高三数学第二轮专题复习系列(7)-- 直线与圆的方程一、重点知识结构本章以直线和圆为载体，揭示了解析几何的基本概念和方法。

直线的倾斜角、斜率的概念及公式、直线方程的五种形式是本章的重点之一，而点斜式又是其它形式的基础；两条直线平行和垂直的充要条件、直线l 1到l 2的角以及两直线的夹角、点到直线的距离公式也是重点容；用不等式（组）表示平面区域和线性规划作为新增容，需要引起一定的注意；曲线与方程的关系体现了坐标法的基本思想，是解决解析几何两个基本问题的依据； 圆的方程、直线（圆）与圆的位置关系、圆的切线问题和弦长问题等，因其易与平面几何知识结合，题目解法灵活，因而是一个不可忽视的要点。

二、高考要求1、掌握两条直线平行和垂直的条件，掌握两条直线所成的角和点到直线的距离公式，能够根据直线的方程判断两条直线的位置关系；3、会用二元一次不等式表示平面区域；4、了解简单的线性规划问题，了解线性规划的意义，并会简单的应用；5、了解解析几何的基本思想，了解用坐标法研究几何问题的方法；6、掌握圆的标准方程和一般方程，了解参数方程的概念，理解圆的参数方程的概念。

三、热点分析在近几年的高考试题中，两点间的距离公式，中点坐标公式，直线方程的点斜式、斜率公式及两条直线的位置关系是考查的热点。

但由于知识的相互渗透，综合考查直线与圆锥曲线的关系一直是高考命题的大热门，应当引起特别注意，本章的线性规划容是新教材中增加的新容，在高考中极有可能涉及，但难度不会大。

四、复习建议本章的复习首先要注重基础，对基本知识、基本题型要掌握好；求直线的方程主要用待定系数法，复习时应注意直线方程各种形式的适用条件；研究两条直线的位置关系时，应特别注意斜率存在和不存在的两种情形；曲线与方程的关系体现了坐标法的基本思想，随着高考对知识形成过程的考查逐步加强，对坐标法的要求也进一步加强，因此必须透彻理解。

既要掌握求曲线方程的常用方法和基本步骤，又能根据方程讨论曲线的性质；圆的方程、直线与圆的位置关系，圆的切线问题与弦长问题都是高考中的热点问题；求圆的方程或找圆心坐标和半径的常用方法是待定系数法及配方法，应熟练掌握，还应注意恰当运用平面几何知识以简化计算。

直线【例题】【例1】 已知点B （1，4），C （16，2），点A 在直线x －3y ＋3 = 0上，并且使∆AB C 的面积等于21，求点A 的坐标。

解：直线B C 方程为2x ＋5y －22 = 0,|B C| = 29，设点A 坐标(3y －3,y )，则可求A 到B C 的距离为29|2811|-y ，∵∆AB C 面积为21，∴2129|2811|2921=-•y ，∴11141170-=或y ，故点A 坐标为（1170,11177）或（1114,1175--）. 【例2】 已知直线l 的方程为3x +4y －12=0, 求直线l ′的方程, 使得：(1) l ′与l 平行, 且过点(－1,3) ;(2) l ′与l 垂直, 且l ′与两轴围成的三角形面积为4.解： (1) 由条件, 可设l ′的方程为 3x +4y +m=0, 以x =－1, y =3代入, 得 －3+12+m=0, 即得m=－9, ∴直线l ′的方程为 3x +4y －9=0; (2) 由条件, 可设l ′的方程为4x －3y +n=0, 令y =0, 得4n x -=, 令x =0, 得3ny =, 于是由三角形面积43421=•-•=n n S , 得n 2=96, ∴64±=n ∴直线l ′的方程是06434=+-y x 或06434=--y x【例3】 过原点的两条直线把直线2x ＋3y －12 = 0在坐标轴间的线段分成三等分，求这二直线的夹角。

解：设直线2x ＋3y －12 = 0与两坐标轴交于A ，B 两点， 则A （0，4），B （6，0），设分点C ，D ，设θ=∠COD 为所求角。

∵2=CA BC ，∴⎪⎩⎪⎨⎧=+⨯+==+=38212402216c c y x ，∴C （2，38）.又2=DB AD ，∴⎪⎩⎪⎨⎧=+==+⨯+=3421442162000y x ，∴D(4,34)，∴31,34==OD OC k k .∴139313413134|1|=⨯+-=+-=ODOC ODOC k k k k tg θ，∴139arctg =θ. 【例4】 圆x 2＋y 2＋x －6y ＋c = 0与直线x ＋2y －3 = 0相交于P,Q 两点,求c 为何值时,OP ⊥OQ(O 为原点).解：解方程组消x 得5y 2－20y ＋12＋c = 0,)12(5121c y y +=•, 消y 得5x 2＋10x ＋4c －27 = 0,)274(5121-=•c x x , ∵OP ⊥OQ,∴12211-=•x y x y ,∴5274512--=+c c ，解得c = 3. 【例5】 已知直线y =－2x ＋b 与圆x 2＋y 2－4x ＋2y －15 = 0相切,求b 的值和切点的坐标.解：把y =－2x ＋b 代入x 2＋y 2－4x ＋2y －15 = 0,整理得5x 2－4(b ＋2)x ＋b 2＋2b －15 = 0,令∆= 0得b =－7或b =13,] ∵方程有等根，5)2(2+=b x ，得x =－2或x = 6， 代入y = －2x －7与y = －2x ＋13得y =－3或y = 1，∴所求切点坐标为（－2，－3）或（6，1）.【例6】 已知|a |＜1,|b |＜1,|c |＜1,求证：abc +2＞a +b +c .证明：设线段的方程为y =f (x )=(bc －1)x +2－b －c ,其中|b |＜1,|c |＜1,|x |＜1,且－1＜b ＜1.∵f (－1)=1－bc +2－b －c =(1－bc )+(1－b )+(1－c )＞0f (1)=bc －1+2－b －c =(1－b )(1－c )＞0∴线段y =(bc －1)x +2－b －c (－1＜x ＜1)在x 轴上方，这就是说，当|a |＜1,|b |＜1,|c |＜1时，恒有abc +2＞a +b +c .【例7】 某校一年级为配合素质教育，利用一间教室作为学生绘画成果展览室，为节约经费，他们利用课桌作为展台，将装画的镜框放置桌上，斜靠展出，已知镜框对桌面的倾斜角为α(90°≤α＜180°)镜框中，画的上、下边缘与镜框下边缘分别相距a m,b m,(a ＞b ).问学生距离镜框下缘多远看画的效果最佳？解：建立如图所示的直角坐标系，AO 为镜框边，AB 为画的宽度，O 为下边缘上的一点，在x 轴的正半轴上找一点C (x ,0)(x ＞0),欲使看画的效果最佳，应使∠ACB 取得最大值.由三角函数的定义知：A 、B 两点坐标分别为(a cos α,a sin α)、 (b cos α,b sin α),于是直线AC 、BC 的斜率分别为：k AC =t a n xCA =xa a -αcos αsin ,.αcos αsin tan xb b xCB k BC -==于是t a n ACB =AC BC AC BC k k k k ⋅+-1αcos )(αsin )(αcos )(αsin )(2⋅+-+⋅-=++-⋅-=b a x xab b a x x b a ab x b a由于∠ACB 为锐角，且x ＞0,则t a n ACB ≤αcos )(2αsin )(b a ab b a +-⋅-,当且仅当xab=x ，即x =ab 时，等号成立，此时∠ACB 取最大值，对应的点为C (ab ,0),因此，学生距离镜框下缘ab cm 处时，视角最大，即看画效果最佳.【例8】 预算用2000元购买单件为50元的桌子和20元的椅子，希望使桌椅的总数尽可能的多，但椅子不少于桌子数，且不多于桌子数的1.5倍，问桌、椅各买多少才行？ 解：设桌椅分别买x ,y ，把所给的条件表示成不等式组，即约束条件 为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≥≤≥≤+0,05.120002050y x x y x y y x 由⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==⎩⎨⎧==+72007200,20002050y x x y y x 解得∴A 点的坐标为(7200，7200)由⎪⎩⎪⎨⎧==⎩⎨⎧==+27525,5.120002050y x x y y x 解得∴B 点的坐标为(25，275) 所以满足约束条件的可行域是以A (7200，7200)，B (25，275)，O (0，0)为顶点的三角形区域(如右图)由图形直观可知，目标函数z =x +y 在可行域的最优解为(25，275)，但注意到x ∈N ,y ∈N *,故取y =37.故有买桌子25，椅子37是最好选择.【例9】 已知甲、乙、丙三种食物的维生素A 、B 含量及成本如下表，若用甲、乙、丙三种食物各x 千克，y 千克，z 千克配成100千克混合食物，并使混合食物至少含有56000单位维生素A 和63000单位维生素B .甲 乙 丙 维生素A （单位/千克） 600 700 400 维生素B （单位/千克） 800 400 500 成本（元/千克）1194（Ⅰ）用x ，y 表示混合食物成本c 元； （Ⅱ）确定x ，y ，z 的值，使成本最低．解：（Ⅰ）由题，1194c x y z =++，又100x y z ++=，所以，40075c x y =++．（Ⅱ）由60070040056000, 10080040050063000x y z z x y x y z ++≥⎧=--⎨++≥⎩及得，463203130x y x y +≥⎧⎨-≥⎩，所以，75450.x y +≥所以，40075400450850,c x y =++≥+=当且仅当4632050, 313020x y x x y y +==⎧⎧⎨⎨-≥=⎩⎩即时等号成立． 所以，当x =50千克，y =20千克，z =30千克时，混合物成本最低，为850元．点评：本题为线性规划问题，用解析几何的观点看，问题的解实际上是由四条直线所围成的区域0463203130x y x y x y ≥⎧⎪≥⎪⎨+≥⎪⎪-≥⎩上使得40075c x y =++最大的点．不难发现，应在点M （50，20）处取得．【直线练习1】一、选择题1．设M =120110,1101102002200120012000++=++N ，则M 与N 的大小关系为( )A .M ＞NB .M =N C.M ＜N D.无法判断2．三边均为整数且最大边的长为11的三角形的个数为( )A .15B .30 C.36 D.以上都不对二、填空题3．直线2x －y －4=0上有一点P ，它与两定点A (4，－1)，B (3，4)的距离之差最大，则P 点坐标是_________.4．自点A (－3，3)发出的光线l 射到x 轴上，被x 轴反射，其反射光线所在直线与圆x 2+y 2－4x －4y +7=0相切，则光线l 所在直线方程为_________.xy3x-y=1304x+6y=320M5．函数f (θ)=2cos 1sin --θθ的最大值为_________，最小值为_________.6．设不等式2x －1＞m (x 2－1)对一切满足|m |≤2的值均成立，则x 的围为_________. 三、解答题7．已知过原点O 的一条直线与函数y =log 8x 的图象交于A 、B 两点，分别过点A 、B 作y 轴的平行线与函数y =log 2x 的图象交于C 、D 两点.(1)证明：点C 、D 和原点O 在同一直线上. (2)当BC 平行于x 轴时，求点A 的坐标.8．设数列{a n }的前n 项和S n =na +n (n －1)b ，(n =1,2,…),a 、b 是常数且b ≠0. (1)证明：{a n }是等差数列. (2)证明：以(a n ,nS n－1)为坐标的点P n (n =1,2,…)都落在同一条直线上，并写出此直线的方程.(3)设a =1,b =21,C 是以(r ,r )为圆心，r 为半径的圆(r ＞0)，求使得点P 1、P 2、P 3都落在圆C 外时，r 的取值围.参考答案一、1.解析：将问题转化为比较A (－1，－1）与B (102001，102000）及C (102002，102001）连线的斜率大小，因为B 、C 两点的直线方程为y =101x ，点A 在直线的下方，∴k AB ＞k AC ,即M ＞N . 答案：A2.解析：设三角形的另外两边长为x ,y ,则⎪⎩⎪⎨⎧>+≤<≤<11110110y x y x 点(x ,y ）应在如右图所示区域当x =1时，y =11；当x =2时，y =10,11； 当x =3时，y =9,10,11；当x =4时，y =8,9,10,11; 当x =5时，y =7,8,9,10,11.以上共有15个，x ,y 对调又有15个，再加上(6，6），(7，7），(8，8），(9，9），(10，10）、(11，11）六组，所以共有36个.答案：C二、3.解析：找A 关于l 的对称点A ′，A ′B 与直线l 的交点即为所求的P 点.答案：P (5，6）4.解析：光线l 所在的直线与圆x 2+y 2－4x －4y +7=0关于x 轴对称的圆相切. 答案：3x +4y －3=0或4x +3y +3=0 5.解析：f (θ)=2cos 1sin --θθ表示两点(cos θ,sin θ)与(2,1)连线的斜率.答案：340 6.解析：原不等式变为(x 2－1)m +(1－2x )＜0,构造线段f (m )=(x 2－1)m +1－2x ,－2≤m ≤2,则f (－2)＜0,且f (2)＜0.答案：213217+<<-x 三、7.(1)证明：设A 、B 的横坐标分别为x 1、x 2，由题设知x 1＞1,x 2＞1, 点A (x 1,log 8x 1),B (x 2,log 8x 2). 因为A 、B 在过点O 的直线上，所以228118log log x x x x =,又点C 、D 的坐标分别为(x 1,log 2x 1）、(x 2,log 2x 2).由于log 2x 1=3log 8x 1,log 2x 2=3log 8x 2,则228222118112log 3log ,log 3log x x x x k x x x x k OD OC ====由此得k OC =k OD ,即O 、C 、D 在同一直线上.(2)解：由BC 平行于x 轴，有log 2x 1=log 8x 2,又log 2x 1=3log 8x 1 ∴x 2=x 13将其代入228118log log x x x x =,得x 13log 8x 1=3x 1log 8x 1, 由于x 1＞1知log 8x 1≠0,故x 13=3x 1x 2=3,于是A (3，log 83). 9.(1)证明：由条件，得a 1=S 1=a ,当n ≥2时，有a n =S n －S n －1=［na +n (n －1)b ］－［(n －1)a +(n －1)(n －2)b ］=a +2(n －1)b . 因此，当n ≥2时，有a n －a n －1=［a +2(n －1)b ］－［a +2(n －2)b ］=2b . 所以{a n }是以a 为首项，2b 为公差的等差数列.(2)证明：∵b ≠0,对于n ≥2,有21)1(2)1()1(2)1()11()1(11=--=--+--+=----b n b n a b n a aa bn n na a a S n S n n∴所有的点P n (a n ,nS n －1)(n =1,2,…)都落在通过P 1(a ,a －1)且以21为斜率的直线上.此直线方程为y －(a －1)= 21(x －a ),即x －2y +a －2=0.(3)解：当a =1,b =21时，P n 的坐标为(n ,22-n ),使P 1(1,0)、P 2(2, 21)、P 3(3,1)都落在圆C 外的条件是⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>-+->-+->+-222222222)1()3()21()1()1(r r r r r r r r r ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>+->+->-0108041750)1(222r r r r r 即由不等式①,得r ≠1 由不等式②，得r ＜25－2或r ＞25+2 由不等式③，得r ＜4－6或r ＞4+6 再注意到r ＞0,1＜25－2＜4－6=25+2＜4+6故使P 1、P 2、P 3都落在圆C 外时，r 的取值围是(0，1)∪(1,25－2)∪(4+6,+∞).【直线练习2】1．l 1的方程为032=--y x ，l 1关于x 轴对称的直线为l 2，l 2关于y 轴对称的直线为l 3，那么直线l 3的方程为( B )A ．032=+-y xB ．032=+-y xC ．032=-+y xD ．062=+-y x2．与圆x y x 22430+-+=相外切，且与y 轴相切的动圆的圆心的轨迹方程是。