2019版高考数学一轮复习《第九章平面解析几何》课时训练(含答案)
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1、第九章 平面解析几何第 1 课时 直线的倾斜角与斜率一、 填空题1. 已知过点 P(2,m)和 Q(m,4)的直线的斜率不存在,则 m 的值为_答案:2解析:由题意可知,点 P 和 Q 的横坐标相同,即 m2.2. 若直线过(2 ,9),(6 ,15)两点,则直线的倾斜角为_3 3答案:120解析:设直线的倾斜角为 ,则 tan , 15 963 23 3 0180, 120.3. 如果图中的三条直线 l1,l 2,l 3的斜率分别为 k1,k 2,k 3,则 k1,k 2,k 3从小到大的排列顺序为_答案:k 30,k 30.(1) 求证:这三条直线共有三个不同的交点;(2) 求这三条直线围
2、成的三角形的面积的最大值假设直线 l1与 l2交于点 A,直线 l1与 l3交于点 B,直线 l2与 l3交于点 C.(1) 证明:(证法 1)由 ax y a 0,x ay a( a 1) 0, )解得x aa2 1,y a(a2 a 1)a2 1 , )所以直线 l1与 l2相交于点 A .(aa2 1, a(a2 a 1)a2 1 )由 解得ax y a 0,( a 1) x y a 1 0, ) x 1,y 0, )所以直线 l1与 l3相交于点 B(1,0)由 解得x ay a( a 1) 0,( a 1) x y a 1 0, ) x 0,y a 1, )所以直线 l2与 l3相交
3、于点 C(0,a1)因为 a0,所以 1,且 0,aa2 1 aa2 1所以 A,B,C 三点不同,即这三条直线共有三个不同的交点(证法 2) 设三条直线 l1,l 2,l 3的斜率分别为 k1,k 2,k 3,则 k1a,k 2 ,k 3a1.1a由 k1k21 得 l1l 2,所以直线 l1与直线 l2相交由 k1k 3,得直线 l1与直线 l3相交由 a(a1)1 0 知 k2k 3,所以直线 l2与直线 l3相交(a12)2 34所以直线 l1,l 2,l 3任何两条均不平行 由 得ax y a 0,( a 1) x y a 1 0, ) x 1,y 0, )所以直线 l1与 l3相交
4、于点 B(1,0)又1a(a1) 0,(a12)2 34所以直线 l2不过点(1,0),所以直线 l1,l 2,l 3不可能交于同一点综上,这三条直线共有三个不同的交点(2) 解:(解法 1)由 k1k2a 1 得 l1l 2,所以BAC90.(1a)由两点间距离公式及(1),得 AB ,AC ,a2 a 11 a2 11 a2所以 SABC ABAC ,12 a2 a 12( a2 1) 12 12(a 1a) 12 1221 34当且仅当 a1 时取等号所以这三条直线围成的三角形的面积的最大值为 .34(解法 2)由 k1k2a 1 得 l1l 2,所以BAC90.(1a)点 B 到直线
5、l2的距离 d1 ,点 C 到直线 l1的距离 d2 ,1 a( a 1)1 a2 11 a2所以 SABC d1d2 ,12 a2 a 12( a2 1)以下同解法 1.第 4 课时 圆 的 方 程一、 填空题1. 若直线 3xya0 过圆 x2y 22x4y0 的圆心,则实数 a 的值为_答案:1解析:因为圆 x2y 22x4y0 的圆心为(1,2),所以 3(1)2a0,解得a1.2. 圆心在直线 2xy70 上的圆 C 与 y 轴交于两点 A(0,4),B(0,2),则圆C 的方程为_答案:(x2) 2(y3) 25解析:由题意知圆心纵坐标 y3,代入直线 2xy70 得圆心 C(2,
6、3),r22 21 25,所以圆的方程为(x2) 2(y3) 25.3. 若圆 C 的半径为 1,其圆心与点 (1,0)关于直线 yx 对称,则圆 C 的标准方程为_答案:x 2(y1) 21解析:由圆 C 的圆心与点(1,0)关于直线 yx 对称,得圆 C 的圆心为(0,1)因为圆C 的半径为 1,所以圆 C 的标准方程为 x2(y1) 21.4. 若点(1,1)在圆 x2y 2xym0 外,则 m 的取值范围是_答案: (0,12)解析:由题意可知 解得 0m .( 1) 2 12 4m 0,1 ( 1) 2 1 1 m 0, ) 125. 若圆的方程为 x2y 2kx4yk 20,则当圆
7、的面积最大时,圆心坐标为_答案:(0,2)解析:将圆的方程 x2y 2kx4yk 20 化为标准方程为 (y2)(xk2)2 24 . r 24 4, k0 时,r 最大,此时圆心坐标为(0,2)3k24 3k246. 已知实数 x,y 满足(x2) 2(y1) 21,则 2xy 的最大值为_答案:5 5解析:令 b2xy,则 b 为直线 2xyb 在 y 轴上的截距的相反数,当直线2xyb 与圆相切时,b 取得最值由 1,解得 b5 ,所以 2xy|22 1 b|5 5的最大值为 5 .57. 已知平面区域 恰好被面积最小的圆 C:(xa) 2(yb) 2r 2及x 0,y 0,x 2y 4
8、 0, )其内部所覆盖,则圆 C 的方程为_答案:(x2) 2(y1) 25解析:由题意知,此平面区域表示的是以 O(0,0),P(4,0),Q(0,2)所构成的三角形及其内部,所以覆盖它且面积最小的圆是其外接圆因为OPQ 为直角三角形,所以圆心为斜边 PQ 的中点(2,1),半径 r ,因此圆 C 的方程为(x2) 2(y1) 25.PQ2 58. 在圆 x2y 22x6y0 内,过点 E(0,1)的最长弦和最短弦分别为 AC 和 BD,则四边形 ABCD 的面积为_答案:10 2解析:由题意可知,圆的圆心坐标是(1,3),半径是 ,且点 E(0,1)位于该圆内,10故过点 E(0,1)的最
9、短弦长 BD2 2 (注:过圆内一定点的最短弦是以10 ( 12 22) 5该点为中点的弦),过点 E(0,1)的最长弦长等于该圆的直径,即 AC2 ,且 ACBD,10因此四边形 ABCD 的面积为 ACBD 2 2 10 .12 12 10 5 29. 在平面直角坐标系 xOy 中,点 A(1,0),B(1,0)若动点 C 满足 AC BC,则2ABC 的面积的最大值是_答案:2 2解析:设满足条件 AC BC 的 C 点坐标为(x,y),则(x1) 2y 22(x1) 22y 2,2化简得(x3) 2y 28.其中 y0,从而 S 2|y|2 ,所以ABC 的面积的最大值12 2是 2
10、.210. 已知圆 C:(x3) 2(y4) 21 和两点 A(m,0),B(m,0)(m0)若圆 C 上存在点 P,使得APB90,则 m 的最大值为_答案:6解析:根据题意,画出示意图,如图,则圆心 C 的坐标为(3,4),半径 r1,且AB2m,因为APB90,连结 OP,易知 OP ABm.要求 m 的最大值,即求圆 C 上的点12P 到原点 O 的最大距离因为 OC 5,所以 OPmaxOCr6,即 m 的最大值为 6.32 42二、 解答题11. 已知以点 P 为圆心的圆经过点 A(1,0)和 B(3,4),线段 AB 的垂直平分线交圆P 于点 C 和 D,且 CD4 .10(1)
11、 求直线 CD 的方程;(2) 求圆 P 的方程解:(1) 直线 AB 的斜率 k1,AB 的中点坐标为(1,2)则直线 CD 的方程为 y2(x1),即 xy30.(2) 设圆心 P(a,b),则由 P 在 CD 上得 ab30 . 直径 CD4 , PA2 ,10 10 (a1) 2b 240 .由解得 或a 3,b 6 ) a 5,b 2.) 圆心 P(3,6)或 P(5,2) 圆 P 的方程为(x3) 2(y6) 240 或(x5) 2(y2) 240.12. 如图,一隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形构成已知隧道总宽度 AD 为 6 m,行车道总宽度 BC 为 2 m,
12、侧墙 EA,FD 高为 2 m,弧顶高 MN 为 5 m.3 11(1) 建立直角坐标系,求圆弧所在的圆的方程;(2)为保证安全,要求行驶车辆顶部(设为平顶)与隧道顶部在竖直方向上的高度之差至少要有 0.5 m请计算车辆通过隧道的限制高度是多少解:(1) (解法 1)以 EF 所在直线为 x 轴,以 MN 所在直线为 y 轴,以 1 m 为单位长度建立直角坐标系则有 E(3 ,0),F(3 ,0),M(0,3)3 3由于所求圆的圆心在 y 轴上,所以设圆的方程为(x0) 2(yb) 2r 2. F(3 ,0),M(0,3)都在圆上,3 ( 33) 2 b2 r2,02 ( 3 b) 2 r2,
13、 )解得 b3,r 236.圆的方程是 x2(y3) 236.(解法 2)以 EF 所在直线为 x 轴,以 MN 所在直线为 y 轴,以 1 m 为单位长度建立直角坐标系设所求圆的圆心为 G,半径为 r,则点 G 在 y 轴上,在 RtGOE 中,OE3 ,GEr,OGr3.3由勾股定理,得 r2(3 )2(r3) 2,解得 r6,3则圆心 G 的坐标为(0,3),故圆的方程是 x2(y3) 236.(2) 设限高为 h,作 CPAD,交圆弧于点 P,则 CPh0.5.将点 P 的横坐标 x 代入圆的方程,得( )2(y3) 236,得 y2 或11 11y8(舍)所以 hCP0.5(yDF)
14、0.5(22)0.53.5(m)答:车辆的限制高度为 3.5 m.13. 已知 M 为圆 C:x 2y 24x14y450 上任意一点,且点 Q(2,3)(1) 求 MQ 的最大值和最小值;(2) 若 M(m,n),求 的最大值和最小值n 3m 2解:(1) 由圆 C:x 2y 24x14y450,化为标准方程得(x2) 2(y7) 28,所以圆心 C 的坐标为(2,7),半径 r2 .2又 QC 4 ,( 2 2) 2 ( 7 3) 2 2所以 MQmax4 2 6 ,2 2 2MQmin4 2 2 .2 2 2(2) 由题意可知 表示直线 MQ 的斜率n 3m 2设直线 MQ 的方程为 y
15、3k(x2),即 kxy2k30,则 k.n 3m 2由直线 MQ 与圆 C 有公共点,所以 2 ,|2k 7 2k 3|1 k2 2解得 2 k2 ,3 3所以 的最大值为 2 ,最小值为 2 .第 5 课时 直线与圆的位置关系n 3m 2 3 3一、 填空题1. 若点 P(1,2)在以坐标原点为圆心的圆上,则该圆在点 P 处的切线方程为_答案:x2y50解析:由点 P(1,2)在以坐标原点为圆心的圆上知,此圆的方程为 x2y 25,所以该圆在点 P 处的切线方程为 1x2y5,即 x2y50.2. 圆 x2y 2x2y200 与圆 x2y 225 相交所得的公共弦长为 _答案:4 5解析:
16、公共弦所在直线的方程为(x 2y 2x2y20)(x 2y 225)0,即x2y50,圆 x2y 225 的圆心到公共弦的距离 d ,而半径为|0 20 5|5 55,故公共弦长为 2 4 .52 ( 5) 2 53. (2017泰州中学月考)直线 ykx3 与圆(x2) 2(y3) 24 相交于 M,N 两点若 MN2 ,则 k 的取值范围是_3答案: 33, 33解析:由圆的方程,得圆心(2,3),半径 r2, 圆心到直线 ykx3 的距离 d ,MN2 ,|2k 3 3|k2 1 3 2 2 2 ,r2 d24 4k2k2 1 3变形得 4 3,即 4k244k 23k 23,4k2k2
17、 1解得 k ,33 33则 k 的取值范围是 .33, 334. 过点 P(2,4)引圆(x1) 2(y1) 21 的切线,则切线方程为_答案:x2 或 4x3y40解析:当直线的斜率不存在时,直线方程为 x2,此时,圆心到直线的距离等于半径,直线与圆相切,符合题意; 当直线的斜率存在时,设直线方程为 y4k(x2),即kxy42k0, 直线与圆相切, 圆心到直线的距离等于半径,即 d 1,解得 k , 所求切线方程为 xy42 0,即|k 1 4 2k|k2 ( 1) 2 |3 k|k2 1 43 43 434x3y40.综上,切线方程为 x2 或 4x3y40.5. (2017扬州期中)
18、已知圆 C:x 2y 24x2y200,直线 l:4x3y150 与圆 C 相交于 A,B 两点,D 为圆 C 上异于 A,B 两点的任一点,则ABD 面积的最大值为_答案:27解析:因为圆 C:x 2y 24x2y200,所以圆心 C(2,1),半径 r5,所以圆心C 到直线 l:4x3y150 的距离 d 4,所以|42 31 15|42 ( 3) 2AB2 2 6.因为 D 为圆 C 上异于 A, B 两点的任一点,所以 D 到直线r2 d2 25 16AB 即直线 l:4x3y150 的距离的最大值为 dr9,所以ABD 面积的最大值为AB927.126. (2017苏锡常镇二模)已知
19、直线 l:mxy2m10,圆C:x 2y 22x4y0,当直线 l 被圆 C 所截得的弦长最短时,实数 m_答案:1解析:由题意,得 C(1,2),直线 l:m(x2)y10 恒过定点 A(2,1)当直线 l被圆 C 所截得的弦长最短时,直线 lCA.因为直线 l 的斜率为m,直线 CA 的斜率为1,所以m(1)1,即 m1.1 22 17. 已知圆 O:x 2y 21,直线 x2y50 上动点 P,过点 P 作圆 O 的一条切线,切点为 A,则 PA 的最小值为_答案:2解析:过点 O 作 OP 垂直于直线 x2y50,过点 P 作圆 O 的切线 PA,连结 OA,易知此时 PA 的值最小由
20、点到直线的距离公式,得 OP .又|10 20 5|1 22 5OA1,所以 PA 2.OP2 OA28. 在直角坐标系 xOy 中,已知 A(1,0),B(0,1),则满足 PA2PB 24 且在圆x2y 24 上的点 P 的个数为_答案:2解析:设 P(x,y),由 PA2PB 24 知(x1) 2y 2x 2(y1) 24,整理得xy20.又圆心(0,0)到直线 xy20 距离 d 2,因此直线与圆有两个交22 2点,故符合条件的点 P 有 2 个9. (2017南通三模)在平面直角坐标系 xOy 中,已知点 A(0,2),点 B(1,1),P 为圆 x2y 22 上一动点,则 的最大值
21、是_PBPA答案:2解析:(解法 1)设点 P(x,y),则 x2y 22,所以 PB2PA2 ( x 1) 2 ( y 1) 2x2 ( y 2) 2 x2 y2 2x 2y 2x2 y2 4y 4 . 2x 2y 44y 6 x y 22y 3令 ,所以 x(21)y320, x y 22y 3由题意,直线 x(21)y320 与圆 x2y 22 有公共点,所以 ,解得 04,所以 的最大值为 2.|3 2|1 ( 2 1) 2 2 PBPA(解法 2)当 AP 不与圆相切时,设 AP 与圆的另一个交点为 D,由条件 AB 与圆 C 相切,则ABPADB,所以ABPADB,所以 2,所以
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