“直线与圆”单元测试
一、选择题
1.直线 3x +y -3=0的倾斜角为( )
A.
π6 B.π3 C.2π3 D.5π6
解析:选C ∵直线3x +y -3=0可化为y =-3x +3, ∴直线的斜率为-3,
设倾斜角为α,则tan α=-3,
又∵0≤α<π,∴α=2π3
.
2.如图,直线l 1,l 2,l 3的斜率分别为 1, 2, 3,则必有( )
A . 1< 2< 3
B . 3< 1< 2
C . 3< 2< 1
D . 1< 3< 2
解析:选D 由图可知 1<0, 2>0, 3>0,且 2> 3,所以 1< 3< 2.
3.经过点(1,0),且圆心是两直线x =1与x +y =2的交点的圆的方程为( )
A .(x -1)2+y 2=1
B .(x -1)2+(y -1)2=1
C .x 2+(y -1)2=1
D .(x -1)2+(y -1)2=2
解析:选B 由⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,x +y =2,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1,
即所求圆的圆心坐标为(1,1),
又由该圆过点(1,0),得其半径为1,
故圆的方程为(x -1)2+(y -1)2
=1.
4.过直线2x -y +4=0与x -y +5=0的交点,且垂直于直线x -2y =0的直线方程是( )
A .2x +y -8=0
B .2x -y -8=0
C .2x +y +8=0
D .2x -y +8=0 解析:选A 设过直线2x -y +4=0与x -y +5=0的交点的直线方程为2x -y +4+λ(x -y +5)=0,即(2+λ)x -(1+λ)y +4+5λ=0,
∵该直线与直线x -2y =0垂直,
∴ =2+λ1+λ=-2,解得λ=-43
. ∴所求的直线方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫2-43x -⎝ ⎛⎭
⎪⎫1-43y +4+5×-43=0, 即2x +y -8=0.
5.已知直线l 1:x +2y +t 2
=0和直线l 2:2x +4y +2t -3=0,则当l 1与l 2间的距离最短时t 的值为( ) A .1 B.12
C.13 D .2
解析:选B ∵直线l 2:2x +4y +2t -3=0,
即x +2y +2t -32=0.
∴l 1∥l 2,∴l 1与l 2间的距离d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪t 2-2t -3212+22=⎝ ⎛⎭⎪⎫t -122+5
4
5≥5
4,当且仅当t =1
2时取等号.
∴当l 1与l 2间的距离最短时t 的值为1
2.
6.已知直线l 1:(a +3)x +y -4=0与直线l 2:x +(a -1)y +4=0垂直,则直线l 1在x 轴上的截距是(
) A .1 B .2
C .3
D .4
解析:选B ∵直线l 1:(a +3)x +y -4=0与直线l 2:x +(a -1)y +4=0垂直,
∴a +3+a -1=0,解得a =-1,
∴直线l 1:2x +y -4=0,
∴直线l 1在x 轴上的截距是2.
7.一条光线从A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1
2,0处射到点B (0,1)后被y 轴反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A .2x -y -1=0
B .2x +y -1=0
C .x -2y -1=0
D .x +2y +1=0
解析:选B 由题意可得点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1
2,0关于y 轴的对称点A ′⎝ ⎛⎭⎪⎫1
2,0在反射光线所在的直线上,
又点B (0,1)也在反射光线所在的直线上,
则两点式求得反射光线所在的直线方程为y -1
0-1=x -0
12-0,即2x +y -1=0.
8.若圆C 的半径为1,圆心在第一象限,且与直线4x -3y =0和x 轴都相切,则该圆的标准方程是( )
A .(x -2)2+()y -12
=1 B .(x -2)2+(y +1)2
=1
C .(x +2)2+(y -1)2=1
D.()x -32+(y -1)2=1 解析:选A 由于圆心在第一象限且与x 轴相切,故设圆心为(a,1)(a >0),
又由圆与直线4x -3y =0相切可得|4a -3|5
=1,解得a =2, 故圆的标准方程为(x -2)2+(y -1)2=1.
二、填空题
9.已知直线l 过点A (0,2)和B (-3,3m 2+12m +13)(m ∈R),则直线l 的倾斜角的取值范围为________.
解析:设此直线的倾斜角为θ,0≤θ<π,
则tan θ=3m 2+12m +13-2
-3-0=-3(m +2)2+33≤33
. 因为θ∈[0,π),所以θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π6∪⎝ ⎛⎭
⎪⎫π2,π. 答案:⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π6∪⎝ ⎛⎭
⎪⎫π2,π 10.已知点A (-1,-2),B (2,3),若直线l :x +y -c =0与线段AB 有公共点,则直线l 在y 轴上的截距的取值范围为__________.
解析:如图,
把A (-1,-2),B (2,3)分别代入直线l :x +y -c
=0,
得c 的值分别为-3,5.
故若直线l :x +y -c =0与线段AB 有公共点,
则直线l 在y 轴上的截距的取值范围为[-3,5].
答案:[-3,5]
11.已知直线x +y -3m =0与2x -y +2m -1=0的交点在第四象限,则实数m 的取值范围为________.
解析:联立⎩⎪⎨⎪⎧ x +y -3m =0,2x -y +2m -1=0,
解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =m +13,
y =8m -13.
∵两直线的交点在第四象限,
∴m +13>0,且8m -13
<0, 解得-1<m <18
, ∴实数m 的取值范围是⎝
⎛⎭⎪⎫-1,18. 答案:⎝
⎛⎭⎪⎫-1,18 12.已知圆C :(x +1)2+(y -1)2=1与x 轴切于A 点,与y 轴切于B 点,设劣弧AB 的中点为M ,则过点M 的圆C 的切线方程是______________.
解析:因为圆C 与两坐标轴相切,且M 是劣弧AB 的中点,
所以直线CM 是第二、四象限的角平分线,
所以斜率为-1,所以过M 的切线的斜率为1. 因为圆心到原点的距离为2,所以|OM |=2-1,
所以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫22
-1,1-22, 所以切线方程为y -1+
22=x -22+1, 整理得x -y +2-2=0.
答案:x -y +2-2=0
三、解答题
13.已知△ABC 的三个顶点分别为A (-3,0),B (2,1),C (-2,3),求:
(1)BC 边所在直线的方程;
(2)BC 边上中线AD 所在直线的方程;
(3)BC 边的垂直平分线DE 的方程.
解:(1)因为直线BC 经过B (2,1)和C (-2,3)两点,
由两点式得BC 的方程为y -13-1=x -2-2-2
, 即x +2y -4=0.
(2)设BC 边的中点D 的坐标为(x ,y ), 则x =2-22=0,y =1+32
=2. BC 边的中线AD 过点A (-3,0),D (0,2)两点,
由截距式得AD 所在直线方程为x -3+y
2=1,即2x -3y +6=0.
(3)由(1)知,直线BC 的斜率 1=-12
, 则直线BC 的垂直平分线DE 的斜率 2=2.
由(2)知,点D 的坐标为(0,2).
由点斜式得直线DE 的方程为y -2=2(x -0),
即2x -y +2=0.
14.已知圆C 的方程为x 2+(y -4)2
=1,直线l 的方程为2x -y =0,点P 在直线l 上,过点P 作圆C 的切线PA ,PB ,切点为A ,B .
(1)若∠APB =60°,求点P 的坐标;
(2)求证:经过A ,P ,C (其中点C 为圆C 的圆心)三点的圆必经过定点,并求出所有定点的坐标. 解:(1)由条件可得圆C 的圆心坐标为(0,4),|PC |=2,
设P (a,2a ),则a 2+ 2a -4 2=2,
解得a =2或a =65, 所以点P 的坐标为(2,4)或⎝ ⎛⎭
⎪⎫65,125. (2)证明:设P (b,2b ),过点A ,P ,C 的圆即是以PC 为直径的圆,
其方程为x (x -b )+(y -4)(y -2b )=0,
整理得x 2+y 2
-bx -4y -2by +8b =0,
即(x 2+y 2-4y )-b (x +2y -8)=0. 由⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+y 2-4y =0,x +2y -8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =4或⎩⎪⎨⎪⎧ x =85,y =165,
所以该圆必经过定点(0,4)和⎝ ⎛⎭⎪⎫85,165.。