课时作业(二十九)1．已知集合A＝{(x，y)|x，y为实数，且x2＋y2＝1}，B＝{(x，y)|x，y为实数，且x＋y＝1}，则A∩B中的元素个数为()A．4B．3C．2 D．1答案 C2．设两圆C1，C2都和两坐标轴相切，且都过点(4，1)，则两圆心的距离|C1C2|＝() A．4 B．4 2C．8 D．8 2答案 C解析因为两圆都和两坐标轴相切，且都经过点(－4，1)，所以两圆圆心均在第一象限的角平分线上．设两圆的圆心坐标分别为(a，a)，(b，b)，则有(4－a)2＋(1－a)2＝a2，(4－b)2＋(1－b)2＝b2，即a，b为方程(4－x)2＋(1－x)2＝x2的两个根，整理得x2－10x＋17＝0，所以a ＋b＝10，ab＝17，所以(a－b)2＝(a＋b)2－4ab＝100－4×17＝32，所以|C1C2|＝（a＋b）2＋（a－b）2＝32×2＝8.3．已知曲线C：y＝－x2－2x与直线l：x＋y－m＝0有两个交点，则m的取值范围是() A．(－2－1，2) B．(－2，2－1)C．[0，2－1) D．(0，2－1)答案 C解析曲线C是圆x2＋y2＋2x＝0位于x轴上方的半圆，m是直线l：x＋y－m＝0在y轴上的截距，利用数形结合可得m的取值范围是[0，2－1)．故选C.4．一辆卡车宽2.7米，要经过一个半径为4.5米的半圆形隧道(双车道，不得违章)，则这辆卡车的平顶车蓬蓬顶距离地面的高度不得超过()A．1.4米B．3.0米C．3.6米D．4.5米答案 C解析如图所示，通过勾股定理解得|OD|＝OC2－CD2＝3.6(米)．故选C.5．若圆B ：x 2＋y 2＋b ＝0与圆C ：x 2＋y 2－6x ＋8y ＝0没有公共点，则b 的取值范围是________． 答案 b<－1006．已知直线ax ＋by ＋c ＝0与圆O ：x 2＋y 2＝1相交于A ，B 两点，且|AB|＝3，则OA →·OB →＝________． 答案 －12解析 由于圆的半径为1，|AB|＝3，所以O 到直线的距离为12，∠AOB ＝120°，|OA|＝|OB|＝1.所以向量OA →·OB →＝|OA →||OB →|cos120°＝－12.7．一艘轮船沿直线返回港口的途中，接到气象台的台风预报，台风中心位于轮船正西70 km 处，受影响的范围是半径为30 km 的圆形区域，已知港口位于台风中心正北40 km 处，如果这艘轮船不改变航线，那么它是否会受到台风的影响？解析 以台风中心为坐标原点，以东西方向为x 轴建立直角坐标系(如图所示)，其中取10 km 为单位长度，则受台风影响的圆形区域所对应的圆的方程为x 2＋y 2＝9，港口所对应的点的坐标为(0，4)，轮船的初始位置所对应的点的坐标为(7，0)，则轮船航线所在直线l 的方程为x 7＋y4＝1，即4x ＋7y －28＝0.圆心(0，0)到直线4x ＋7y －28＝0的距离d ＝|28|42＋72＝2865，而半径r ＝3， ∴d>r ，即直线与圆相离，∴轮船不会受到台风的影响．8.如图所示，过圆外一点P(a ，b)作圆x 2＋y 2＝k 2的两条切线，切点为A ，B ，求直线AB 的方程．解析 设切点A ，B 的坐标分别为(x 1，y 1)，(x 2，y 2)，则切线AP ，BP 的方程分别为x 1x ＋y 1y ＝k 2，x 2x ＋y 2y ＝k 2. ∵这两条切线都过点P(a ，b)， ∴ax 1＋by 1＝k 2，ax 2＋by 2＝k 2.由以上二式可以看出：A(x 1，y 1)，B(x 2，y 2)的坐标都适合方程ax ＋by ＝k 2，它是一条直线方程，而过A ，B 的直线只有一条， ∴直线AB 的方程为ax ＋by ＝k 2.9．已知圆x 2＋y 2＝8，定点P(4，0)，问过P 点的直线的倾斜角在什么范围内取值时，该直线与已知圆：(1)相切；(2)相交；(3)相离，并写出过点P 的切线方程．解析 设直线的斜率为k ，倾斜角为α，则过点P 的直线方程为y ＝k(x －4)，即kx －y －4k ＝0.又圆心到直线的距离d ＝|－4k| k 2＋1＝|4k|1＋k 2，(1)直线与已知圆相切，则d ＝4，∴4|k|1＋k 2＝22，∴k 2＝1，k ＝±1，∴α＝π4或α＝3π4.即当α＝π4或α＝3π4时，直线与圆相切，切线方程为x －y －4＝0或x ＋y －4＝0. (2)直线与已知圆相交，则d<r ，∴4|k|1＋k 2<22，∴k 2<1，∴－1<k<1，∴α∈[0，π4)∪(3π4，π)．此时，直线与圆相交．(3)直线与已知圆相离，则d>r ，∴4|k|1＋k 2>22，∴k 2>1，∴k>1或k<－1. ∴α∈(π4，π2)∪(π2，3π4)．又当α＝π2时，直线x ＝4与圆相离，∴α∈(π4，3π4) 时，直线与圆相离．10．已知圆x 2＋y 2＋x －6y ＋m ＝0与直线x ＋2y －3＝0交于P ，Q 两点，且OP →·OQ →＝0(O 为坐标原点)，求该圆的圆心坐标及半径．解析 将x ＝3－2y 代入方程x 2＋y 2＋x －6y ＋m ＝0，得5y 2－20y ＋12＋m ＝0. 设P(x 1，y 1)，Q(x 2，y 2)，则y 1，y 2满足条件y 1＋y 2＝4，y 1y 2＝12＋m5. ∵OP →·OQ →＝0，∴x 1x 2＋y 1y 2＝0. 而x 1＝3－2y 1，x 2＝3－2y 2， ∴x 1x 2＝9－6(y 1＋y 2)＋4y 1y 2.∴9－6×4＋5×12＋m5＝0，解得m ＝3.此时Δ>0，圆心坐标为(－12，3)，半径r ＝52.11．若实数x ，y 满足方程x 2＋y 2－4x ＋1＝0， (1)求yx 的最大值和最小值；(2)求y －x 的最小值；(3)求x 2＋y 2的最大值和最小值． 解析 方法一：(1)圆方程化为(x －2)2＋y 2＝3，表示以点(2，0)为圆心，半径为3的圆．设yx ＝k ，即y ＝kx ，当直线y ＝kx 与圆相切时，斜率k 取最大值和最小值，此时有|2k －0|k 2＋1＝3，解得k ＝±3，故yx的最大值为3，最小值为－ 3.(2)设y －x ＝b ，即y ＝x ＋b ，当y ＝x ＋b 与圆相切时，纵截距b 取得最大值和最小值，此时|2－0＋b|2＝3，即b ＝－2±6，故(y －x)max ＝－2＋6，(y －x)min ＝－2－ 6. (3)x 2＋y 2表示圆上的点与原点距离的平方，由平面几何知识知原点与圆心连线与圆的两个交点处取得最大值和最小值．又圆心到原点的距离为3， 故(x 2＋y 2)max ＝(2＋3)2＝7＋43， (x 2＋y 2)min ＝(2－3)2＝7－4 3.方法二：设x ＝2＋3cos θ，y ＝3sin θ，θ∈[0，2π)， (1)设yx ＝u ，则u ＝3sin θ2＋3cos θ.∴2u ＋3ucos θ＝3sin θ，∴3sin θ－3ucos θ＝2u. sin(θ－φ)＝2u 3·u 2＋1，(sin φ＝u u 2＋1，cos φ＝1u 2＋1)∵|sin(θ－φ)|≤1，∴2|u|3·u 2＋1≤1.解之得－3≤u ≤3，故yx 的最大值为3，最小值为－ 3.(2)y －x ＝3sin θ－2－3cos θ＝－2＋6sin(θ－π4)．∵－1≤sin(θ－π4)≤1，故(y －x)max ＝－2＋6，(y －x)min ＝－2－ 6. (3)x 2＋y 2＝(2＋3cos θ)2＋(3sin θ)2＝7＋43cos θ， 故(x 2＋y 2)max ＝(2＋3)2＝7＋43， (x 2＋y 2)min ＝(2－3)2＝7－4 3.1．自点A(－3，3)发出的光线l 射到x 轴上，被x 轴反射，其反射光线所在的直线与圆x 2＋y 2＋4x －4y ＋7＝0相切，求光线l 所在直线的方程．解析 设光线l 所在的直线的斜率为k ，由光学原理可知，反射光线所在的直线的斜率为－k ，且反射光线所在的直线经过点A ′且点A ′关于x 轴的对称点为点A(－3，3)，故过A ′(－3，－3)的反射光线所在直线的方程为y ＋3＝－k(x ＋3)，即kx ＋y ＋3k ＋3＝0，依题意，它与圆(x －2)2＋(y －2)2＝1相切，所以|2k ＋2＋3k ＋3|k 2＋1＝1，解得k ＝－43或－34，故光线l 所在的直线方程为3x ＋4y －3＝0或4x ＋3y ＋3＝0.2．已知A(－2，0)，B(2，0)，点C ，D 满足|AC →|＝2，AD →＝12(AB →＋AC →)，求点D 的轨迹方程．解析 设C 坐标为(x 1，y 1)，D 坐标为(x ，y)， 由|AC →|＝2，得(x 1＋2)2＋y 12＝4.① 又由向量AD →＝12(AB →＋AC →)，可得(x ＋2，y)＝（4，0）＋（x 1＋2，y 1）2，即(2x ＋4，2y)＝(6＋x 1，y 1)， 则有2x ＋4＝6＋x 1，2y ＝y 1， 即2x －2＝x 1，2y ＝y 1.②把②式代入①式得，(2x)2＋(2y)2＝4化简得x 2＋y 2＝1，即为点D 的轨迹方程．3．平面上两点A(－1，0)，B(1，0)，在圆C ：(x －3)2＋(y －4)2＝4上取一点P ，求使|AP|2＋|BP|2取得最小值时点P 的坐标．解析 因为P 在圆C 上，所以可设P(3＋2cos θ，4＋2sin θ)． 又因为A(－1，0)，B(1，0)，∴|AP|2＋|BP|2＝(3＋2cos θ＋1)2＋(4＋2sin θ)2＋(3＋2cos θ－1)2＋(4＋2sin θ)2＝60＋32sin θ＋24cos θ＝60＋40sin(θ＋φ)(tan φ＝34)．当sin(θ＋φ)＝－1，(|AP|2＋|BP|2)min ＝20.此时60＋24cos θ＋32sin θ＝20，即3cos θ＋4sin θ＝－5.又因为sin 2θ＋cos 2θ＝1，解得cos θ＝－35，sin θ＝－45，则P(95，165)．4．已知方程x 2＋y 2－2(t ＋3)x ＋2(1－4t 2)y ＋16t ＋9＝0(t ∈R )表示的图形是圆． (1)求t 的取值范围； (2)求圆心的轨迹方程； (3)求其中面积最大的圆的方程；(4)若点P(3，4t 2)恒在所给圆内，求t 的取值范围． 解析 原方程可整理为[x －(t ＋3)]2＋[y ＋(1－4t 2)]2＝－7t 2＋6t ＋1. (1)r 2＝－7t 2＋6t ＋1>0，解得－17<t<1.(2)设圆心坐标为P(x ，y)，则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝t ＋3，y ＝4t 2－1，消t 可得y ＝4x 2－24x ＋35，此即为圆心轨迹方程． (3)求圆面积最大即求圆半径最大，半径的平方最大． r 2＝－7t 2＋6t ＋1＝－7(t －37)2＋167，所以当t ＝37时，r 2最大为167，此时圆的面积最大，圆的方程为(x －247)2＋(y ＋3649)2＝167.(4)要使点P(3，4t 2)恒在所给圆内，那么把P 点坐标代入圆方程应满足[3－(t ＋3)]2＋[4t 2＋(1－4t 2)]2＋7t 2－6t －1<0，即8t 2－6t<0，解得0<t<34.5.如图，已知定点A(2，0)，点Q 是圆x 2＋y 2＝1上的动点，∠AOQ 的平分线交AQ 于M ，当Q 点在圆上移动时，求动点M 的轨迹方程． 解析 由三角形角平分线性质，得 |QM||MA|＝|OQ||OA|＝12，∴|QM||MA|＝12. 设M ，Q 的坐标分别为(x ，y)，(x 0，y 0)，则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝x 0＋12×21＋12，y ＝y 0＋12×01＋12，⇒⎩⎨⎧x 0＝32x －1，y 0＝32y.因为Q 在圆x 2＋y 2＝1上，所以x 02＋y 02＝1.所以(32x －1)2＋(32y)2＝1，所以动点M 的轨迹方程为(x －23)2＋y 2＝49.6．已知圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋3＝0.(1)若圆C 的切线在x 轴和y 轴上截距相等，求切线的方程；(2)从圆C 外一点P(x ，y)向圆引切线PM ，M 为切点，O 为坐标原点，且有|PM|＝|PO|，求使|PM|最小的点P 的坐标．解析 (1)圆C ：x 2＋y 2＋2x －4y ＋3＝0的标准方程为(x ＋1)2＋(y －2)2＝2，所以圆心(－1，2)，r ＝ 2.设圆C 的切线在x 轴和y 轴上的截距分别为a ，b ，①当a ＝b ＝0时，切线方程可设为y ＝kx ，即kx －y ＝0，由点到直线的距离公式，得2＝|－k －2|k 2＋1⇒k ＝2±6. 所以切线方程为y ＝(2±6)x.②当a ＝b ≠0时，切线方程为x a ＋yb ＝1，即x ＋y －a ＝0.由点到直线的距离公式，得 2＝|－1＋2－a|12＋12⇒a ＝－1，a ＝3.所以切线方程为x ＋y ＋1＝0，x ＋y －3＝0. 综上，所求切线方程为y ＝(2±6)x ，x ＋y ＋1＝0，x ＋y －3＝0. (2)连接MC ，则|PM|2＝|PC|2－|MC|2， ∵|PM|＝|PO|，∴|PC|2－|MC|2＝|PO|2.即(x ＋1)2＋(y －2)2－2＝x 2＋y 2. 整理得x ＝2y －32.∴|PM|＝|PO|＝x 2＋y 2＝（2y －32）2＋y 2＝5y 2－6y ＋94.当y ＝－－610＝35时，|PM|最小，此时x ＝－310， ∴P(－310，35)．。