直線與圓定值定點最值經典題訓練

2022-10-31 05:30:03 字數 3576 閱讀 7923

1.已知過點,且斜率為的直線與圓相交於兩點.

(1)求實數的取值範圍;

(2)求證:為定值;

2.已知圓c:(x﹣a)2+(y﹣b)2=1(a>0)關於直線3x﹣2y=0對稱,且與直線3x﹣4y+1=0相切.

(1)求圓c的方程;

(2)若直線l:y=kx+2與圓c交於m,n兩點,是否存在直線l,使得(o為座標原點)若存在,求出k的值;若不存在,請說明理由.

3.已知圓,直線過點且與圓相切 .

(i)求直線的方程;

(ii)如圖,圓與軸交於兩點,點是圓上異於的任意一點,過點且與軸垂直的直線為,直線交直線於點,直線交直線於點,求證:以為直徑的圓與軸交於定點,並求出點的座標 .

4.已知圓,直線

(1)若直線與圓相交於兩點,弦長等於,求的值;

(2)已知點,點為圓心,若在直線上存在定點(異於點),滿足:對於圓上任一點,都有為一常數,試求所有滿足條件的點的座標及改常數.

5.如圖在平面直角座標系xoy中,圓c的方程為,且圓c與y軸交於m,n兩點(點n在點m的上方),直線與圓c交於a,b兩點。

(1)若,求實數k的值。

(2)設直線am,直線bn的斜率分別為,若存在常數使得恆成立?若存在,求出a的值.若不存在請說明理由。

(3)若直線am與直線bn相較於點p,求證點p在一條定直線上。

參***

1.(1) ; (2)見解析.

【解析】

【分析】

(1)由題意可得,直線的斜率存在,用點斜式求得直線的方程,根據圓心到直線的距離等於半徑求得的值,可得滿足條件的的範圍;(2)由題意可得,經過點的直線方程為,代入圓的方程化簡,再利用一元二次方程根與係數的關係求得和的值,可得的值,利用,即可得出結論.

【詳解】

(1)由題意過點且斜率為的直線的方程為,

代入圓的方程得,

∵直線與圓相交於兩點,

所以,解得,

∴實數的取值範圍是.

(2)證明:設,,,

所以,∴為定值.

【點睛】

探索圓錐曲線的定值問題常見方法有兩種:① 從特殊入手,先根據特殊位置和數值求出定值,再證明這個值與變數無關;② 直接推理、計算,並在計算推理的過程中消去變數,從而得到定值.

2.(1)(x﹣2)2+(y﹣3)2=1(2)不存在直線l

【解析】

【分析】

(1)根據題意,分析可得,解可得a、b的值,由圓的標準方程即可得答案;

(2)假設存在滿足題意的直線l,設m(x1,y1)n(x2,y2),聯立直線與圓的方程,由直線與圓相交可得△=(2k+4)2﹣16(1+k2)>0,由數量積的計算公式可得=(1+k2)++4=6,解可得k的值,驗證是否滿足△>0,即可得答案.

【詳解】

(1)根據題意,圓c:(x﹣a)2+(y﹣b)2=1(a>0)關於直線3x﹣2y=0對稱,

即圓心(a,b)在直線3x﹣2y=0上,

圓c與直線3x﹣4y+1=0相切,則c到直線l的距離d=r=1,

則有,解得或(舍)

∴圓c的方程為(x﹣2)2+(y﹣3)2=1.

(2)假設存在直線l,使得=6,設m(x1,y1)n(x2,y2),

由得(1+k2)x2﹣(2k+4)x+4=0,

由△=(2k+4)2﹣16(1+k2)>0得,且,

=x1x2+y1y2=(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4=(1+k2)++4=6,

解得k=﹣1或,不滿足△>0,

所以不存在直線l,使得=6.

【點睛】

本題考查直線與圓方程的綜合應用,涉及向量數量積的計算,注意圓c關於直線3x﹣2y=0對稱,則圓心在直線上.

3.(1).

(2)證明見解析;定點或.

【解析】

【分析】

(1)由已知中直線過點,我們可以設出直線的點斜式方程,化為一般式方程後,代入點到直線距離公式,根據直線與圓相切,圓心到直線的距離等於半徑,可以求出k的值,進而得到直線的方程;

(2)由已知我們易求出p,q兩個點的座標,設出m點的座標,我們可以得到點p與q的座標,進而得到以為直徑的圓的方程,根據圓的方程即可判斷結論.

【詳解】

(ⅰ)由題意得,直線的斜率存在.

設直線的方程為.

因為直線與圓相切,

所以.所以.

所以直線方程為

(ⅱ)由題意得,點,點.

設點,則.

直線的方程為.

所以直線與直線的交點為點.

直線的方程為.

所以直線與直線的交點為點.

設點.則,.

因為以為直徑的圓與軸交於定點,

所以解得.

所以定點或.

【點睛】

該題考查的是有關直線與圓的方程的應用問題,涉及到的知識點有過圓外一點圓的切線方程的求法,圓與直線的交點,直線方程的點斜式,圓的方程的問題,直徑所對的圓周角為直角,垂直應用向量的數量積等於零等,認真分析題意,求得結果.

4.(1) 或.

(2) 在直線上尋在定點,使得為常數.

【解析】分析:(1)由弦長等於,結合圓的半徑為,利用勾股定理可得圓心到直線的距離,根據點到直線距離公式列方程求解即可;(2)直線的方程為,假設存在定點滿足題意,設,,平方後可

所以且,解得,(捨去,與重合),,,從而可得結果.

詳解:(1)由弦長等於,結合圓的半徑為,利用勾股定理可得圓心到直線的距離,利用點到直線距離公式列方程可得或;

(2)由題知,直線的方程為,假設存在定點滿足題意,

則設,,

得,且所以

整理得:

因為,上式對於任意恆成立,

所以且解得,所以,(捨去,與重合),,

綜上可知,在直線上尋在定點,使得為常數.

點睛:本題主要考查直線與圓的位置關係、解析幾何中的定點問題以及點在曲線上問題,屬於難題. )存在性問題,先假設存在,推證滿足條件的結論,若結論正確則存在,若結論不正確則不存在.

①當條件和結論不唯一時要分類討論.②當給出結論而要推導出存在的條件時,先假設成立,再推出條件.③當條件和結論都不知,按常規方法很難時,採取另外的途徑.

5.(1).

(2)存在實數,使得恆成立;理由見解析.

(3)證明見解析.

【解析】分析:(1)先設出直線的方程,利用圓中的特殊三角形:弦心距,半弦長和圓的半徑構成直角三角形,勾股定理求得結果;

(2)先假設存在,利用題的條件,得到其相關的式子,求得對應的值,得到結果;

(3)根據題意,得到點所滿足的條件,從而求得結果.

詳解:(1)∵圓: ∴圓心,半徑

∵直線與圓相交於,兩點,且

∴圓心到的距離為 ∴,解得:

(2)∵圓與軸交於,兩點(點在點上方)

∴∴,設

直線與圓方程聯立:,化簡得:

∴,同理可求:

∵三點共線,且,

∴,化簡得:

∵ ∴,即

∴存在實數,使得恆成立.

(3)設∴且 ∴

由(2)知:,代入得:為定值

∴點在定直線上

點睛:該題考查的是有關直線與圓的問題,涉及到的知識點有直線被圓截得的弦長問題,在解題的過程中,注意圓中直角三角形的靈活應用;再者就是有關是否存在類問題的解法都是先假設存在,根據題意求得結果;最後要證點在某條直線上,就要找點的座標所滿徐的條件,最後求得結果.

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