高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第一册2.4 圆的方程精品巩固练习
展开知识点01:圆的一般方程
对于方程(为常数),当时,方程叫做圆的一般方程.
①当时,方程表示以为圆心,以为半径的圆;
②当时,方程表示一个点
③当时,方程不表示任何图形
说明:圆的一般式方程特点:①和前系数相等(注意相等,不一定要是1)且不为0;②没有项;③.
【即学即练1】(多选)(2022秋·高二课时练习)(多选题)下列方程不是圆的一般方程的有( )
A.B.
C.D.
【答案】BCD
【详解】根据二元二次方程表示圆的条件,
对于A中,方程,可得,
所以方程是圆的一般方程;
对于B中,方程,可得,
所以方程不是圆的一般方程;
对于C中,方程中,和的系数不相等,
所以方程不是圆的一般方程;
对于D中,方程中,存在项,所以方程不是圆的一般方程.
故选:BCD.
知识点02:圆的一般方程与圆的标准方程的特点
知识点03:在圆的一般方程中,判断点与圆的位置关系
已知点和圆的一般式方程:(),
则点与圆的位置关系:
①点在外
②点在上
③点在内
【即学即练2】(2022·高二课时练习)点与圆的位置关系是_____________.(填“在圆内”、“在圆上”、“在圆外”)
【答案】在圆内
【详解】圆的圆心坐标为,半径为2
点到圆心的距离,
因为,所以点在圆内.
故答案为:在圆内
题型01圆的一般方程的理解
【典例1】(2022秋·安徽合肥·高二合肥市第七中学校联考期中)已知方程表示圆,则的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【典例2】(2023·高二课时练习)方程表示圆的充要条件是______.
【变式1】(2022秋·河南许昌·高二禹州市高级中学校考阶段练习)方程表示圆,则实数的可能取值为( )
A.B.2C.0D.
【变式2】(2023春·上海宝山·高二统考期末)若表示圆,则实数的值为______.
题型02求圆的一般方程
【典例1】(2023·高二课时练习)过三点的圆的一般方程为( )
A.B.
C.D.
【典例2】(2023·新疆克拉玛依·高二克拉玛依市高级中学校考期中)求适合下列条件的圆的方程:
(1)圆心在直线上,且过点的圆;
(2)过三点的圆.
【典例3】(2023·高二课时练习)已知圆经过两点,,且圆心在直线上,则圆的一般方程为_______________;若直线的方程(),圆心到直线的距离是1,则的值是______.
【变式1】(2023·江苏·高二假期作业)过坐标原点,且在轴和轴上的截距分别为2和3的圆的方程为( )
A.B.
C.D.
【变式2】(2023·江苏苏州·高二苏州中学校考期中)在平面直角坐标系中,已知的顶点,边上中线所在直线方程为,边上的高所在直线方程为,求:
(1)顶点的坐标;
(2)外接圆的一般方程.
题型03圆的一般方程与标准方程转化
【典例1】(2023·高二课时练习)若圆的圆心到直线的距离为,则实数的值为( )
A.0或2B.0或-2
C.0或D.-2或2
【典例2】(2023秋·内蒙古巴彦淖尔·高二校考期末)若点为圆的弦的中点,则弦所在直线的方程为( )
A.B.C.D.
【典例3】(2023秋·高二课时练习)求圆关于直线的对称圆方程.
【变式1】(2023春·山东青岛·高二校联考期中)圆上的点到直线的最大距离是( )
A.B.C.D.
【变式2】(2023春·辽宁朝阳·高二校联考期中)已知点在圆 上,则点到轴的距离的最大值为( )
A.2B.3C.D.
题型04点与圆的位置关系
【典例1】(2023·江苏扬州·高二校考阶段练习)已知点为圆外一点,则实数的取值范围为( )
A.B.C.D.
【典例2】(多选)(2023·全国·高三专题练习)已知点在圆的外部,则的取值可能是( )
A.B.C.D.
【变式1】(2022·高二课时练习)若点是圆内一点,则过点的最长的弦所在的直线方程是__________.
【变式2】(2023·湖北·高二校联考期中)过点可作圆的两条切线,则实数的取值范围______.
题型05圆过定点问题
【典例1】(2023春·上海普陀·高二曹杨二中校考阶段练习)对任意实数,圆恒过定点,则其坐标为______.
【典例2】(2023·高二课时练习)已知方程表示圆,其中,且,则不论取不为1的任何实数,上述圆恒过的定点的坐标是________________.
【变式1】(2023·上海徐汇·高二上海中学校考期中)对任意实数,圆恒过定点,则定点坐标为__.
【变式2】(2013·辽宁大连·高二统考期中)对于任意实数,曲线恒过定点
题型06求动点的轨迹方程
【典例1】(2023春·上海徐汇·高二上海中学校考期中)点与两个定点,的距离的比为,则点的轨迹方程为______.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,曲线与两坐标轴的交点都在圆上.
(1)求圆的方程;
(2)已知为坐标原点,点在圆上运动,求线段的中点的轨迹方程.
【变式1】(2022秋·高二课时练习)过点的直线与圆交于点,则线段中点的轨迹方程为___________.
【变式2】(2023春·福建莆田·高二莆田一中校考期中)在平面直角坐标系中,点满足,则动点的运动轨迹方程为__________;的最小值为__________.
题型07与圆有关的最值问题
【典例1】(2023秋·北京·高二校考期末)设是圆上的动点,是圆的切线,且,则点到点距离的最小值为( )
A.15B.6C.5D.4
【典例2】(2023·山东烟台·统考二模)已知实数满足,则的最大值为__________.
【典例3】(2023秋·江西宜春·高二江西省宜春市第一中学校考期末)已知为圆上任意一点.则的最大值为__________
【变式1】(2023春·江苏南京·高一南京市第二十九中学校考期中)在中,,若的平面内有一点满足,则的最小值为__________.
【变式2】(2023春·江西·高二校联考阶段练习)直线始终平分圆的周长,则的最小值为______.
题型08关于点或直线对称的圆
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)与圆关于直线对称的圆的标准方程是______.
【典例2】(2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆市第七中学校校考期末)圆关于直线的对称圆的标准方程为__________.
【变式1】(2023秋·山东枣庄·高二统考期末)如果圆关于直线对称,则有( )
A. B.
C. D.
【变式2】(2023·江苏·高二假期作业)已知圆与圆关于直线对称,则圆的方程是__________
题型09圆的综合问题
【典例1】(2023·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,设二次函数的图象与两坐标轴有三个交点,经过这三个交点的圆记为.
(1)求实数b的取值范围;
(2)求圆的方程;
(3)请问圆是否经过某定点(其坐标与无关)?请证明你的结论.
【典例2】(2023·全国·高三专题练习)已知经过圆上点的切线方程是.
(1)类比上述性质,直接写出经过椭圆上一点的切线方程;
(2)已知椭圆,为直线上的动点,过作椭圆的两条切线,切点分别为、
①求证:直线过定点.
②当点到直线的距离为时,求三角形的外接圆方程.
【变式1】(2023·全国·高二专题练习)在平面直角坐标系中,设二次函数的图象与两坐标轴有三个交点,经过这三个交点的圆记为.
(Ⅰ)若,求圆的方程;
(Ⅱ)当取所允许的不同的实数值时(,且),圆是否经过某定点(其坐标与无关)?请证明你的结论.
【变式2】(2023秋·上海普陀·高二上海市晋元高级中学校考期末)已知圆C经过,两点.
(1)如果AB是圆C的直径,证明:无论取何正实数,圆恒经过除外的另一个定点,求出这个定点坐标.
(2)已知点关于直线的对称点也在圆,且过点的直线与两坐标轴分别交于不同两点和,当圆的面积最小时,试求的最小值.
题型10圆的实际应用
【典例1】(2022·高二课时练习)苏州有很多圆拱的悬索拱桥(如寒山桥),经测得某圆拱索桥(如图)的跨度米,拱高米,在建造圆拱桥时每隔5米需用一根支柱支撑,求与相距30米的支柱的高度.
【典例2】(2022秋·江西南昌·高二南昌市外国语学校校考阶段练习)如图所示,某隧道内设双行线公路,其截面由一段圆弧和一个长方形的三边构成.已知隧道总宽度为,行车道总宽度为,侧墙高,为,弧顶高为.
(1)以所在直线为轴,所在直线为轴,为单位长度建立平面直角坐标系,求圆弧所在的圆的标准方程;
(2)为保证安全,要求隧道顶部与行驶车辆顶部(设为平顶)在竖直方向上的高度之差至少为,问车辆通过隧道的限制高度是多少?
【变式1】(2023秋·高一单元测试)如图是一座类似于上海卢浦大桥的圆拱桥示意图,该圆弧拱跨度为,圆拱的最高点离水面的高度为,桥面离水面的高度为.
(1)建立适当的平面直角坐标系,求圆拱所在圆的方程;
(2)求桥面在圆拱内部分的长度.(结果精确到)
【变式2】(2023春·上海浦东新·高二上海市实验学校校考期中)如图,在宽为14的路边安装路灯,灯柱高为8,灯杆是半径为的圆的一段劣弧.路灯采用锥形灯罩,灯罩顶到路面的距离为10,到灯柱所在直线的距离为2.设为圆心与连线与路面的交点.
(1)当为何值时,点恰好在路面中线上?
(2)记圆心在路面上的射影为,且H在线段上,求的最大值.
A夯实基础 B能力提升 C综合素养
A夯实基础
1.(2023·江苏·高二假期作业)将圆平分的直线是( )
A.B.
C.D.
2.(2023秋·高二课时练习)若圆关于直线l的对称图形为圆,则直线l的方程为( ).
A.B.C.D.
3.(2023春·山东临沂·高二统考期末)已知圆,则圆心及半径分别为( )
A.B.C.D.
4.(2023·高三课时练习)关于x、y的方程表示一个圆的充要条件是( ).
A.,且
B.,且
C.,且,
D.,且,
5.(2023·北京海淀·中关村中学校考三模)在平面直角坐标系中,已知是圆上的动点.若,,,则的最大值为( )
A.16B.12C.8D.6
6.(2023春·甘肃张掖·高三高台县第一中学校考阶段练习)已知A,B为圆上的两个动点,P为弦的中点,若,则点P的轨迹方程为()
A.B.
C.D.
7.(2023秋·高一单元测试)已知点P为直线上的一点,M,N分别为圆:与圆:上的点,则的最小值为( )
A.5B.3C.2D.1
8.(2023·四川·校联考模拟预测)已知点,,,若点是的外接圆上一点,则点到直线:的距离的最大值为( )
A.B.C.D.14
二、多选题
9.(2023秋·广东揭阳·高二统考期末)已知方程表示一个圆,则实数可能的取值为( )
A.B.0C.D.
三、填空题
10.(2023·陕西安康·陕西省安康中学校考模拟预测)已知抛物线的顶点为,与坐标轴交于三点,则过四点中的三点的一个圆的标准方程为__________.
11.(2023·全国·高三专题练习)直角坐标平面中,若定点A(1,2)与动点P(x,y)满足,则点P的轨迹方程是___________.
四、解答题
12.(2023春·湖北荆州·高二沙市中学校考阶段练习)在平面直角坐标系中,四点在同一个圆E上.
(1)求实数a的值;
(2)若点在圆E上,求的取值范围.
13.(2023秋·河北沧州·高二统考期末)已知的顶点,边上的中线所在直线方程为,边上的高线为.
(1)求点坐标;
(2)求的外接圆方程.
B能力提升
1.(2023秋·高一单元测试)希腊著名数学家阿波罗尼斯与欧几里得、阿基米德齐名.他发现:“平面内到两个定点的距离之比为定值的点的轨迹是圆”.后来,人们将这个圆以他的名字命名,称为阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆.已知动点在圆上,若点,点,则的最小值为 __.
2.(2023·全国·高三专题练习)已知关于x,y的二元二次方程,当t为________时,方程表示的圆的半径最大.
3.(2023·江苏·高二假期作业)已知圆及点.
(1)若在圆上,求线段的长及直线的斜率;
(2)若M为圆C上的任一点,求的最大值和最小值.
C综合素养
1.(2023·四川成都·石室中学校考模拟预测)已知平面上两定点A,B,则所有满足(且)的点P的轨迹是一个圆心在直线AB上,半径为的圆.这个轨迹最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,故称作阿氏圆.已知动点P在棱长为6的正方体的一个侧面上运动,且满足,则点P的轨迹长度为( )
A.B.C.D.
2.(2023·全国·高三专题练习)已知圆,点P是直线上的一动点,过点P作圆M的切线PA,PB,切点为A,B.
(1)当切线PA的长度为时,求点P的坐标;
(2)若的外接圆为圆N,试问:当P运动时,圆N是否过定点?若存在,求出所有的定点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)求线段AB长度的最小值.
3.(2023·全国·高三专题练习)已知圆,点是直线上的动点,过点作圆的切线,,切点分别为,.
(1)当时,求点的坐标;
(2)设的外接圆为圆,当点在直线上运动时,圆是否过定点(异于原点)?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
课程标准
学习目标
①理解与掌握圆的一般方程的形式与条件。
②能准确的判定圆的存在所满足的条件。
③会判断点与圆的位置关系。
④会用待定系数法求圆的一般方程,并能解决与圆有关的位置、距离的综合问题。
通过本节课的学习,要求会判断圆存在的条件,会将圆的标准形式与一般形式熟练转化,会根椐圆存的条件求待定参数的值,会用待定系数法求圆的一般式方程,会求简单问题中的轨迹问题,会解决与圆有关的位置与距离问题.
圆的标准方程
圆的一般方程
方程
()
圆心
半径
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