a0)相交,公共弦的長(zhǎng)為2,則a_.解析:聯(lián)立兩圓方程可得公共弦所在直

25、線方程為ax2ay50,故圓心(0,0)到直線ax2ay50的距離為(a0)故2 2,解得a2,因?yàn)閍0,所以a.答案:15(2018江蘇卷)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,A為直線l:y2x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)解析:AB為直徑ADBDBD即B到直線l的距離|BD|2.|CD|AC|BC|r,又CDAB.|AB|2|BC|2設(shè)A(a,2a)|AB|2a1或3(1舍去)答案:316(2020廈門模擬)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.解析:以A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB所在直線為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.答案:2或7- 14 -

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