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【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考數(shù)學(xué)北師大版一輪訓(xùn)練:第8篇 第3講 圓與圓的方程數(shù)學(xué)大師 高考

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【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考數(shù)學(xué)北師大版一輪訓(xùn)練:第8篇 第3講 圓與圓的方程數(shù)學(xué)大師 高考

第3講 圓與圓的方程 基礎(chǔ)鞏固題組 (建議用時(shí):40分鐘) 一、選擇題 1. (2014·長(zhǎng)春模擬)已知點(diǎn)A(1,-1),B(-1,1),則以線段AB為直徑的圓的方程是 (  ). A.x2+y2=2  B.x2+y2= C.x2+y2=1  D.x2+y2=4 解析 AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為(0,0), |AB|==2, ∴圓的方程為x2+y2=2. 答案 A 2.若圓x2+y2-2ax+3by=0的圓心位于第三象限,那么直線x+ay+b=0一定不經(jīng)過 (  ). A.第一象限  B.第二象限 C.第三象限  D.第四象限 解析 圓x2+y2-2ax+3by=0的圓心為, 則a<0,b>0.直線y=-x-,k=->0,->0,直線不經(jīng)過第四象限. 答案 D 3.(2014·鎮(zhèn)安中學(xué)模擬)圓心在y軸上且過點(diǎn)(3,1)的圓與x軸相切,則該圓的方程是 (  ). A.x2+y2+10y=0  B.x2+y2-10y=0 C.x2+y2+10x=0  D.x2+y2-10x=0 解析 設(shè)圓心為(0,b),半徑為r,則r=|b|, ∴圓的方程為x2+(y-b)2=b2,∵點(diǎn)(3,1)在圓上, ∴9+(1-b)2=b2,解得b=5, ∴圓的方程為x2+y2-10y=0. 答案 B 4.兩條直線y=x+2a,y=2x+a的交點(diǎn)P在圓(x-1)2+(y-1)2=4的內(nèi)部,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 (  ). A.  B.∪(1,+∞) C.  D.∪[1,+∞) 解析 聯(lián)立解得P(a,3a), ∴(a-1)2+(3a-1)2<4,∴-<a<1,故應(yīng)選A. 答案 A 5.(2014·西交大附中模擬)點(diǎn)P(4,-2)與圓x2+y2=4上任一點(diǎn)連線的中點(diǎn)的軌跡方程是 (  ). A.(x-2)2+(y+1)2=1  B.(x-2)2+(y+1)2=4 C.(x+4)2+(y-2)2=4  D.(x+2)2+(y-1)2=1 解析 設(shè)圓上任一點(diǎn)為Q(x0,y0),PQ的中點(diǎn)為M(x,y),則解得因?yàn)辄c(diǎn)Q在圓x2+y2=4上,所以x+y=4,即(2x-4)2+(2y+2)2=4, 化簡(jiǎn)得(x-2)2+ (y+1)2=1. 答案 A 二、填空題 6.已知點(diǎn)M(1,0)是圓C:x2+y2-4x-2y=0內(nèi)的一點(diǎn),那么過點(diǎn)M的最短弦所在直線的方程是________. 解析 過點(diǎn)M的最短弦與CM垂直,圓C:x2+y2-4x-2y=0的圓心為C(2,1),∵kCM==1,∴最短弦所在直線的方程為y-0=-1(x-1),即x+y-1=0. 答案 x+y-1=0 7.(2014·南京調(diào)研)已知直線l:x-y+4=0與圓C:(x-1)2+(y-1) 2=2,則圓C上各點(diǎn)到l的距離的最小值為______. 解析 由題意得C上各點(diǎn)到直線l的距離的最小值等于圓心(1,1)到直線l的距離減去半徑,即-=. 答案  8.若圓x2+(y-1)2=1上任意一點(diǎn)(x,y)都使不等式x+y+m≥0恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________. 解析 據(jù)題意圓x2+(y-1)2=1上所有的點(diǎn)都在直線x+y+m=0的右上方,所以有 解得m≥-1+.故m的取值范圍是[-1+,+∞). 答案 [-1+,+∞) 三、解答題 9.求適合下列條件的圓的方程: (1)圓心在直線y=-4x上,且與直線l:x+y-1=0相切于點(diǎn)P(3,-2); (2)過三點(diǎn)A(1,12),B(7,10),C(-9,2). 解 (1)法一 設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-a)2+(y-b)2=r2, 則有 解得a=1,b=-4,r=2. ∴圓的方程為(x-1)2+(y+4)2=8. 法二 過切點(diǎn)且與x+y-1=0垂直的直線為y+2=x-3,與y=-4x聯(lián)立可求得圓心為(1,-4). ∴半徑r==2, ∴所求圓的方程為(x-1)2+(y+4)2=8. (2)法一 設(shè)圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0), 則 解得D=-2,E=-4,F(xiàn)=-95. ∴所求圓的方程為x2+y2-2x-4y-95=0. 法二 由A(1,12),B(7,10), 得AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為(4,11),kAB=-, 則AB的垂直平分線方程為3x-y-1=0. 同理得AC的垂直平分線方程為x+y-3=0. 聯(lián)立得 即圓心坐標(biāo)為(1,2),半徑r==10. ∴所求圓的方程為(x-1)2+(y-2)2=100. 10.設(shè)定點(diǎn)M(-3,4),動(dòng)點(diǎn)N在圓x2+y2=4上運(yùn)動(dòng),以O(shè)M,ON為鄰邊作平行四邊形MONP,求點(diǎn)P的軌跡. 解  如圖所示,設(shè)P(x,y),N(x0,y0),則線段OP的中點(diǎn)坐標(biāo)為 ,線段MN的中點(diǎn)坐標(biāo)為.由于平行四邊形的對(duì)角線互相平分, 故=,=. 從而 N(x+3,y-4)在圓上,故(x+3)2+(y-4)2=4. 因此所求軌跡為圓:(x+3)2+(y-4)2=4, 但應(yīng)除去兩點(diǎn)和(點(diǎn)P在直線OM上時(shí)的情況). 能力提升題組 (建議用時(shí):25分鐘) 一、選擇題 1.(2014·鷹潭模擬)已知圓C:x2+y2+mx-4=0上存在兩點(diǎn)關(guān)于直線x-y+3=0對(duì)稱,則實(shí)數(shù)m的值為 (  ). A.8  B.-4   C.6  D.無法確定 解析 圓上存在關(guān)于直線x-y+3=0對(duì)稱的兩點(diǎn),則x-y+3=0過圓心,即-+3=0,∴m=6. 答案 C 2.(2014·西安中學(xué)模擬)已知拋物線y2=2px(p>0)上一點(diǎn)M(1,m)(m>0)到其焦點(diǎn)F的距離為5,則以M為圓心且與y軸相切的圓的方程為 (  ). A.(x-1)2+(y-4)2=1 B.(x-1)2+(y+4)2=1 C.(x-1)2+(y-4)2=16 D.(x-1)2+(y+4)2=16 解析 拋物線的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線方程為x=-,所以|MF|=1-=5,解得p=8,即拋物線方程為y2=16x,又m2=16,m>0,所以m=4,即M(1,4),所以半徑為1,所以圓的方程為(x-1)2+(y-4)2=1. 答案 A 二、填空題 3.已知平面區(qū)域恰好被面積最小的圓C:(x-a)2+(y-b)2=r2及其內(nèi)部所覆蓋,則圓C的方程為________. 解析 由題意知,此平面區(qū)域表示的是以O(shè)(0,0),P(4,0),Q(0,2)所構(gòu)成的三角形及其內(nèi)部,所以覆蓋它的且面積最小的圓是其外接圓,又△OPQ為直角三角形,故其圓心為斜邊PQ的中點(diǎn)(2,1),半徑為=,∴圓C的方程為(x-2)2+(y-1)2=5. 答案 (x-2)2+(y-1)2=5 三、解答題 4.已知圓x2+y2+x-6y+m=0和直線x+2y-3=0交于P,Q兩點(diǎn),且OP⊥OQ(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),求該圓的圓心坐標(biāo)及半徑. 解 法一 將x=3-2y, 代入方程x2+y2+x-6y+m=0, 得5y2-20y+12+m=0. 設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2), 則y1,y2滿足條件: y1+y2=4,y1y2=. ∵OP⊥OQ,∴x1x2+y1y2=0. 而x1=3-2y1,x2=3-2y2. ∵x1x2=9-6(y1+y2)+4y1y2=. 故+=0,解得m=3, 此時(shí)Δ=202-4×5×(12+m)=20(8-m)>0,圓心坐標(biāo)為,半徑r=. 法二 如圖所示,設(shè)弦PQ中點(diǎn)為M,且圓x2+y2+x-6y+m=0的圓心為O1, 設(shè)M(x0,y0),P(x1,y1),Q(x2,y2), 由法一知,y1+y2=4,x1+x2=-2, ∴x0==-1,y0==2. 即M的坐標(biāo)為(-1,2). 則以PQ為直徑的圓可設(shè)為(x+1)2+(y-2)2=r. ∵OP⊥OQ,∴點(diǎn)O在以PQ為直徑的圓上. ∴(0+1)2+(0-2)2=r,即r=5,|MQ|2=r. 在Rt△O1MQ中,|O1Q|2=|O1M|2+|MQ|2. ∴=2+(3-2)2+5. ∴m=3,∴圓心坐標(biāo)為,半徑r=.

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