专题突破卷22求圆的最值与范围(解析版).docx
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- 专题 突破 22 范围 解析
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1、专题突破卷22求圆的最值与范围 1.斜率型1若实数x,y满足,则下列关于的最值的判断正确的是()A最大值为2,最小值为2B最大值为2,最小值为2C最大值为2,最小值为2D最大值为2,最小值为2【答案】B【分析】根据几何意义,把可看作圆上任意一点与定点连线的斜率,利用几何法求最值.【详解】可化为.可看作圆上任意一点与定点连线的斜率.记,则,记为直线l.当直线与圆相切时,k可以取得最值.此时圆心到直线的距离,解得:.所以.故选:B.2已知实数和满足,则的范围是 .【答案】【分析】根据目标函数的几何意义,作图找点边界,利用直线与圆相切的性质,可得答案.【详解】由,即,则可表示与连线的斜率,作图如下:
2、则与连线与圆相切时,取得最值,设,则代入,整理可得,由直线与圆相切,则,即,解得,故.故答案为:.3若实数x、y满足条件,则的范围是 .【答案】【分析】的几何意义即圆上的点到定点的斜率,求得斜率的取值范围即可.【详解】的几何意义即圆上的点到定点的斜率,由图知斜率的范围处在圆的两条切线斜率之间,其中AC斜率不存在,设AB的斜率为k,则AB的方程为,解得,故的范围是故答案为:.4求函数的最值.【答案】,.【分析】由题联想直线的斜率公式,可看作点与动点的连线的斜率,即转化为解析几何中的问题.【详解】可看作点与动点的连线的斜率,而点B在半圆()上故原题即求点与半圆()上的点的连线的斜率的最值,如图可知
3、,当B为时,斜率最大为;当切半圆于时,的斜率最小,设此时的斜率为k,的方程为,由,得(舍去),.故,.5已知圆过点,且圆心在直线上.(1)求圆的方程;(2)点为圆上任意一点,求的最值.【答案】(1);(2)最大值为,最小值为0【分析】(1)由,求出的垂直平分线方程,与直线联立求出圆心坐标,可得圆的半径,从而可得圆的方程;(2)可以看成是点与连线的斜率 ,直线的方程为,利用圆心到直线的距离等于半径求出直线与圆相切时的的值,从而可得结果.【详解】(1)由,得中点为,所以的垂直平分线为 联立,得 ,则, 圆的半径为, 所以圆的方程为 (2)可以看成是点与连线的斜率 直线的方程为,即 当直线为圆的切线
4、时,有,解得 所以的最大值为,最小值为0【点睛】本题主要考查圆的方程和性质、以及直线与圆的位置关系,属于中档题. 求圆的方程常见思路与方法有:直接设出动点坐标 ,根据题意列出关于的方程即可;根据几何意义直接找到圆心坐标和半径,写出方程;待定系数法,可以根据题意设出圆的标准方程或一般式方程,再根据所给条件求出参数即可.6已知圆(1)求过点的圆的切线方程;(2)点为圆上任意一点,求的最值【答案】(1) 和(2)的最大值为;的最小值为【分析】(1)本题首先可以确定圆的圆心以及半径,然后根据题意分为直线斜率存在以及不存在两种情况,最后根据圆心到切线距离等于半径即可列出算式并得出结果;(2)本题首先可明
5、确为原点到圆上一点的直线的斜率,然后结合图像得出当圆与直线相切时斜率取最值,最后根据圆心到切线距离等于半径即可得出结果【详解】(1)因为圆的方程为,即,所以圆心为,半径为,当切线斜率不存在时,因为直线过点,所以直线方程为,即圆心到直线距离,所以直线是圆的切线,当切线斜率存在时,设切线斜率为,则切线方程为,即因为圆心到切线距离等于半径,所以,解得,此时切线方程为,综上所述,过点的圆的切线方程为和(2)因为即,为圆上任意一点,所以即原点到圆上一点的直线的斜率,令,则原点到圆上一点的直线的方程为,即如图所示,当圆与直线相切时,斜率取最值,则有圆心到切线距离等于半径,即,解得或,所以斜率的最大值,斜率
6、的最小,所以的最大值为;的最小值为【点睛】本题考查圆与直线相切的相关性质,考查斜率的相关性质,若圆与直线相切,则圆心到直线线距离等于半径,考查点到直线距离公式,考查计算能力,是中档题2.距离型7已知点是圆上一点,则的范围是 【答案】【分析】求出圆心和半径,而表示圆上的点到直线的距离的2倍,所以求出圆到直线的距离,从而可求得结果.【详解】由,得,所以圆心,半径为1,表示圆上的点到直线的距离的2倍,因为圆心到直线的距离为,所以圆上的点到直线的距离的最小值为1,最大值为3,所以的最小值为2,最大值为6,所以的范围为,故答案为:.8已知点P(m,n)在圆上运动,则的最大值为 ,最小值为 ,的范围为 【
7、答案】 64 4 【分析】将问题转化为在圆上点到距离的平方、到原点的距离范围,结合点圆关系确定最值和范围.【详解】由圆C的圆心为,半径为3,且P在圆上,则表示在圆上点到距离的平方,而圆心到的距离为,所以在圆上点到距离的最大值为8,最小值为2,故的最大值为64,最小值为4;又表示在圆上点到原点的距离,而圆心到原点距离为,所以的范围为.故答案为:64,4,9已知x和y满足(x1)2y2,试求x2y2的最值.【答案】最大值,最小值.【分析】根据x2y2表示圆上的点到坐标原点距离的平方,先求得原点到圆心距离,进而得到圆上的点到坐标原点的最大距离和最小距离,再平方即可.【详解】如图所示:由题意知x2y2
8、表示圆上的点到坐标原点距离的平方,当圆上的点与坐标原点的距离取最大值和最小值时,其平方也相应取得最大值和最小值.因为原点O(0,0)到圆心C(1,0)的距离d1,所以圆上的点到坐标原点的最大距离为1,最小距离为1-,所以x2y2的最大值和最小值分别为和.10若圆与两条直线和都有公共点,则的范围是()ABCD【答案】B【分析】根据有公共交点得到和,相加得到答案.【详解】圆与两条直线和都有公共点;两式相加得到 故选:【点睛】本题考查了直线和圆的位置关系,意在考查学生的计算能力.11已知线段AB的端点B的坐标是,端点A在圆上运动,线段AB的中点为M.(1)求M的轨迹方程;(2)若为M的轨迹上的任意一
9、点,求的最值.【答案】(1);(2),【解析】(1)设,表示出坐标,利用相关点法代入求解即可;(2)为圆上的点到直线的距离的倍,再利用点到线的距离公式求出圆心到直线的距离,即可求出圆上的点到直线的距离的最值,从而求出的取值范围.【详解】解:(1)设线段中点为,则因为点在圆上,所以整理可得所求轨迹方程为:,可见,的轨迹是以为圆心,半径为的圆(2)为圆上的点到直线的距离的倍,因为圆心为到直线的距离则圆上的点到直线的距离的最小值为,最大值为故即,【点睛】本题考查相关点法求动点的轨迹方程,直线与圆的位置关系,属于中档题.12若圆:与两条直线和都有公共点,则的范围是 .【答案】【分析】由已知得圆的圆心坐
10、标,半径,要使圆与两直线和都有公共点,需圆心到两直线的距离,得出关于的不等式组,作出不等式组所表示的可行域,由的几何意义可知表示点到原点的距离的平方,可得的取值范围.【详解】由题意,圆:的圆心坐标,半径,因为圆与两直线和都有公共点,可得圆心到两直线的距离,即,作出不等式组所表示的可行域,如图所示,又由的几何意义可知表示点到原点的距离的平方,所以的最大值为,最小值为0,即的取值范围是.故答案为:. 【点睛】本题考查直线与圆的位置关系,二元一次不等式组所表示的平面区域,根据几何意义求目标函数的最值问题,属于中档题.3.直线型13点在圆上,则的范围是 【答案】【分析】首先根据题意设,从而得到,再求其
11、范围即可.【详解】设,即,所以,因为,所以.故答案为:14已知,满足,则的范围是 【答案】【分析】依题意可得为圆上的点,要求,令,即转化为直线与圆有公共点求参数的取值范围,利用圆心到直线的距离等于半径,求出临界值,即可得解;【详解】解:因为,所以,表示以为圆心,为半径的圆,即点为圆上的点,令,即,当直线与圆相切时取得最值,所以,即,解得,所以故答案为:15瑞士著名数学家欧拉在1765年提出定理:三角形的外心、重心、垂心位于同一直线上这条直线被后人称为三角形的“欧拉线”在平面直角坐标系中作,且其“欧拉线”与圆:相切(1)求的“欧拉线”方程;(2)点在圆上,求的最值【答案】(1);(2)最大值为,
12、最小值为【分析】(1)由等腰三角形的性质可得边上的高线,垂直平分线和中线合一,其“欧拉线”为边的垂直平分线,运用中点坐标公式和两直线垂直的关系,求得边上的垂直平分线方程.(2)根据直线与圆相切,先求出圆的方程,令,则点在直线上,故点是直线与圆的公共点,利用代入消元后的一元二次方程的判别式,则可求得的最值,也即是的最值.【详解】(1)因为在中,所以边上的高线、垂直平分线和中线合一,则其“欧拉线”为边的垂直平分线因为点,点,所以由直线的斜率为,可得的垂直平分线的斜率为,所以的垂直平分线方程为,即为的“欧拉线”方程;(2)圆:的圆心为,半径为,因为直线与圆相切,所以圆心到直线的距离为,即,令,即代入
13、圆的方程,可得,整理,得,因为该方程有解,所以,解得,所以的最大值为,最小值为.16已知实数满足方程,求的最大值和最小值【答案】最大值为,最小值为【分析】设,则可知当直线与圆相切时,截距取得最值,然后由圆心到直线的距离等于半径列方程可求得结果.【详解】设,即,则当直线与圆相切时,纵截距取得最大值和最小值,圆的圆心为,半径为,则,解得,所以的最大值为,最小值为.4.面积周长型17在直角坐标系中,已知,动点满足,则面积的范围为 【答案】【分析】根据题意求出点的轨迹方程与边AC的方程,利用圆上的点到直线的最远距离为圆心到直线的距离加上半径,最近距离为圆心到直线的距离减去半径,即可求出点到边AC的距离
14、的最大值与最小值,进而求出面积的范围【详解】设点,则由已知得,所以,即故点的轨迹方程为,即,其圆心,半径为直线AC的方程为,即圆心到直线AC的距离则点到边AC的距离的最小值为,最大值为又则面积的最小值为,最大值为,所以面积的范围为故答案为:18已知圆,点在直线上,过点作直线与圆相切于点,则的周长的最小值为 .【答案】/【分析】根据题意,将求周长的最小值转化为求圆心到直线的距离,进而得解.【详解】由圆知圆心,半径,因为与圆相切于点,所以,所以,所以越小,越小,当时,最小,因为圆心到直线的距离为,所以的最小值为6,此时,故的周长的最小值为.故答案为:.19已知圆M的圆心M在x轴上,半径为1,直线l
15、:被圆M所截的弦长为,且圆心M在直线l的下方.(1)求圆M的方程;(2)设,若圆M是ABC的内切圆,求ABC的面积S的范围.【答案】(1);(2).【分析】(1)设圆心M(a,0),利用弦长可求出,即得圆的方程;(2)设直线AC的方程为y=k1x+t,直线BC的方程为y=k2x+t+6,联立方程可求出C的横坐标,根据条件可求出,则可将ABC的面积用表示,即可求出范围.【详解】(1)设圆心M(a,0),由已知得M到直线l:8x-6y-3=0的距离为,又M在直线l的下方,8a-30,8a-3=5,a=1,故圆的方程为(x-1)2+y2=1.(2)设AC的斜率为k1,BC的斜率为k2,则直线AC的方
16、程为y=k1x+t,直线BC的方程为y=k2x+t+6,由方程组,得C点的横坐标为,|AB|=t+6-t=6,由于圆M与AC相切,所以,同理,.【点睛】本题考查直线与圆的位置关系,属于较难题.20已知,若动点满足,直线与轴、轴分别交于两点,则的面积的最小值为()AB4CD【答案】D【分析】由得的轨迹为圆心为,半径为的圆,根据点到直线得距离公式求解圆上点到直线的最小距离,即可根据面积公式求解.【详解】设,由可得,化简可得,故动点的轨迹为圆心为,半径为的圆,圆心到的距离为,故圆上的点到直线的最小距离为,由于,所以,故的面积的最小值为,故选:D21已知两点,点是圆上任意一点,则面积的最小值是()AB
17、CD【答案】B【分析】根据可得,结合圆的性质可知点到直线的距离的最小值为,进而可得结果.【详解】由题意可得:,且直线的方程为,即,圆,即,圆心,半径,则圆心到直线:的距离,所以圆C与直线AB相离,可知点到直线的距离的最小值为,所以面积的最小值是.故选:B.22已知圆:,直线:.(1)若直线与圆相切,求的值;(2)若,过直线上一点作圆的切线,切点为,求四边形面积的最小值及此时点的坐标,【答案】(1)或(2),【分析】(1)由圆心到直线的距离等于半径列方程求解即可,(2)当时,直线的方程为,而四边形的面积,由圆的性质可得当最小时,切线长最短,此时,求出直线的方程,联立两直线方程可得点的坐标.【详解
18、】(1)由已知,圆心到直线:的距离等于半径,即.解得:或.(2)当时,直线的方程为,四边形的面积为直角三角形,当最小时,切线长最短,显然当时,四边形的面积最小值为.此时,直线:,即.由,解得,即.5.数量积型23若点是圆:上的任一点,直线:与轴、轴分别交于两点,则的最小值为()AB2CD8【答案】C【分析】由于直线:与轴、轴分别交于、两点,分别令,求得点坐标,再将圆:化成标准方程,由参数方程表示点的坐标,再代入中,由三角函数的最值即可求得的最小值.【详解】令则,即,令,则,即,圆:,则设点,当时取得最小值.故选:C.24已知点为圆的弦的中点,点的坐标为,且,则的范围是 【答案】【分析】设,利用
19、向量模的坐标运算求出点的轨迹方程为,由,根据点的轨迹方程即可求解.【详解】设, ,即,所以 .因为的轨迹是以为圆心,为半径的圆所以的取值范围为,即 则的范围是故答案为:【点睛】本题考查向量的运算,圆的轨迹方程,考查运算求解能力,是中档题.本题解题的关键在于根据,将问题转化为,进而求得的轨迹方程,进一步将问题转化为的横坐标的取值范围问题求解.25已知圆的圆心在直线上,且圆在轴、轴上截得的弦长和分别为和.(1)求圆的方程;(2)若圆心位于第四象限,点是圆内一动点,且,满足,求的范围.【答案】(1)或;(2)【分析】(1)设圆心为,半径为,根据已知条件列方程,解方程组求出圆心坐标和半径,写出标准方程
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