《2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第四章 圓與方程 4.2 直線、圓的位置關(guān)系 4.2.2-4.2.3 直線與圓的方程的應(yīng)用優(yōu)化練習(xí) 新人教A版必修2.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第四章 圓與方程 4.2 直線、圓的位置關(guān)系 4.2.2-4.2.3 直線與圓的方程的應(yīng)用優(yōu)化練習(xí) 新人教A版必修2.doc(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
4.2.2-4.2.3 直線與圓的方程的應(yīng)用
[課時作業(yè)]
[A組 基礎(chǔ)鞏固]
1.若圓C1:x2+y2=1與圓C2:x2+y2-6x-8y+m=0外切,則m=( )
A.21 B.19
C.9 D.-11
解析:圓C1的圓心坐標(biāo)為(0,0),半徑r1=1.將圓C2化為標(biāo)準(zhǔn)方程(x-3)2+(y-4)2=25-m(m<25),得圓C2的圓心坐標(biāo)為(3,4),半徑r2=(m<25).由兩圓相外切得|C1C2|=r1+r2=1+=5,解方程得m=9.
答案:C
2.圓x2+y2-2x-5=0和圓x2+y2+2x-4y-4=0的交點(diǎn)為A、B,則線段AB的垂直平分線的方程為( )
A.x+y-1=0 B.2x-y+1=0
C.x-2y+1=0 D.x-y+1=0
解析:圓x2+y2-2x-5=0化為標(biāo)準(zhǔn)方程是(x-1)2+y2=6,其圓心是(1,0);圓x2+y2+2x-4y-4=0化為標(biāo)準(zhǔn)方程是(x+1)2+(y-2)2=9,其圓心是(-1,2).線段AB的垂直平分線就是過兩圓圓心的直線,驗(yàn)證可得A正確.
答案:A
3.圓O1:x2+y2-6x+16y-48=0與圓O2:x2+y2+4x-8y-44=0的公切線條數(shù)為( )
A.4條 B.3條
C.2條 D.1條
解析:圓O1為(x-3)2+(y+8)2=121,
O1(3,-8),r=11,
圓O2為(x+2)2+(y-4)2=64,O2(-2,4),R=8,
∴|O1O2|==13,
∴r-R<|O1O2|
2 D.k<-2或k>2或k=
解析:y=表示圓x2+y2=1的上半部分(包括與x軸的兩個交點(diǎn)A,B),y=kx+2過定點(diǎn)(0,2).=kx+2有唯一解,由圖(圖略)可以看出,在兩條切線處和過x軸上AB線段上的點(diǎn)(不包括A,B)的直線滿足方程只有一個解,觀察選項(xiàng),易知應(yīng)選D.
答案:D
6.若a2+b2=4,則兩圓(x-a)2+y2=1與x2+(y-b)2=1的位置關(guān)系是________.
解析:∵兩圓的圓心分別為O1(a,0),O2(0,b),半徑r1=r2=1,∴|O1O2|==2=r1+r2,兩圓外切.
答案:外切
7.已知直線l:y=x+m與曲線C:y=有兩個公共點(diǎn),則m的取值范圍是________.
解析:由曲線C:y=,得x2+y2=1(y≥0),
∴曲線C為在x軸上方的半圓,如圖所示,l:y=x+m是斜率為1的平行直線系,記當(dāng)m=1時的直線為l1,記當(dāng)l與半圓相切時的直線為l2,這時圓心到直線的距離d=r=1,所以截距m=.當(dāng)l在l1與l2之間時(或與l1重合時),l與C有兩個不同的交點(diǎn).故m∈[1,).
答案:[1,)
8.據(jù)氣象臺預(yù)報:在A城正東方300 km的海面B處有一臺風(fēng)中心,正以40 km/h的速度向西北方向移動,在距臺風(fēng)中心250 km以內(nèi)的地區(qū)將受其影響,從現(xiàn)在起經(jīng)過約________ h,臺風(fēng)將影響A城,持續(xù)時間約為________ h.(結(jié)果精確到0.1 h)
解析:以B為原點(diǎn),正東方向?yàn)閤軸的正方向,建立直角坐標(biāo)系(圖略),則臺風(fēng)中心的移動軌跡是y=-x,受臺風(fēng)影響的區(qū)域邊界的曲線方程是(x-a)2+(y+a)2=2502.
依題意有(-300-a)2+a2≤2502,
解得-150-25≤a≤-150+25,
∴t1==≈2.0,
Δt==≈6.6.
故從現(xiàn)在起經(jīng)過約2.0 h,臺風(fēng)將影響A城,持續(xù)時間約為6.6 h.
答案:2.0 6.6
9.已知兩圓C1:x2+y2=1,C2:(x-2)2+(y-2)2=5,求經(jīng)過點(diǎn)P(0,1)且被兩圓截得的弦長相等的直線方程.
解析:設(shè)所求直線為y=kx+1,
即kx-y+1=0.
由題意知圓C1(0,0),r1=1,
圓C2(2,2),r2=,
則兩圓圓心到直線的距離分別為
d1=,d2=,
因?yàn)橹本€被兩圓截得的弦長相等,所以
2=2,
解得k=-1.
∴y=-x+1,即x+y-1=0.
當(dāng)所求直線垂直于x軸時,所求直線方程為x=0.分別代入圓C1,C2,可知都滿足條件,所以所求直線方程為x+y-1=0,或x=0.
10.設(shè)有半徑長為3 km的圓形村落,甲、乙兩人同時從村落中心出發(fā),甲向東前進(jìn)而乙向北前進(jìn),甲離開村后不久,改變前進(jìn)方向,斜著沿切于村落邊界的方向前進(jìn),后來恰好與乙相遇.設(shè)甲、乙兩人的速度都一定,且其速度比為3∶1,問:甲、乙兩人在何處相遇?
解析:如圖所示,以村落中心為坐標(biāo)原點(diǎn),以東西方向?yàn)閤軸,南北方向?yàn)閥軸建立平面直角坐標(biāo)系.
設(shè)甲向東走到D轉(zhuǎn)向到C恰好與乙相遇,CD所在直線的方程為+=1(a>3,b>3),乙的速度為v,則甲的速度為3v.依題意,有
解得
所以乙向北前進(jìn)3.75 km時甲、乙兩人相遇.
[B組 能力提升]
1.若直線y=ax+b通過第一、二、四象限,則圓(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)的圓心位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:因?yàn)橹本€通過第一、二、四象限,所以a<0,b>0,故圓心位于第二象限.
答案:B
2.已知P是直線3x+4y+8=0上的動點(diǎn),PA、PB是圓x2+y2-2x-2y+1=0的兩條切線,A、B是切點(diǎn),C是圓心,則四邊形PACB面積的最小值是( )
A. B.2 C.2 D.4
解析:∵點(diǎn)P在直線3x+4y+8=0上,如圖所示,
∴設(shè)P,
C點(diǎn)坐標(biāo)為(1,1),
S四邊形PACB=2S△PAC=|AP||AC|=|AP|,
∵|AP|2=|PC|2-|AC|2=|PC|2-1,
∴當(dāng)|PC|最小時,|AP|最小,四邊形PACB的面積最?。?
∴|PC|2=(1-x)2+2
=x2+x+10=2+9,
∴|PC|min=3.當(dāng)|PC|最小時,|PA|= =2,
∴四邊形PACB面積的最小值為2.
答案:C
3.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知圓x2+y2=4上有且僅有四個點(diǎn)到直線12x-5y+c=0的距離為1,則實(shí)數(shù)c的取值范圍是________.
解析:如圖,圓x2+y2=4的半徑為2,圓上有且僅有四個點(diǎn)到直線12x-5y+c=0的距離為1,問題轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)到直線12x-5y+c=0的距離小于1.即<1,|c|<13,
∴-130)上一動點(diǎn),PA、PB是圓C:x2+y2-2y=0的兩條切線,A、B是切點(diǎn),若四邊形PACB的最小面積是2,求k的值.
解析:由圓的方程得x2+(y-1)2=1,所以圓心為(0,1),半徑r=1,四邊形PACB的面積S=2S△PBC,
所以若四邊形PACB的最小面積是2,所以S△PBC的最小值為1,而S△PBC=r|PB|,
即|PB|的最小值為2,
此時|PC|最小為圓心到直線的距離,
此時d== =,
即k2=4,因?yàn)閗>0,所以k=2.
6.AB為圓的定直徑,CD為動直徑,自D作AB的垂線DE,延長ED到P,使|PD|=|AB|,求證:直線CP必過一定點(diǎn).
解析:以線段AB所在的直線為x軸,以AB中點(diǎn)為原點(diǎn),建立直角坐標(biāo)系,如圖,設(shè)圓的方程為x2+y2=r2(r>0),定直徑AB位于x軸上,動直徑為CD.
令C(x0,y0),則D(-x0,-y0),
∴P(-x0,-y0-2r).
∴直線CP的方程為
y-y0=(x-x0),
即(y0+r)x-(y+r)x0=0.
∴直線CP過直線:x=0,y+r=0的交點(diǎn)(0,-r),
即直線CP過定點(diǎn)(0,-r).
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