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2021年高中数学圆的方程典型例题及详细解答

2021年高中数学圆的方程典型例题及详细解答
2021年高中数学圆的方程典型例题及详细解答

新课标高中数学圆的方程典型例题

欧阳光明(2021.03.07)

类型一:圆的方程

例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系.

分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内.

解法一:(待定系数法)

设圆的标准方程为222)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为222)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点.

∴?????=+-=+-2

22

24)3(16)1(r

a r a 解之得:1-=a ,202=r .

所以所求圆的方程为20)1(22=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径)

因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为13

12

4-=--=

AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,

故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x .

又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(22=++==AC r . 故所求圆的方程为20)1(22=++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为

r PC d >=++==254)12(22.

∴点P 在圆外.

说明:本题利用两种方法求解了圆的方程,都围绕着求圆的圆心和半径这两个关键的量,然后根据圆心与定点之间的距离和半径的大小关系来判定点与圆的位置关系,若将点换成直线又该如何来判定直线与圆的位置关系呢?

例2 求半径为4,与圆042422=---+y x y x 相切,且和直线0=y 相切的圆的方程.

分析:根据问题的特征,宜用圆的标准方程求解.

解:则题意,设所求圆的方程为圆222)()(r b y a x C =-+-:

. 圆C 与直线0=y 相切,且半径为4,则圆心C 的坐标为)4,(1a C 或

)4,(2-a C .

又已知圆042422=---+y x y x 的圆心A 的坐标为)1,2(,半径为3. 若两圆相切,则734=+=CA 或134=-=CA .

(1)当)4,(1a C 时,2227)14()2(=-+-a ,或2221)14()2(=-+-a (无解),故可得1022±=a .

∴所求圆方程为

2

224)4()1022(=-+--y x ,或

2224)4()1022(=-++-y x .

(2)当)4,(2-a C 时,2227)14()2(=--+-a ,或2221)14()2(=--+-a (无

解),故622±=a .

∴所求圆的方程为2224)4()622(=++--y x ,或

2224)4()622(=+++-y x .

说明:对本题,易发生以下误解:

由题意,所求圆与直线0=y 相切且半径为4,则圆心坐标为

)4,(a C ,且方程形如2224)4()(=-+-y a x .又圆042422=---+y x y x ,即2223)1()2(=-+-y x ,其圆心为)1,2(A ,半径为

3.若两圆相切,则

34+=CA .故2227)14()2(=-+-a ,解之得1022±=a .所以欲求圆的方

程为2224)4()1022(=-+--y x ,或2224)4()1022(=-++-y x .

上述误解只考虑了圆心在直线0=y 上方的情形,而疏漏了圆心在直线0=y 下方的情形.另外,误解中没有考虑两圆内切的情况.也是不全面的.

例 3 求经过点)5,0(A ,且与直线02=-y x 和02=+y x 都相切的圆的方程.

分析:欲确定圆的方程.需确定圆心坐标与半径,由于所求圆过定点A ,故只需确定圆心坐标.又圆与两已知直线相切,故圆心必在它们的交角的平分线上.

解:∵圆和直线02=-y x 与02=+y x 相切, ∴圆心C 在这两条直线的交角平分线上,

又圆心到两直线02=-y x 和02=+y x 的距离相等. ∴

5

25

2y x y x +=-.

∴两直线交角的平分线方程是03=+y x 或03=-y x .

又∵圆过点)5,0(A ,

∴圆心C 只能在直线03=-y x 上. 设圆心)3,(t t C

∵C 到直线02=+y x 的距离等于AC , ∴

2

2)53(5

32-+=+t t t t .

化简整理得0562=+-t t . 解得:1=t 或5=t

∴圆心是)3,1(,半径为5或圆心是)15,5(,半径为55. ∴所求圆的方程为5)3()1(22=-+-y x 或125)15()5(22=-+-y x . 说明:本题解决的关键是分析得到圆心在已知两直线的交角平分线上,从而确定圆心坐标得到圆的方程,这是过定点且与两已知直线相切的圆的方程的常规求法.

例4、 设圆满足:(1)截y 轴所得弦长为2;(2)被x 轴分成两段弧,其弧长的比为1:3,在满足条件(1)(2)的所有圆中,求圆心到直线

02=-y x l :的距离最小的圆的方程.

分析:要求圆的方程,只须利用条件求出圆心坐标和半径,便可求得圆的标准方程.满足两个条件的圆有无数个,其圆心的集合可看作动点的轨迹,若能求出这轨迹的方程,便可利用点到直线的距离公式,通过求最小值的方法找到符合题意的圆的圆心坐标,进而确定圆的半径,求出圆的方程.

解法一:设圆心为),(b a P ,半径为r . 则P 到x 轴、y 轴的距离分别为b 和a .

由题设知:圆截x 轴所得劣弧所对的圆心角为?90,故圆截x 轴所得弦长为r 2.

∴222b r =

又圆截y 轴所得弦长为2. ∴122+=a r .

又∵),(b a P 到直线02=-y x 的距离为 ∴2225b a d -=

当且仅当b a =时取“=”号,此时5

5min =

d .

这时有???=-=1

222a b b

a

∴??

?==11b a 或???-=-=1

1

b a 又2222==b r

故所求圆的方程为2)1()1(22=-+-y x 或2)1()1(22=+++y x 解法二:同解法一,得

5

2b a d -=

∴d b a 52±=-.

∴2225544d bd b a +±=. 将1222-=b a 代入上式得:

01554222=++±d bd b .

上述方程有实根,故

0)15(82≥-=?d ,

∴55≥d . 将5

5=

d 代入方程得1±=b .

又1222+=a b ∴1±=a . 由12=-b a 知a 、b 同号.

故所求圆的方程为2)1()1(22=-+-y x 或2)1()1(22=+++y x .

说明:本题是求点到直线距离最小时的圆的方程,若变换为求面积最小呢?

类型二:切线方程、切点弦方程、公共弦方程

例5 已知圆422=+y x O :,求过点()42,

P 与圆O 相切的切线. 解:∵点()42,

P 不在圆O 上, ∴切线PT 的直线方程可设为()42+-=x k y

根据r d = ∴

21422

=++-k

k

解得 43=k 所以

()424

3

+-=x y

即 01043=+-y x

因为过圆外一点作圆得切线应该有两条,可见另一条直线的斜率不存在.易求另一条切线为2=x .

说明:上述解题过程容易漏解斜率不存在的情况,要注意补回漏掉的解.

本题还有其他解法,例如把所设的切线方程代入圆方程,用判别

式等于0解决(也要注意漏解).还可以运用200r y y x x =+,求出切点坐标0x 、0y 的值来解决,此时没有漏解.

例 6 两圆0111221=++++F y E x D y x C :与0222222=++++F y E x D y x C :相交于A 、B 两点,求它们的公共弦AB 所在直线的方程.

分析:首先求A 、B 两点的坐标,再用两点式求直线AB 的方程,但是求两圆交点坐标的过程太繁.为了避免求交点,可以采用“设而不求”的技巧.

解:设两圆1C 、2C 的任一交点坐标为),(00y x ,则有:

0101012

02

0=++++F y E x D y x ①

0202022

02

0=++++F y E x D y x ②

①-②得:0)()(21021021=-+-+-F F y E E x D D .

∵A 、B 的坐标满足方程0)()(212121=-+-+-F F y E E x D D .

∴方程0)()(212121=-+-+-F F y E E x D D 是过A 、B 两点的直线方程. 又过A 、B 两点的直线是唯一的.

∴两圆1C 、2C 的公共弦AB 所在直线的方程为

0)()(212121=-+-+-F F y E E x D D .

说明:上述解法中,巧妙地避开了求A 、B 两点的坐标,虽然设出了它们的坐标,但并没有去求它,而是利用曲线与方程的概念达到了目标.从解题的角度上说,这是一种“设而不求”的技巧,从知识内容的角度上说,还体现了对曲线与方程的关系的深刻理解以及对直线方程是一次方程的本质认识.它的应用很广泛.

例7、过圆122=+y x 外一点)3,2(M ,作这个圆的两条切线MA 、MB ,切点分别是A 、B ,求直线AB 的方程。 练习:

1.求过点(3,1)M ,且与圆22(1)4x y -+=相切的直线l 的方程.

解:设切线方程为1(3)y k x -=-,即310kx y k --+=, ∵圆心(1,0)到切线l 的距离等于半径2,

2=,解得3

4

k =-

∴切线方程为31(3)4

y x -=--,即34130x y +-=,

当过点M 的直线的斜率不存在时,其方程为3x =,圆心(1,0)到此直线的距离等于半径2,

故直线3x =也适合题意。

所以,所求的直线l 的方程是34130x y +-=或3x =.

2、过坐标原点且与圆02

52422=++-+y x y x 相切的直线的方程为 解:设直线方程为kx y =,即0=-y kx .∵圆方程可化为

2

5)1()2(22=

++-y x ,∴圆心为(2,-1),半径为

2

10

.依题意有

2

101

122=

++k k ,解得3-=k 或31=k ,∴直线方程为x y 3-=或x y 31=.

3、已知直线0125=++a y x 与圆0222=+-y x x 相切,则a 的值为. 解:∵圆1)1(22=+-y x 的圆心为(1,0),半径为1,∴

112

552

2

=++a ,解

得8=a 或18-=a .

类型三:弦长、弧问题

例8、求直线063:=--y x l 被圆042:22=--+y x y x C 截得的弦AB 的长. 例9、直线0323=-+y x 截圆422=+y x 得的劣弧所对的圆心角为 解:依题意得,弦心距3=d ,故弦长2222=-=d r AB ,从而△OAB 是等边三角形,故截得的劣弧所对的圆心角为3

π

=

∠AOB .

例10、求两圆0222=-+-+y x y x 和522=+y x 的公共弦长

类型四:直线与圆的位置关系

例11、已知直线0323=-+y x 和圆422=+y x ,判断此直线与已知圆

的位置关系.

例12、若直线m x y +=与曲线24x y -=有且只有一个公共点,求实数m 的取值范围.

解:∵曲线24x y -=表示半圆)0(422≥=+y y x ,∴利用数形结合法,可得实数m 的取值范围是22<≤-m 或22=m .

例13 圆9)3()3(22=-+-y x 上到直线01143=-+y x 的距离为1的点有几个?

分析:借助图形直观求解.或先求出直线1l 、2l 的方程,从代数计算中寻找解答.

解法一:圆9)3()3(22=-+-y x 的圆心为)3,3(1O ,半径3=r . 设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则

324

311

34332

2

<=+-?+?=

d .

如图,在圆心1O 同侧,与直线01143=-+y x 平行且距离为1的直线

1l 与圆有两个交点,这两个交点符合题意.

又123=-=-d r .

∴与直线01143=-+y x 平行的圆的切线的两个切点中有一个切点也符合题意.

∴符合题意的点共有3个.

解法二:符合题意的点是平行于直线01143=-+y x ,且与之距离为1的直线和圆的交点.设所求直线为043=++m y x ,则14

3112

2

=++=

m d ,

∴511±=+m ,即6-=m ,或16-=m ,也即

06431=-+y x l :,或016432=-+y x l :.

设圆9)3()3(221=-+-y x O :

的圆心到直线1l 、2l 的距离为1d 、2d ,则 34

36

34332

2

1=+-?+?=

d ,14

316

34332

2

2=+-?+?=

d .

∴1l 与1O 相切,与圆1O 有一个公共点;2l 与圆1O 相交,与圆1O 有两个公共点.即符合题意的点共3个.

说明:对于本题,若不留心,则易发生以下误解:

设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则

324

311

34332

2

<=+-?+?=

d .

∴圆1O 到01143=-+y x 距离为1的点有两个.

显然,上述误解中的d 是圆心到直线01143=-+y x 的距离,r d <,只能说明此直线与圆有两个交点,而不能说明圆上有两点到此直线的距离为1.

到一条直线的距离等于定值的点,在与此直线距离为这个定值的两条平行直线上,因此题中所求的点就是这两条平行直线与圆的公共点.求直线与圆的公共点个数,一般根据圆与直线的位置关系来判断,即根据圆心与直线的距离和半径的大小比较来判断.

练习1:直线1=+y x 与圆)0(0222>=-+a ay y x 没有公共点,则a 的取值范围是 解:依题意有

a a >-2

1,解得1212-<<--a .∵0>a ,∴120-<

练习2:若直线2+=kx y 与圆1)3()2(22=-+-y x 有两个不同的交点,则

k 的取值范围是.

解:依题意有

11

122<+-k k ,解得3

4

0<

3、 圆034222=-+++y x y x 上到直线01=++y x 的距离为2的点共有( ).

(A )1个 (B )2个 (C )3个 (D )4个

分析:把034222=-+++y x y x 化为()()82122=+++y x ,圆心为

()21--,,半径为22

=r ,圆心到直线的距离为2,所以在圆上共有

三个点到直线的距离等于2,所以选C .

4、 过点()43--,

P 作直线l ,当斜率为何值时,直线l 与圆()()4212

2

=++-y x C :

有公共点,如图所示. 分析:观察动画演示,分析思路. 解:设直线l 的方程为 即

根据r d ≤有 整理得 解得

3

4

0≤

≤k . 类型五:圆与圆的位置关系

问题导学四:圆与圆位置关系如何确定?

例14、判断圆02662:221=--++y x y x C 与圆0424:222=++-+y x y x C 的位置关系,

例15:圆0222=-+x y x 和圆0422=++y y x 的公切线共有条。

解:∵圆1)1(22=+-y x 的圆心为)0,1(1O ,半径11=r ,圆4)2(22=++y x 的圆

)

2,0(2-O ,半径

2

2=r ,

∴1,3,5122121=-=+=r r r r O O .∵212112r r O O r r +<<-,∴两圆相交.共有

2条公切线。 练习

1:若圆042222=-+-+m mx y x 与圆08442222=-+-++m my x y x 相切,则实数m 的取值集合是.

解:∵圆4)(22=+-y m x 的圆心为)0,(1m O ,半径21=r ,圆

9)2()1(22=-++m y x 的圆心为)2,1(2m O -,半径32=r ,且两圆相切,

2

121r r O O +=或

1

221r r O O -=,∴

5

)2()1(22=++m m 或

1)2()1(22=++m m ,解得512-

=m 或2=m ,或0=m 或2

5

-=m ,∴实数m 的取值集合是}2,0,2

5

,512{--

. 2:求与圆522=+y x 外切于点)2,1(-P ,且半径为52的圆的方程. 解:设所求圆的圆心为),(1b a O ,则所求圆的方程为

20)()(22=-+-b y a x .∵两圆外切于点P ,∴13

1OO =,∴),(31

)2,1(b a =-,

∴6,3=-=b a ,∴所求圆的方程为20)6()3(22=-++y x .

类型六:圆中的对称问题

例16、圆222690x y x y +--+=关于直线250x y ++=对称的圆的方程是

例17 自点()33,

-A 发出的光线l 射到x 轴上,被x 轴反射,反射光线所在的直线与圆074422=+--+y x y x C :相切

(1)求光线l 和反射光线所在的直线方程. (2)光线自A 到切点所经过的路程.

分析、略解:观察动画演示,分析思路.根据对

称关系,首先求出点A 的对称点A '的坐标为()33--,

,其次设过A '的圆C 的切线方程为

根据r d =,即求出圆C 的切线的斜率为

34=

k 或4

3=k 进一步求出反射光线所在的直线的方程为

0334=+-y x 或0343=--y x

最后根据入射光与反射光关于x 轴对称,求出入射光所在直线方程为

0334=++y x 或0343=-+y x

光路的距离为M A ',可由勾股定理求得7222=-'='CM C A M A . 说明:本题亦可把圆对称到x 轴下方,再求解. 类型七:圆中的最值问题

例18:圆0104422=---+y x y x 上的点到直线014=-+y x 的最大距离与最小距离的差是

解:∵圆18)2()2(22=-+-y x 的圆心为(2,2),半径23=r ,∴圆心到直线的距离r d >==

252

10,∴直线与圆相离,∴圆上的点到直线

的最大距离与最小距离的差是262)()(==--+r r d r d .

例19 (1)已知圆1)4()3(221=-+-y x O :

,),(y x P 为圆O 上的动点,求22y x d +=的最大、最小值.

(2)已知圆1)2(222=++y x O :,),(y x P 为圆上任一点.

求1

2

--x y 的最大、最小值,求y x 2-的最大、最小值.

分析:(1)、(2)两小题都涉及到圆上点的坐标,可考虑用圆的参数方程或数形结合解决.

解:(1)(法1)由圆的标准方程1)4()3(22=-+-y x .

可设圆的参数方程为??

?+=+=,

sin 4,

cos 3θθy x (θ是参数).

则θθθθ2222sin sin 816cos cos 69+++++=+=y x d

)cos(1026sin 8cos 626φθθθ-+=++=(其中3

4

tan =

φ). 所以361026max =+=d ,161026min =-=d .

(法2)圆上点到原点距离的最大值1d 等于圆心到原点的距离'

1d 加上半径1,圆上点到原点距离的最小值2d 等于圆心到原点的距离'1d 减去半径1.

所以6143221=++=d .

4143222=-+=d .

所以36max =d .16min =d .

(2) (法1)由1)2(22=++y x 得圆的参数方程:???=+-=,

sin ,

cos 2θθy x θ是参数.

3cos 2sin 12--=--θθx y .令t =--3

cos 2

sin θθ, 得t t 32cos sin -=-θθ,t t 32)sin(12-=-+φθ

1)sin(1322

≤-=+-?

φθt

t 4

3

3433+≤≤-?t .

所以4

33max +=t ,4

33min -=

t .

1

2

--x y 的最大值为433+,最小值为

433-.

此时)cos(52sin 2cos 22φθθθ++-=-+-=-y x . 所以y x 2-的最大值为52+-,最小值为52--. (法2)设

k x y =--1

2

,则02=+--k y kx .由于),(y x P 是圆上点,当直线与圆有交点时,如图所示,

两条切线的斜率分别是最大、最小值. 由11222

=++--=k k k d ,得4

3

3±=

k . 所以

1

2

--x y 的最大值为433+,最小值为

433-.

令t y x =-2,同理两条切线在x 轴上的截距分别是最大、最小值. 由15

2=--=

m d ,得52±-=m .

所以y x 2-的最大值为52+-,最小值为52--.

例20:已知)0,2(-A ,)0,2(B ,点P 在圆4)4()3(22=-+-y x 上运动,则

2

2

PB

PA +的最小值是.

解:设),(y x P ,则828)(2)2()2(222222222+=++=+-+++=+OP y x y x y x PB PA .设圆心为)4,3(C ,则

325min =-=-=r OC OP ,∴2

2

PB

PA +的最小值为

268322=+?.

练习:

1:已知点),(y x P 在圆1)1(22=-+y x 上运动.

(1)求

2

1

--x y 的最大值与最小值;(2)求y x +2的最大值与最小值. 解:(1)设k x y =--2

1

,则k 表示点),(y x P 与点(2,1)连线的斜率.当该直线与圆相切时,k 取得最大值与最小值.由

11

22

=+k k ,解得

3

3

±

=k ,∴21--x y 的最大值为33,最小值为33-.

(2)设m y x =+2,则m 表示直线m y x =+2在y 轴上的截距. 当该直线与圆相切时,m 取得最大值与最小值.由

15

1=-m ,解得51±=m ,

∴y x +2的最大值为51+,最小值为51-.

2 设点),(y x P 是圆122=+y x 是任一点,求1

2

+-=x y u 的取值范围.

分析一:利用圆上任一点的参数坐标代替x 、y ,转化为三角问题来解决.

解法一:设圆122=+y x 上任一点)sin ,(cos θθP 则有θcos =x ,θsin =y )2,0[πθ∈ ∴1

cos 2

sin +-=

θθu ,∴2sin cos -=+θθu u

∴)2(sin cos +-=-u u θθ.

即2)sin(12+=-+u u ?θ(u =?tan ) ∴1

)2()sin(2

++=

-u u ?θ.

又∵1)sin(≤-?θ ∴

11

22

≤++u u

解之得:43-≤u .

分析二:1

2

+-=x y u 的几何意义是过圆122=+y x 上一动点和定点

)2,1(-的连线的斜率,利用此直线与圆122=+y x 有公共点,可确定出u

的取值范围.

解法二:由1

2

+-=

x y u 得:)1(2+=-x u y ,此直线与圆122=+y x 有公共点,故点)0,0(到直线的距离1≤d .

11

22

≤++u u

解得:4

3-≤u .

另外,直线)1(2+=-x u y 与圆122=+y x 的公共点还可以这样来处理:

由???=++=-1)1(222y x x u y 消去y 后得:0)34()42()1(2222=++++++u u x u u x u ,

此方程有实根,故0)34)(1(4)42(2222≥+++-+=?u u u u u , 解之得:4

3-≤u .

说明:这里将圆上的点用它的参数式表示出来,从而将求变量u 的范围问题转化成三角函数的有关知识来求解.或者是利用其几何意义转化成斜率来求解,使问题变得简捷方便.

3、已知点)2,4(),6,2(),

2,2(----C B A ,点P 在圆422=+y x 上运动,求

2

2

2

PC

PB PA ++的最大值和最小值.

类型八:轨迹问题

例21、基础训练:已知点M 与两个定点)0,0(O ,)0,3(A 的距离的比为2

1

,求点M 的轨迹方程.

例22、已知线段AB 的端点B 的坐标是(4,3),端点A 在圆

4)1(22=++y x 上运动,求线段AB 的中点M

的轨迹方程.

例23 如图所示,已知圆422=+y x O :与y 轴的正方向交于A 点,点B 在直线2=y 上运动,过B 做圆O 的切线,切点为C ,求ABC ?垂心H 的轨迹.

分析:按常规求轨迹的方法,设),(y x H ,找y x ,的关系非常难.由于H 点随B ,C 点运动而运动,可考虑H ,B ,C 三点坐标之间的关系.

解:设),(y x H ,),(''y x C ,连结AH ,CH , 则BC AH ⊥,AB CH ⊥,BC 是切线BC OC ⊥, 所以AH OC //,OA CH //,OC OA =, 所以四边形AOCH 是菱形.

所以2==OA CH ,得?????=-=.

,

2''x x y y

又),(''y x C 满足42

'2'=+y x ,

所以)0(4)2(22≠=-+x y x 即是所求轨迹方程.

说明:题目巧妙运用了三角形垂心的性质及菱形的相关知识.采取代入法求轨迹方程.做题时应注意分析图形的几何性质,求轨迹时应注意分析与动点相关联的点,如相关联点轨迹方程已知,可考虑代入法.

例24 已知圆的方程为222r y x =+,圆内有定点),(b a P ,圆周上有两个动点A 、B ,使PB PA ⊥,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程.

分析:利用几何法求解,或利用转移法求解,或利用参数法求解.

解法一:如图,在矩形APBQ 中,连结AB ,PQ 交于M ,显然

AB OM ⊥,PQ AB =,

在直角三角形AOM 中,若设),(y x Q ,则)2

,2(b

y a x M ++. 由222OA AM OM =+,即

22222])()[(4

1

)2()2(

r b y a x b y a x =-+-++++, 也即)(222222b a r y x +-=+,这便是Q 的轨迹方程.

解法二:设),(y x Q 、),(11y x A 、),(22y x B ,则22121r y x =+,22

222r y x =+.

又2

2AB PQ =,即

)(22)()()()(2121222122122y y x x r y y x x b y a x +-=-+-=-+-.①

又AB 与PQ 的中点重合,故21x x a x +=+,21y y b y +=+,即

)(22)()(2121222y y x x r b y a x ++=+++②

①+②,有)(222222b a r y x +-=+. 这就是所求的轨迹方程.

解法三:设)sin ,cos (ααr r A 、)sin ,cos (ββr r B 、),(y x Q , 由于APBQ 为矩形,故AB 与PQ 的中点重合,即有

βαcos cos r r a x +=+, ①

β

αsin sin r r b y +=+, ②

又由PB PA ⊥有

1cos sin cos sin -=--?--a

r b

r a r b r ββαα③

联立①、②、③消去α、β,即可得Q 点的轨迹方程为

)(222222b a r y x +-=+.

说明:本题的条件较多且较隐含,解题时,思路应清晰,且应充分利用图形的几何性质,否则,将使解题陷入困境之中.

本题给出三种解法.其中的解法一是几何方法,它充分利用了图形中隐含的数量关系.而解法二与解法三,从本质上是一样的,都可以称为参数方法.解法二涉及到了1x 、2x 、1y 、2y 四个参数,故需列出五个方程;而解法三中,由于借助了圆222r y x =+的参数方程,只涉及到两个参数α、β,故只需列出三个方程便可.上述三种解法的共同之处是,利用了图形的几何特征,借助数形结合的思想方法求解. 练习:

1、由动点P 向圆122=+y x 引两条切线PA 、PB ,切点分别为A 、B ,

APB ∠=600,则动点P 的轨迹方程是.

解:设),(y x P .∵APB ∠=600,∴OPA ∠=300.∵AP OA ⊥,∴22==OA OP ,

222=+y x ,化简得422=+y x ,∴动点P 的轨迹方程是42

2=+y x .

练习巩固:设)0)(0,(),0,(>-c c B c A 为两定点,动点P 到A 点的距离与到B 点的距离的比为定值)0(>a a ,求P 点的轨迹. 解:设动点P 的坐标为),(y x P .由

)0(>=a a PB

PA ,得

a y

c x y c x =+-++2

2

22)()(,

化简得0)1()1(2)1()1(2222222=-+++-+-a c x a c y a x a . 当1≠a 时,化简得

01)

1(222

22

2

=+-+++c x a

a c y x ,整理得

222222)1

2()11(-=+-+-a ac y c a a x ;

当1=a 时,化简得0=x .

所以当1≠a 时,P 点的轨迹是以)0,1

1(22

c a a -+为圆心,122-a ac 为半径的圆;

当1=a 时,P 点的轨迹是y 轴.

2、已知两定点)0,2(-A ,)0,1(B ,如果动点P 满足PB PA 2=,则点P 的轨迹所包围的面积等于

解:设点P 的坐标是),(y x .由PB PA 2=,得2

222)1(2)2(y x y x +-=++,

化简得4)2(2

2=+-y x ,∴点P 的轨迹是以(2,0)为圆心,2为半径

的圆,∴所求面积为π4.

4、已知定点)0,3(B ,点A 在圆122=+y x 上运动,M 是线段AB 上的一点,且MB AM 3

1=,问点M 的轨迹是什么?

解:设),(),,(11y x A y x M .∵MB AM 3

1

=,∴),3(3

1),(11y x y y x x --=--,

∴???

???

?

-=--=-y

y y x x x 31)3(3111,∴

???

???

?

=-=y y x x 3413

411.∵点A 在圆122=+y x 上运动,

∴12121=+y x ,∴1)34()134(22=+-y x ,即16

9

)43(22=

+-y x ,∴点M 的轨迹

高一数学圆的方程、直线与圆位置关系典型例题

高一数学圆的方程典型例题 类型一:圆的方程 例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系. 分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内. 解法一:(待定系数法) 设圆的标准方程为2 2 2 )()(r b y a x =-+-.∵圆心在0=y 上,故0=b .∴圆的方程为 222)(r y a x =+-.又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点. ∴?????=+-=+-2 22 24)3(16)1(r a r a 解之得:1-=a ,202 =r .所以所求圆的方程为20)1(22=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径) 因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为 13 12 4-=--= AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x . 又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2 2=++==AC r . 故所求圆的方程为20)1(2 2 =++y x .又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为 r PC d >=++==254)12(22.∴点P 在圆外. 例2 求半径为4,与圆04242 2 =---+y x y x 相切,且和直线0=y 相切的圆的方程. 解:则题意,设所求圆的方程为圆2 22)()(r b y a x C =-+-: . 圆C 与直线0=y 相切,且半径为4,则圆心C 的坐标为)4,(1a C 或)4,(2-a C . 又已知圆04242 2 =---+y x y x 的圆心A 的坐标为)1,2(,半径为3. 若两圆相切,则734=+=CA 或134=-=CA . (1)当)4,(1a C 时,2 2 2 7)14()2(=-+-a ,或2 2 2 1)14()2(=-+-a (无解),故可得 1022±=a .∴所求圆方程为2224)4()1022(=-+--y x ,或2224)4()1022(=-++-y x .

高中数学圆方程典型例题

高中数学圆的方程典型例题 类型一:圆的方程 例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系. 分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆. 解法一:(待定系数法) 设圆的标准方程为2 22)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为222)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点. ∴?????=+-=+-22224)3(16)1(r a r a 解之得:1-=a ,202 =r . 所以所求圆的方程为20)1(2 2=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径) 因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为13 124-=--=AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x . 又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2 2=++==AC r . 故所求圆的方程为20)1(22=++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为 r PC d >=++==254)12(22. ∴点P 在圆外. 说明:本题利用两种方法求解了圆的方程,都围绕着求圆的圆心和半径这两个关键的量,然后根据圆心与定点之间的距离和半径的大小关系来判定点与圆的位置关系,若将点换成直线又该如何来判定直线与圆的位置关系呢?

高中数学集合典型例题

-- -- 集 合 1.集合概念 元素:互异性、无序性、确定性 2.集合运算 全集U:如U =R 交集:}{B x A x x B A ∈∈=且 并集:}{B x A x x B A ∈∈=?或 补集:}{A x U x x A C U ?∈=且 3.集合关系 空集A ?φ 子集B A ?:任意B x A x ∈?∈ B A B B A B A A B A ??=??= 注:数形结合---文氏图(即韦恩图、Ve nn 图)、数轴 典型例题 1. 集合(){}0,=+=y x y x A ,(){}2,=-=y x y x B ,则=B A 2. 已知集合{}R x x y y P ∈+-==,22,{}R x x y x Q ∈+-==,2,那么Q P 等于 3. 设(){}R b b x b x x A ∈=++++=,0122,求A 中所有元素之和. 4. 已知集合{}24,3,22++=a a A ,{}a a a B --+=2,24,7,02,且{}7,3=B A ,求a 的值. 5. 已知(){}011=+-=x m x A ,{}0322=--=x x x B ,若B A ?,则m 的值为 6. 已知{}121-≤≤+=m x m x A ,{}52≤≤-=x x B ,若B A ?,求实数m 的取值范围. 7. 设全集{}32,3,22-+=a a S ,{}2,12-=a A ,{}5=A C S ,求a 的值. 8. 若{}Z n n x x A ∈==,2,{}Z n n x x B ∈-==,22,试问B A ,是否相等. 9. 已知(){}a x y y x M +==,,(){}2,22=+=y x y x N ,求使得φ=N M 成立的实数a 的取值范围. 10. 设集合{}R x x x x A ∈=+=,042,(){}R x R a a x a x x B ∈∈=-+++=,,011222,若A B ?,求实数a 的取值范围. 11. 设R U =,集合{}R x a ax x x A ∈=+-+=,03442,(){}R x a x a x x B ∈=+--=,0122,{}R x a ax x x C ∈=-+=,0222,若C B A ,,中至少一个不是空集,求实数a 的取值范围. 12. 设集合(){}01,2=--=x y y x A ,(){} 05224,2=+-+=y x x y x B ,(){==y y x C ,}b kx +,是否存在N b k ∈,,使得()φ=C B A ?若存在,请求出b k ,的值;若不存在,请说明理由.

圆的方程经典题目带答案

圆的方程经典题目 1.求满足下列条件的圆的方程 (1)过点A(5,2)和B(3,-2),且圆心在直线32-=x y 上;(2)圆心在835=-y x 上,且与两坐标轴相切;(3)过ABC ?的三个顶点)5,5()2,2()5,1(C B A 、、---;(4)与y 轴相切,圆心在直线03=-y x 上,且直线 x y =截圆所得弦长为72;(5)过原点,与直线1:=x l 相切,与圆1)2()1(:2 2 =-+-y x C 相外切;(6)以C(1,1)为圆心,截直线2-=x y 所得弦长为22;(7)过直线042:=++y x l 和圆0142:2 2 =+-++y x y x C 的交点,且面积最小的圆的方程. (8)已知圆满足①截y 轴所得弦长为2;②被x 轴分成两段圆弧,其弧长的比为1:3③圆心到直线02:=-y x l 的距离为52.0,求该圆的方程. (9)求经过)3,1()2,4(-B A 两点且在两坐标轴上的四个截距之和是2的圆的方程 2、已知方程0916)41(2)3(24222=++-++-+m y m x m y x 表示一个圆(1)求实数m 的取值范围 (2)求该圆半径r 的取值范围(3)求面积最大的圆的方程(4)求圆心的轨迹方程 1. 已知圆252 2 =+y x , 求下列相应值

(1)过)4,3(-的切线方程(2)过)7,5(的切线方程、切线长;切点弦方程、切点弦长 (3)以)2,1(为中点的弦的方程 (4)过)2,1(的弦的中点轨迹方程 (5)斜率为3的弦的中点的轨迹方程 2. 已知圆 062 2 =+-++m y x y x 与直线032=-+y x 相交于Q P 、两点,O 为坐标原点,若OQ OP ⊥,求实数m 的值. 3、已知直线b x y l +=:与曲线21:x y C -=有两个公共点,求b 的取值范围 4、一束光线通过点)18,25(M 射到x 轴上,被反射到圆25)7(:2 2 =-+y x C 上.求: (1)通过圆心的反射线方程,(2)在x 轴上反射点A 的活动范围. 5、圆03422 2 =-+++y x y x 上到直线0=++m y x 的距离为2的点的个数情况 已知两圆01010:2 2 1=--+y x y x O 和04026:2 2 2=--++y x y x O (1)判断两圆的位置关系 (2)求它们的公共弦所在的方程 (3)求公共弦长 (4)求公共弦为直径的圆的方程. 题型五、最值问题 思路1:几何意义 思路2:参数方程 思路3、换元法 思路4、函数思想 1. 实数y x ,满足012462 2 =+--+y x y x (1)求 x y 的最小值 (2)求2 2y x ++32-y 的最值;(3)求y x 2-的最值(4)|143|-+y x 的最值 2. 圆25)2()1(:2 2=-+-y x C 与)(047)1()12(:R m m y m x m l ∈=--+++.(1)证明:不论m 取什么实数直线l 与圆C 恒相交(2)求直线l 被圆C 截得最短弦长及此时的直线方程 3、平面上有A (1,0),B (-1,0)两点,已知圆的方程为()()2 2 2342x y -+-=.⑴在圆上求一点1P 使△AB 1P 面积最大并求出此面积;⑵求使2 2 AP BP +取得最小值时的点P 的坐标. 4、已知P 是0843:=++y x l 上的动点,PB PA ,是圆01222 2 =+--+y x y x 的两条切线,A 、B 是切点, C 是圆心,那么四边形PACB 的面积的最小值为 5、已知圆的方程为0862 2=--+y x y x .设该圆过点(3,5)的最长弦和最短弦分别为AC 和BD ,则四边形ABCD 的面积为_________ 6、已知圆的方程为0862 2=--+y x y x .设该圆过点(3,5)的互相垂直的弦分别为AC 和BD ,则四边形ABCD 的面积为_________

高一数学集合练习题及答案-经典

升腾教育高一数学 满分150分 姓名 一、选择题(每题4分,共40分) 1、下列四组对象,能构成集合的是 ( ) A 某班所有高个子的学生 B 著名的艺术家 C 一切很大的书 D 倒数等于它自身的实数 2、集合{a ,b ,c }的真子集共有 个 ( ) A 7 B 8 C 9 D 10 3、若{1,2}?A ?{1,2,3,4,5}则满足条件的集合A 的个数是 ( ) A. 6 B. 7 C. 8 D. 9 4、若U={1,2,3,4},M={1,2},N={2,3},则C U (M ∪N )= ( ) A . {1,2,3} B. {2} C. {1,3,4} D. {4} 5、方程组 1 1x y x y +=-=- 的解集是 ( ) A .{x=0,y=1} B. {0,1} C. {(0,1)} D. {(x,y)|x=0或y=1} 6、以下六个关系式:{}00∈,{}0??,Q ?3.0, N ∈0, {}{},,a b b a ? , {}2 |20,x x x Z -=∈是空集中,错误的个数是 ( ) A 4 B 3 C 2 D 1 8、设集合A=} { 12x x <<,B=} { x x a <,若A ?B ,则a 的取值范围是 ( ) A } { 2a a ≥ B } { 1a a ≤ C } { 1a a ≥ D } { 2a a ≤ 9、 满足条件M U }{1=}{ 1,2,3的集合M 的个数是 ( ) A 1 B 2 C 3 D 4

二、填空题 11、若}4,3,2,2{-=A ,},|{2 A t t x x B ∈==,用列举法表示B 12、集合A={x| x 2 +x-6=0}, B={x| ax+1=0}, 若B ?A ,则a=__________ 13、设全集U={ } 2 2,3,23a a +-,A={}2,b ,C U A={} 5,则a = ,b = 。 14、集合{}33|>-<=x x x A 或,{}41|><=x x x B 或,A B ?=____________. 三、解答题 17、已知集合A={x| x 2 +2x-8=0}, B={x| x 2 -5x+6=0}, C={x| x 2 -mx+m 2 -19=0}, 若B ∩C ≠Φ,A∩C=Φ,求m 的值 18、已知二次函数f (x )=2 x ax b ++,A=}{ }{ ()222x f x x ==,试求 f ()x 的解析式 19、已知集合{}1,1A =-,B=} { 2 20x x ax b -+=,若B ≠?,且A B A ?= 求实数 a , b 的值。

高一数学圆的方程经典例题

典型例题一 例1 圆9)3()3(22=-+-y x 上到直线01143=-+y x 的距离为1的点有几个? 分析:借助图形直观求解.或先求出直线1l 、2l 的方程,从代数计算中寻找解答. 解法一:圆9)3()3(22=-+-y x 的圆心为)3,3(1O ,半径3=r . 设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则324 311 34332 2 <=+-?+?= d . 如图,在圆心1O 同侧,与直线01143=-+y x 平行且距离为1的直线1l 与圆有两个交点,这两个交点符合题意. 又123=-=-d r . ∴与直线01143=-+y x 平行的圆的切线的两个切点中有一个切点也符合题意. ∴符合题意的点共有3个. 解法二:符合题意的点是平行于直线01143=-+y x ,且与之距离为1的直线和圆的交点. 设所求直线为043=++m y x ,则14 3112 2 =++= m d , ∴511±=+m ,即6-=m ,或16-=m ,也即 06431=-+y x l :,或016432=-+y x l :. 设圆9)3()3(2 2 1=-+-y x O : 的圆心到直线1l 、2l 的距离为1d 、2d ,则 34 36 343322 1=+-?+?=d ,14 316 34332 2 2=+-?+?= d . ∴1l 与1O 相切,与圆1O 有一个公共点;2l 与圆1O 相交,与圆1O 有两个公共点.即符合题意的点共3个. 说明:对于本题,若不留心,则易发生以下误解:

设圆心1O 到直线01143=-+y x 的距离为d ,则324 311 34332 2 <=+-?+?=d . ∴圆1O 到01143=-+y x 距离为1的点有两个. 显然,上述误解中的d 是圆心到直线01143=-+y x 的距离,r d <,只能说明此直线与圆有两个交点,而不能说明圆上有两点到此直线的距离为1. 到一条直线的距离等于定值的点,在与此直线距离为这个定值的两条平行直线上,因此题中所求的点就是这两条平行直线与圆的公共点.求直线与圆的公共点个数,一般根据圆与直线的位置关系来判断,即根据圆心与直线的距离和半径的大小比较来判断. 典型例题三 例3 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系. 分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内. 解法一:(待定系数法) 设圆的标准方程为222)()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为222)(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点. ∴?????=+-=+-2 22 24)3(16)1(r a r a 解之得:1-=a ,202 =r . 所以所求圆的方程为20)1(2 2=++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径) 因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为 13 124-=--= AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为: 23-=-x y 即01=+-y x . 又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C

高中理科椭圆的典型例题

典型例题一 例1 椭圆的一个顶点为()02, A ,其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程. 分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置. 解:(1)当()02, A 为长轴端点时,2=a ,1=b , 椭圆的标准方程为:11 42 2=+ y x ; (2)当()02, A 为短轴端点时,2=b ,4=a , 椭圆的标准方程为:116 42 2=+ y x ; 说明:椭圆的标准方程有两个,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况. 典型例题二 例2 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分,求椭圆的离心率. 解:3 1 222??=c a c ∴223a c =, ∴3 331-= e . 说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求a ,求c ,再求比.二是列含a 和c 的齐次方程,再化含e 的方程,解方程即可. 典型例题三 例3 已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆与直线01=-+y x 交于A 、B 两点,M 为AB 中点, OM 的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程. 解:由题意,设椭圆方程为1222 =+y a x ,

由?????=+=-+1012 22y a x y x ,得()0212 22=-+x a x a , ∴222112a a x x x M +=+=,211 1a x y M M +=-=, 41 12=== a x y k M M OM ,∴42=a , ∴14 22 =+y x 为所求. 说明:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题. 典型例题四 例4椭圆19252 2=+y x 上不同三点()11y x A ,,?? ? ??594,B ,()22y x C ,与焦点()04,F 的距离成等差数列. (1)求证821=+x x ; (2)若线段AC 的垂直平分线与x 轴的交点为T ,求直线BT 的斜率k . 证明:(1)由椭圆方程知5=a ,3=b ,4=c . 由圆锥曲线的统一定义知: a c x c a AF = -12 ,∴115 4 5x ex a AF -=-=. 同理2545x CF -=.∵BF CF AF 2=+,且5 9 =BF , ∴51854554521=??? ??-+??? ? ? -x x ,即821=+x x . (2)因为线段AC 的中点为??? ??+2421y y ,,所以它的垂直平分线方程为 ()422 12 121---= +- x y y x x y y y . 又∵点T 在x 轴上,设其坐标为()00,x ,代入上式,得() 212 2 21024x x y y x --=-

高中数学必修一集合经典习题

集合练习题 一、选择题(每小题5分,计5×12=60分) 1.下列集合中,结果是空集的为() (A)(B) (C)(D) 2.设集合,,则() (A)(B) (C)(D) 3.下列表示①②③④中,正确的个数为( ) (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 4.满足的集合的个数为() (A)6 (B) 7 (C) 8 (D)9 5.若集合、、,满足,,则与之间的关系为() (A)(B)(C)(D) 6.下列集合中,表示方程组的解集的是() (A)(B)(C)(D) 7.设,,若,则实数的取值范围是() (A)(B)(C)(D) 8.已知全集合,,,那么 是() (A)(B)(C)(D) 9.已知集合,则等于() (A)(B) (C)(D) 10.已知集合,,那么() (A)(B)(C)(D) 11.如图所示,,,是的三个子集,则阴影部分所表示的集合是()

(A)(B) (C)(D) 12.设全集,若,, ,则下列结论正确的是() (A)且(B)且 (C)且(D)且 二、填空题(每小题4分,计4×4=16分) 13.已知集合,,则集合 14.用描述法表示平面内不在第一与第三象限的点的集合为 15.设全集,,,则的值为 16.若集合只有一个元素,则实数的值为三、解答题(共计74分) 17.(本小题满分12分)若,求实数的值。 18.(本小题满分12分)设全集合,, ,求,,, 19.(本小题满分12分)设全集,集合与集合,且,求,

20.(本小题满分12分)已知集合 , ,且 ,求实数 的取值范围。 21.(本小题满分12分)已知集合 , , ,求实数的取值范围 22.(本小题满分14分)已知集合 , ,若 ,求实数的取值范围。 已知集合}31{≤≤-=x x A ,},{2A x y x y B ∈==,},2{A x a x y y C ∈+==,若满足B C ?, 求实数a 的取值范围. 已知集合}71{<<=x x A ,集合}521{+<<+=a x a x B ,若满足 }73{<<=x x B A ,求 实数a 的值.

(完整版)高中数学必修2圆与方程典型例题(可编辑修改word版)

标准方程(x - a )2 + (y - b )2 = r 2 ,圆心 (a , b ),半径为 r 11 11 11 11 0 0 第二节:圆与圆的方程典型例题 一、圆的定义:平面内到一定点的距离等于定长的点的集合叫圆,定点为圆心,定长为圆的半径。二、圆的方程 (1) ; 点 M (x , y ) 与圆(x - a )2 + ( y - b )2 = r 2 的位置关系: 当(x - a )2 + ( y - b )2 > r 2 ,点在圆外 当(x - a )2 + ( y - b )2 = r 2 ,点在圆上 当(x - a )2 + ( y - b )2 < r 2 ,点在圆内 (2) 一般方程 x 2 + y 2 + Dx + Ey + F = 0 当 D 2 + E 2 - 4F > 0 时,方程表示圆,此时圆心为?- D E ? ,半径为r = 当 D 2 + E 2 - 4F = 0 时,表示一个点; 当 D 2 + E 2 - 4F < 0 时,方程不表示任何图形。 ,- ? ? 2 2 ? 2 (3) 求圆方程的方法: 一般都采用待定系数法:先设后求。确定一个圆需要三个独立条件,若利用圆的标准方程, 需求出 a ,b ,r ;若利用一般方程,需要求出 D ,E ,F ; 另外要注意多利用圆的几何性质:如弦的中垂线必经过原点,以此来确定圆心的位置。 例 1 已知方程 x 2 + y 2 - 2(m - 1)x - 2(2m + 3) y + 5m 2 + 10m + 6 = 0 . (1) 此方程表示的图形是否一定是一个圆?请说明理由; (2) 若方程表示的图形是是一个圆,当 m 变化时,它的圆心和半径有什么规律?请说明理由. 答案:(1)方程表示的图形是一个圆;(2)圆心在直线 y =2x +5 上,半径为 2. 练习: 1.方程 x 2 + y 2 + 2x - 4 y - 6 = 0 表示的图形是( ) A.以(1,- 2) 为圆心, 为半径的圆 B.以(1,2) 为圆心, 为半径的圆 C.以(-1,- 2) 为圆心, 为半径的圆 D.以(-1,2) 为圆心, 为半径的圆 2.过点 A (1,-1),B (-1,1)且圆心在直线 x +y -2=0 上的圆的方程是( ). A .(x -3)2+(y +1)2=4 B .(x +3)2+(y -1)2=4 C .(x -1)2+(y -1)2=4 D .(x +1)2+(y +1)2=4 3.点(1,1) 在圆(x - a )2 + ( y + a )2 = 4 的内部,则 a 的取值范围是( ) A. -1 < a < 1 B. 0 < a < 1 C. a < -1 或 a > 1 D. a = ±1 4.若 x 2 + y 2 + ( -1)x + 2y + = 0 表示圆,则的取值范围是 5. 若圆 C 的圆心坐标为(2,-3),且圆 C 经过点 M (5,-7),则圆 C 的半径为 . 6. 圆心在直线 y =x 上且与 x 轴相切于点(1,0)的圆的方程为 . 7. 以点 C (-2,3)为圆心且与 y 轴相切的圆的方程是 . 1 D 2 + E 2 - 4F

高中数学圆的方程典型例题及详细解答

新课标高中数学圆的方程典型例题 类型一:圆的方程 例1 求过两点)4,1(A 、)2,3(B 且圆心在直线0=y 上的圆的标准方程并判断点)4,2(P 与圆的关系. 分析:欲求圆的标准方程,需求出圆心坐标的圆的半径的大小,而要判断点P 与圆的位置关系,只须看点P 与圆心的距离和圆的半径的大小关系,若距离大于半径,则点在圆外;若距离等于半径,则点在圆上;若距离小于半径,则点在圆内. 解法一:(待定系数法) 设圆的标准方程为2 2 2 )()(r b y a x =-+-. ∵圆心在0=y 上,故0=b . ∴圆的方程为2 2 2 )(r y a x =+-. 又∵该圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点. ∴?????=+-=+-2 22 24)3(16)1(r a r a 解之得:1-=a ,202 =r . 所以所求圆的方程为20)1(2 2 =++y x . 解法二:(直接求出圆心坐标和半径) 因为圆过)4,1(A 、)2,3(B 两点,所以圆心C 必在线段AB 的垂直平分线l 上,又因为 13 12 4-=--= AB k ,故l 的斜率为1,又AB 的中点为)3,2(,故AB 的垂直平分线l 的方程为:23-=-x y 即01=+-y x . 又知圆心在直线0=y 上,故圆心坐标为)0,1(-C ∴半径204)11(2 2= ++==AC r . 故所求圆的方程为20)1(2 2 =++y x . 又点)4,2(P 到圆心)0,1(-C 的距离为 r PC d >=++==254)12(22. ∴点P 在圆外. 说明:本题利用两种方法求解了圆的方程,都围绕着求圆的圆心和半径这两个关键的量,然后根据圆心与定点之间的距离和半径的大小关系来判定点与圆的位置关系,若将点换成直线又该如何来判定直线与圆的位置关系呢?

高一数学集合典型例题、经典例题

《集合》常考题型 题型一、集合元素的意义+互异性 例.设集合 {0} 例.已知A ={2,4,a 3-2a 2-a +7},B ={1,a +3,a 2-2a +2,a 3+a 2+3a +7},且A ∩B ={2,5},则A ∪B =____________________________ 解:∵A∩B={2,5},∴5∈A. ∴a 3-2a 2-a +7=5解得a =±1或a =2. ①若a =-1,则B ={1,2,5,4},则A∩B={2,4,5},与已知矛盾,舍去. ②若a =1,则B ={1,4,1,12}不成立,舍去. ③若a =2,则B ={1,5,2,25}符合题意.则A ∪B ={1,2,4,5,25}. 题型二、空集的特殊性 例.已知集合{}{}25,121A x x B x m x m =-<≤=-+≤≤-,且BA , 则实数m 的取值范围为_____________ 例.已知集合{}R x x ax x A ∈=++=,012,{} 0≥=x x B ,且φ=B A I , 求实数a 的取值范围。 解:①当0a =时,{|10,}{1}A x x x R =+=∈=-,此时{|0}A x x ≥=ΦI ; ②当0a ≠时,{|0}A x x ≥=ΦQ I ,A ∴=Φ或关于x 的方程2 10ax x ++=的根均为负数. (1)当A =Φ时,关于x 的方程210ax x ++=无实数根, 140a ?=-<,所以14a > . (2)当关于x 的方程210ax x ++=的根均为负数时, 12121401010a x x a x x a ???=-≥??+=-?? 140a a ?≤?????>?104a <≤. 综上所述,实数a 的取值范围为{0}a a ≥. 题型三、集和的运算 例.设集合S ={x |x >5或x <-1},T ={x |a

集合经典例题总结

集合经典例题讲解 集合元素的“三性”及其应用 集合的特征是学好集合的基础,是解集合题的关键,它主要指集合元素的确定性、互异性和无序性,这些性质为我们提供了解题的依据,特别是元素的互异性,稍有不慎,就易出错. 例1 已知集合A={a ,a +b ,a +2b },B={a ,a q ,a 2q }, 其中a 0≠,A=B,求q 的值. 例2 设A={x∣2 x +(b+2)x+b+1=0,b∈R },求A中所有元素之和. 例3 已知集合 =A {2,3,2a +4a +2}, B ={0,7, 2 a +4a -2,2-a },且A B={3,7},求a 值. 分析: 集合易错题分析 1.进行集合的交、并、补运算时,不要忘了全集和空集的特殊情况,不要忘记了借助数轴和文氏图进行求解. 2.你会用补集的思想解决有关问题吗? 3.求不等式(方程)的解集,或求定义域(值域)时,你按要求写成集合的形式了吗? 1、忽略φ的存在: 例题1、已知A={x|121m x m +≤≤-},B={x|25x -≤≤},若A ?B ,求实数m 的取值范围. 2、分不清四种集合:{}()x y f x =、{}()y y f x =、{},)()x y y f x =(、{}()()x g x f x ≥的区别. 例题2、已知函数()x f y =,[]b a x ,∈,那么集合()()[]{}(){}2,,,,=∈=x y x b a x x f y y x 中元素的个数

为…………………………………………………………………………( ) (A ) 1 (B )0 (C )1或0 (D ) 1或2 3、搞不清楚是否能取得边界值: 例题3、A={x|x<-2或x>10},B={x|x<1-m 或x>1+m}且B ?A ,求m 的范围. 例4、已知集合 {}R x x y y P ∈+-==,22,{}R x x y x Q ∈+-==,2,那么Q P 等于 ( ) A.(0,2),(1,1) B.{(0,2),(1,1)} C. {1,2} D.{}2≤y y 集合与方程 例1、已知 {}φ=∈=+++=+R A R x x p x x A ,,01)2(2,求实数p 的取值范 围。 例2、已知集合 (){}(){}20,01,02,2≤≤=+-==+-+=x y x y x B y mx x y x A 和, 如果φ≠B A ,求实数a 的取值范围。 例3、已知集合()(){} 30)1()1(,,123,2=-+-=??????+=--=y a x a y x B a x y y x A ,若 φ=B A ,求实数a 的值。

高一数学集合练习题及答案经典

发散思维培训班测试题 一、选择题(每题4分,共40分) 1、下列四组对象,能构成集合的是 ( ) A 某班所有高个子的学生 B 著名的艺术家 C 一切很大的书 D 倒数等于它自身的实数 2、集合{a ,b ,c }的真子集共有 个 ( ) A 7 B 8 C 9 D 10 3、若{1,2}?A ?{1,2,3,4,5}则满足条件的集合A 的个数是 ( ) A. 6 B. 7 C. 8 D. 9 4、若U={1,2,3,4},M={1,2},N={2,3},则C U (M ∪N )= ( ) A . {1,2,3} B. {2} C. {1,3,4} D. {4} 5、方程组 1 1x y x y +=-=- 的解集是 ( ) A .{x=0,y=1} B. {0,1} C. {(0,1)} D. {(x,y)|x=0或y=1} 6、以下六个关系式:{}00∈,{}0??,Q ?3.0, N ∈0, {}{},,a b b a ? ,{}2|20,x x x Z -=∈是空集中,错误的个数是 ( ) A 4 B 3 C 2 D 1 7、点的集合M ={(x,y)|xy≥0}是指 ( ) A.第一象限内的点集 B.第三象限内的点集 C. 第一、第三象限内的点集 D. 不在第二、第四象限内的点集

8、设集合A=}{12x x <<,B=}{x x a <,若A ?B ,则a 的取值范围是 ( ) A }{2a a ≥ B }{1a a ≤ C }{1a a ≥ D } {2a a ≤ 9、 满足条件M }{1=}{1,2,3的集合M 的个数是 ( ) A 1 B 2 C 3 D 4 10、集合{}|2,P x x k k Z ==∈,{}|21,Q x x k k Z ==+∈, {}|41,R x x k k Z ==+∈,且,a P b Q ∈∈,则有 ( ) A a b P +∈ B a b Q +∈ C a b R +∈ D a b +不属于P 、Q 、R 中的任意一个 二、填空题 11、若}4,3,2,2{-=A ,},|{2 A t t x x B ∈==,用列举法表示B 12、集合A={x| x 2+x-6=0}, B={x| ax+1=0}, 若B ?A ,则a=__________ 13、设全集U={}22,3,23a a +-,A={}2,b ,C U A={} 5,则a = ,b = 。 14、集合{}33|>-<=x x x A 或,{}41|><=x x x B 或,A B ?=____________. 15、已知集合A={x|20x x m ++=}, 若A ∩R=?,则实数m 的取值范围是 16、50名学生做的物理、化学两种实验,已知物理实验做得正确得有40人,化学实验做得正确得有31人,两种实验都做错得有4人,则这两种实验都做对的有 人. 三、解答题 17、已知集合A={x| x 2+2x-8=0}, B={x| x 2-5x+6=0}, C={x| x 2-mx+m 2-19=0}, 若B ∩C ≠Φ,A∩C=Φ,求m 的值 18、已知二次函数f (x )=2x ax b ++,A=}{}{ ()222x f x x ==,试求 f ()x 的解析式

高中数学圆的方程典型题型归纳总结

高中数学圆的方程典型题型归纳总结 类型一:巧用圆系求圆的过程 在解析几何中,符合特定条件的某些圆构成一个圆系,一个圆系所具有的共同形式的方程称为圆系方程。常用的圆系方程有如下几种: ⑴以为圆心的同心圆系方程 ⑵过直线与圆的交点的圆系方程 ⑶过两圆和圆的交点的圆系方程 此圆系方程中不包含圆,直接应用该圆系方程,必须检验圆是否满足题意,谨防漏解。 当时,得到两圆公共弦所在直线方程 例1:已知圆与直线相交于两点,为坐标原点,若,求实数的值。 分析:此题最易想到设出,由得到,利用设而不求的思想,联立方程,由根与系数关系得出关于的方程,最后验证得解。倘若充分挖掘本题的几何关系,不难得出在以为直径的圆上。而刚好为直线与圆的交点,选取过直线与圆交点的圆系方程,可极大地简化运算过程。

解:过直线与圆的交点的圆系方程为: ,即 ………………….① 依题意,在以为直径的圆上,则圆心()显然在直线上,则 ,解之可得 又满足方程①,则故 例2:求过两圆和的交点且面积最小的圆的方程。 解:圆和的公共弦方程为 ,即 过直线与圆的交点的圆系方程为 ,即 依题意,欲使所求圆面积最小,只需圆半径最小,则两圆的公共弦必为所求圆的直径,圆心 必在公共弦所在直线上。即,则代回圆系方程得所求圆方程 例3:求证:m为任意实数时,直线(m-1)x+(2m-1)y=m-5恒过一定点P,并求P点坐标。分析:不论m为何实数时,直线恒过定点,因此,这个定点就一定是直线系中任意两直线的交点。

解:由原方程得 m(x +2y -1)-(x +y -5)=0,① 即 ?? ?-==???=-+=-+4y 9 x 05y x 01y 2x 解得, ∴直线过定点P (9,-4) 注:方程①可看作经过两直线交点的直线系。 例4已知圆C :(x -1)2+(y -2)2=25,直线l :(2m +1)x +(m +1)y -7m -4=0(m ∈R ). (1)证明:不论m 取什么实数,直线l 与圆恒交于两点; (2)求直线被圆C 截得的弦长最小时l 的方程. 剖析:直线过定点,而该定点在圆内,此题便可解得. (1)证明:l 的方程(x +y -4)+m (2x +y -7)=0. 2x +y -7=0, x =3, x +y -4=0, y =1, 即l 恒过定点A (3,1). ∵圆心C (1,2),|AC |=5<5(半径), ∴点A 在圆C 内,从而直线l 恒与圆C 相交于两点. (2)解:弦长最小时,l ⊥AC ,由k AC =-2 1 , ∴l 的方程为2x -y -5=0. 评述:若定点A 在圆外,要使直线与圆相交则需要什么条件呢? 思考讨论 类型二:直线与圆的位置关系 ∵m ∈R ,∴ 得

高中数学集合典型例题教学文案

高中数学集合典型例 题

精品文档 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 集 合 1.集合概念 元素:互异性、无序性、确定性 2.集合运算 全集U :如U=R 交集:}{B x A x x B A ∈∈=且I 并集:}{B x A x x B A ∈∈=?或 补集:}{A x U x x A C U ?∈=且 3.集合关系 空集A ?φ 子集B A ?:任意B x A x ∈?∈ B A B B A B A A B A ??=??=Y I 注:数形结合---文氏图(即韦恩图、Venn 图)、数轴 典型例题 1. 集合(){}0,=+=y x y x A ,(){}2,=-=y x y x B ,则=B A I 2. 已知集合{}R x x y y P ∈+-==,22,{}R x x y x Q ∈+-==,2,那么Q P I 等于 3. 设(){}R b b x b x x A ∈=++++=,0122,求A 中所有元素之和. 4. 已知集合{}24,3,22++=a a A ,{}a a a B --+=2,24,7,02,且{}7,3=B A I ,求a 的值. 5. 已知(){}011=+-=x m x A ,{}0322=--=x x x B ,若B A ?,则m 的值为 6. 已知{}121-≤≤+=m x m x A ,{}52≤≤-=x x B ,若B A ?,求实数m 的取值范围. 7. 设全集{}32,3,22-+=a a S ,{}2,12-=a A ,{}5=A C S ,求a 的值. 8. 若{}Z n n x x A ∈==,2,{}Z n n x x B ∈-==,22,试问B A ,是否相等. 9. 已知(){}a x y y x M +==,,(){}2,22=+=y x y x N ,求使得φ=N M I 成立的实数a 的取值范围. 10. 设集合{}R x x x x A ∈=+=,042,(){}R x R a a x a x x B ∈∈=-+++=,,011222,若A B ?,求实数a 的取值范围.

《椭圆》方程典型例题20例(含标准答案)

《椭圆》方程典型例题20例 典型例题一 例1 椭圆的一个顶点为()02,A , 其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程. 分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置. 解:(1)当()02,A 为长轴端点时,2=a ,1=b , 椭圆的标准方程为:11 42 2=+ y x ; (2)当()02,A 为短轴端点时,2=b ,4=a , 椭圆的标准方程为:116 42 2=+ y x ; 说明:椭圆的标准方程有两个,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况. 典型例题二 例2 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分,求椭圆的离心率. 解:3 1 222??=c a c ∴223a c =, ∴3 331- = e . 说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求a ,求c ,再求比.二是列含a 和c 的齐次方程,再化含e 的方程,解方程即可. 典型例题三 例3 已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆与直线01=-+y x 交于A 、B 两点, M 为AB 中点,OM 的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程. 解:由题意,设椭圆方程为1222 =+y a x , 由?????=+=-+1012 22y a x y x ,得()021222=-+x a x a , ∴22 2112a a x x x M +=+=,2111a x y M M +=-=,

4 1 12=== a x y k M M OM ,∴42=a , ∴14 22 =+y x 为所求. 说明:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题. 典型例题四 例4椭圆19252 2=+y x 上不同三点()11y x A ,,?? ? ??594,B ,()22y x C ,与焦点()04,F 的 距离成等差数列. (1)求证821=+x x ; (2)若线段AC 的垂直平分线与x 轴的交点为T ,求直线BT 的斜率k . 证明:(1)由椭圆方程知5=a ,3=b ,4=c . 由圆锥曲线的统一定义知: a c x c a AF =-12 , ∴ 115 4 5x ex a AF -=-=. 同理 25 4 5x CF - =. ∵ BF CF AF 2=+,且5 9= BF , ∴ 51854554521=??? ??-+??? ? ? -x x , 即 821=+x x . (2)因为线段AC 的中点为??? ? ?+2421y y ,,所以它的垂直平分线方程为 ()422 12 121---= +- x y y x x y y y . 又∵点T 在x 轴上,设其坐标为()00,x ,代入上式,得 () 2122 21024x x y y x --=-

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