第四章圆与方程4.1 圆的方程4.1.1 圆的标准方程1.以(3,-1)为圆心,4为半径的圆的方程为()A.(x+3)2+(y-1)2=4B.(x-3)2+(y+1)2=4C.(x-3)2+(y+1)2=16D.(x+3)2+(y-1)2=162.一圆的标准方程为x2+(y+1)2=8,则此圆的圆心与半径分别为()A.(1,0),4 B.(-1,0),2 2C.(0,1),4 D.(0,-1),2 23.圆(x+2)2+(y-2)2=m2的圆心为________,半径为________.4.若点P(-3,4)在圆x2+y2=a2上,则a的值是________.5.以点(-2,1)为圆心且与直线x+y=1相切的圆的方程是____________________.6.圆心在y轴上,半径为1,且过点(1,2)的圆的方程为()A.x2+(y-2)2=1B.x2+(y+2)2=1C.(x-1)2+(y-3)2=1D.x2+(y-3)2=17.一个圆经过点A(5,0)与B(-2,1),圆心在直线x-3y-10=0上,求此圆的方程.8.点P(5a+1,12a)在圆(x-1)2+y2=1的内部,则a的取值范围是()A.|a|<1B.a<113C.|a|<1 5D.|a|<1 139.圆(x-1)2+y2=25上的点到点A(5,5)的最大距离是__________.10.设直线ax-y+3=0与圆(x-1)2+(y-2)2=4相交于A,B两点,且弦AB的长为2 3,求a的值.4.1.2 圆的一般方程1.圆x 2+y 2-6x =0的圆心坐标是________.2.若方程x 2+y 2+Dx +Ey +F =0表示以(2,-4)为圆心,以4为半径的圆,则F =________.3.若方程x 2+y 2-4x +2y +5k =0表示圆,则k 的取值范围是( ) A .k >1 B .k <1 C .k ≥1 D .k ≤14.已知圆的方程是x 2+y 2-2x +4y +3=0,则下列直线中通过圆心的是( ) A .3x +2y +1=0 B .3x +2y =0 C .3x -2y =0 D .3x -2y +1=05.圆x 2+y 2-6x +4y =0的周长是________.6.点(2a,2)在圆x 2+y 2-2y -4=0的内部,则a 的取值范围是( ) A .-1<a <1 B .0<a <1C .-1<a <15D .-15<a <17.求下列圆的圆心和半径. (1)x 2+y 2-x =0;(2)x 2+y 2+2ax =0(a ≠0); (3)x 2+y 2+2ay -1=0.8.过点A (11,2)作圆x 2+y 2+2x -4y -164=0的弦,其中弦长为整数的共有( )A .16条B .17条C .32条D .34条 9.已知点A 在直线2x -3y +5=0上移动,点P 为连接M (4,-3)和点A 的线段的中点,求P 的轨迹方程.10.已知方程x 2+y 2-2(t +3)x +2(1-4t 2)y +16t 4+9=0表示一个圆. (1)求t 的取值范围; (2)求圆的圆心和半径;(3)求该圆的半径r 的最大值及此时圆的标准方程.4.2 直线、圆的位置关系 4.2.1 直线与圆的位置关系1.直线y =x +3与圆x 2+y 2=4的位置关系为( ) A .相切B .相交但直线不过圆心C .直线过圆心D .相离2.下列说法中正确的是( )A .若直线与圆有两个交点,则直线与圆相切B .与半径垂直的直线与圆相切C .过半径外端的直线与圆相切D .过圆心且与切线垂直的直线过切点3.若直线x +y =2与圆x 2+y 2=m (m >0)相切,则m 的值为( ) A.12 B.22C. 2 D .2 4.(2013年陕西)已知点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,则直线ax +by =1与圆O 的位置关系是( )A .相切B .相交C .相离D .不确定5.经过点M (2,1)作圆x 2+y 2=5的切线,则切线方程为( ) A.2x +y =5 B.2x +y +5=0 C .2x +y =5 D .2x +y +5=06.(2013年浙江)直线y =2x +3被圆x 2+y 2-6x -8y =0所截得的弦长等于________. 7.已知直线kx -y +6=0被圆x 2+y 2=25所截得的弦长为8,求k 的值.8.由直线y=x+1上的一点向圆(x-3)2+y2=1引切线,则切线长的最小值为() A.1 B.2 2 C.7 D.39.已知圆C:(x-2)2+(y-3)2=4,直线l:(m+2)x+(2m+1)y=7m+8.(1)证明:无论m为何值,直线l与圆C恒相交;(2)当直线l被圆C截得的弦长最短时,求m的值.10.已知圆C:x2+y2-8y+12=0,直线l∶ax+y+2a=0.(1)当a为何值时,直线l与圆C相切;(2)当直线l与圆C相交于A,B两点,且AB=2 2时,求直线l的方程.4.2.2 圆与圆的位置关系1.已知两圆的方程x2+y2=4和x2+y2-6x+8y+16=0,则此两圆的位置关系是() A.外离B.外切C.相交D.内切2.圆x2+y2+2x+1=0和圆x2+y2-y+1=0的公共弦所在直线方程为()A.x-2y=0 B.x+2y=0C.2x-y=0 D.2x+y=03.已知直线x=a(a>0)和圆(x+1)2+y2=9相切,那么a的值是()A.2 B.3C.4 D.54.两圆x2+y2-4x+2y+1=0与x2+y2+4x-4y-1=0的公切线有()A.1条B.2条C.3条D.4条5.已知两圆相交于两点A(1,3),B(m,-1),两圆圆心都在直线2x-y+c=0上,则m +c的值是()A.-1 B.2C.3D.06.圆x2+y2-2x-5=0与圆x2+y2+2x-4y-4=0的交点为AB,则线段AB的垂直平分线方程为()A.x+y-1=0B.2x-y+1=0C.x-2y+1=0D.x-y+1=07.若圆x2+y2=4与圆x2+y2+2ay-6=0(a>0)的公共弦长为2 3,求实数a的值.8.两圆(x-3)2+(y-4)2=25和(x-1)2+(y-2)2=r2相切,则半径r=____________.9.已知两圆C1:x2+y2-10x-10y=0与C2:x2+y2+6x-2y-40=0,求:(1)它们的公共弦所在直线的方程;(2)公共弦长.10.已知圆x2+y2-4ax+2ay+20(a-1)=0.(1)求证:对任意实数a,该圆恒过一定点;(2)若该圆与圆x2+y2=4相切,求a的值.4.2.3 直线与圆的方程的应用1.方程x2+y2+2ax-2ay=0(a≠0)表示的圆()A.关于x轴对称B.关于y轴对称C.关于直线x-y=0对称D.关于直线x+y=0对称2.若直线x+y+m=0与圆x2+y2=m相切,则m为()A.0或2 B.2C. 2 D.无解3.过原点的直线与圆(x+2)2+y2=1相切,若切点在第三象限,则该直线方程为() A.y=3xB.y=-3xC.y=3 3xD.y=-3 3x4.若直线ax+by=1与圆x2+y2=1相离,则点P(a,b)与圆的位置关系是() A.在圆上B.在圆外C.在圆内D.都有可能5.圆x2+y2-4x-4y-1=0上的动点P到直线x+y=0的最小距离为()A.1 B.0C.2 2 D.2 2-36.过点P(2,1)作圆C:x2+y2-ax+2ay+2a+1=0的切线只有一条,则a的取值是() A.a=-3 B.a=3C.a=2 D.a=-27.与圆x2+y2-4x-6y+12=0相切且在两坐标轴上的截距相等的直线有()A.4条B.3条C.2条D.1条8.设圆x 2+y 2-4x -5=0的弦AB 的中点P (3,1),则直线AB 的方程为____________.9.若实数x ,y 满足等式(x -2)2+y 2=3,那么yx的最大值为( )A.12B.33C.32D. 3 10.已知圆C :x 2+y 2-4x -14y +45=0及点Q (-2,3).(1)若点P (a ,a +1)在圆上,求线段PQ 的长及直线PQ 的斜率; (2)若M 为圆C 上任一点,求|MQ |的最大值和最小值;(3)若实数m ,n 满足m 2+n 2-4m -14n +45=0,求k =n -3m +2的最大值和最小值.4.3 空间直角坐标系 4.3.1 空间直角坐标系1.点P (-1,0,1)位于( ) A .y 轴上 B .z 轴上C .xOz 平面内D .yOz 平面内2.在空间直角坐标系中,点(-2,1,4)关于x 轴的对称点的坐标是( ) A .(-2,1,-4) B .(-2,-1,-4) C .(2,-1,4) D .(2,1,-4)3.点P (-4,1,3)在平面yOz 上的投影坐标是( ) A .(4,1,0) B .(0,1,3) C .(0,3,0) D .都不对4.在空间直角坐标系中,点P (1,2,3),过点P 作平面yOz 的垂线PQ 垂足为Q ,则Q 的坐标为( )A .(0,2,0)B .(0,2,3)C .(1,0,3)D .(1,2,0)5.点(2,-3,0)在空间直角坐标系中的位置是在()A.y轴上B.xOy平面上C.xOz平面上D.第一象限内6.设x,y为任意实数,相应的点P(x,y,3)的集合是()A.z轴上的两个点B.过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的直线C.过z轴上的点(0,0,3),且与z轴垂直的平面D.以上答案都有可能7.点A(1,-3,2)关于点(2,2,3)的对称点的坐标为()A.(3,-1,5)B.(3,7,4)C.(0,-8,1)D.(7,3,1)8.已知点A(3,y,4),B(x,4,2),线段AB的中点是C(5,6,z),则x=______,y=______,z=________.9.点P(2,3,5)到平面xOy的距离为________.10.如图K4-3-1,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,且边长为2a,棱PD ⊥底面ABCD,|PD|=2b,取各侧棱的中点E,F,G,H,试建立适当的空间直角坐标系,写出点E,F,G,H的坐标.图K4-3-14.3.2 空间两点间的距离公式1.在空间直角坐标系中,点A(2,1,5)与点B(2,1,-1)之间的距离为()A. 6 B.6C. 3 D.22.坐标原点到下列各点的距离最大的是()A.(1,1,1) B.(2,2,2)C.(2,-3,5) D.(3,3,4)3.已知A(1,1,1),B(-3,-3,-3),点P在x轴上,且|P A|=|PB|,则点P的坐标为() A.(-3,0,0) B.(-3,0,1)C.(0,0,-3) D.(0,-3,0)4.设点B是A(-3,2,5)关于xOy平面的对称点,则|AB|=()A.10 B.10C.2 10 D.405.已知空间坐标系中,A(3,3,1),B(1,0,5),C(0,1,0),AB的中点为M,线段CM的长|CM|=()A.534 B.532C.532 D.1326.方程(x-12)2+(y+3)2+(z-5)2=36的几何意义是____________________________.7.已知点A在y轴上,点B(0,1,2),且|AB|=5,求点A的坐标.8.以A(1,2,1),B(1,5,1),C(1,2,7)为顶点的三角形是________三角形.9.已知点A(x,5-x,2x-1),B(1,x+2,2-x),当|AB|取最小值时,x的值为________.10.在空间直角坐标系中,已知A(3,0,1)和B(1,0,-3),问:(1)在y轴上是否存在点M,满足|MA|=|MB|;(2)在y轴上是否存在点M,使△MAB为等边三角形?若存在,试求出点M的坐标.第四章 圆与方程4.1 圆的方程4.1.1 圆的标准方程 1.C 2.D3.(-2,2) |m | 4.±5 5.(x +2)2+(y -1)2=26.A 解析:方法一(直接法):设圆心坐标为(0,b ),则由题意知(0-1)2+(b -2)2=1,解得b =2,故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.方法二(数形结合法):作图由点到圆心的距离为1,易知圆心为(0,2),故圆的方程为x 2+(y -2)2=1.7.解:方法一:设圆心P (a ,b ), 则⎩⎨⎧a -3b -10=0,(a -5)2+b 2=(a +2)2+(b -1)2,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =-3.圆的半径r =(a -5)2+b 2=(1-5)2+(-3)2=5. ∴圆的标准方程为(x -1)2+(y +3)2=25.方法二:线段AB 的中点P ′⎝⎛⎭⎫5-22,0+12,即P ′⎝⎛⎭⎫32,12.直线AB 的斜率k =1-0-2-5=-17. ∴弦AB 的垂直平分线的方程为y -12=7⎝⎛⎭⎫x -32, 即7x -y -10=0.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x -3y -10=0,7x -y -10=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-3.即圆心P (1,-3). 圆的半径r =(1-5)2+(-3)2=5.∴圆的标准方程为(x -1)2+(y +3)2=25. 8.D 9.41+510.解:∵弦AB 的长为2 3,则由垂径定理,圆心(1,2)到直线的距离等于1,∴|a -2+3|a 2+1=1,∴a =0.4.1.2 圆的一般方程 1.(3,0) 2.4 3.B 4.A 5.2 13π 6.A7.解:(1)⎝⎛⎭⎫x -122+y 2=14,圆心⎝⎛⎭⎫12,0,半径r =12. (2)(x +a )2+y 2=a 2,圆心(-a,0),半径r =|a |.(3)x 2+(y +a )2=1+a 2,圆心(0,-a ),半径r =1+a 2.8.C 解析:圆的标准方程是:(x +1)2+(y -2)2=132,圆心(-1,2),半径r =13.过点A (11,2)的最短的弦长为10,最长的弦长为26(分别只有一条),还有长度为11,12,…,25的各2条,所以共有长为整数的弦2+2×15=32(条).9.解:设点P 的坐标为(x ,y ),A 的坐标为(x 0,y 0). ∵点A 在直线2x -3y +5=0上,∴有2x 0-3y 0+5=0.又∵P 为MA 的中点,∴有⎩⎨⎧x =4+x 02,y =-3+y2.∴⎩⎪⎨⎪⎧x 0=2x -4,y 0=2y +3. 代入直线的方程,得2(2x -4)-3(2y +3)+5=0, 化简,得2x -3y -6=0即为所求. 10.解:(1)由圆的一般方程,得[-2(t +3)]2+4(1-4t 2)2-4(16t 4+9)>0,解得-17<t <1.(2)圆心为⎝⎛⎭⎫--2(t +3)2,-2(1-4t 2)2,即(t +3,4t 2-1),半径r =12[-2(t +3)]2+4(1-4t 2)2-4(16t 4+9)=-7t 2+6t +1.(3)r =-7t 2+6t +1=-7⎝⎛⎭⎫t -372+167, 所以当t =37时,r max =4 77,故圆的标准方程为⎝⎛⎭⎫x -2472+⎝⎛⎭⎫y +13492=167. 4.2 直线、圆的位置关系 4.2.1 直线与圆的位置关系 1.D 2.D 3.D4.B 解析:点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,有a 2+b 2>1,圆心到直线ax +by =1的距离为d =1a 2+b 2<1=r ,所以直线与圆O 相交.5.C 解析:因为点(2,1)在圆x 2+y 2=5上,所以切线方程为2x +y =5.6.4 5 解析:圆(x -3)2+(y -4)2=25,圆心(3,4)到直线2x -y +3=0的距离为d =|6-4+3|5=5,弦长等于252-(5)2=4 5. 7.解:设直线kx -y +6=0被圆x 2+y 2=25所截得的弦长为AB ,其中点为C ,则△OCB 为直角三角形.因为圆的半径为|OB |=5,半弦长为|AB |2=|BC |=4,所以圆心到直线kx -y +6=0的距离为3.由点到直线的距离公式得6k 2+1=3.解得k =±3.8.C9.(1)证明:由(m +2)x +(2m +1)y =7m +8, 得mx +2x +2my +y =7m +8, 即m (x +2y -7)+(2x +y -8)=0. 由⎩⎪⎨⎪⎧ x +2y -7=0,2x +y -8=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =2. ∴无论m 为何值,直线l 恒过定点(3,2).(2)解:过圆内的一点的所有弦中,最长的弦是过该点的直径,最短的弦是垂直于过该点的直径的那条弦,∵圆心(2,3),定点(3,2),直径的斜率为-1, ∴最短的弦的斜率为1,故最短弦的方程为x -y -1=0.∴m =-1.10.解:将圆C 的方程x 2+y 2-8y +12=0配方,得标准方程为x 2+(y -4)2=4,则此圆的圆心为(0,4),半径为2.(1)若直线l 与圆C 相切,则有|4+2a |a 2+1=2.解得a =-34.故当a =-34时,直线l 与圆C 相切.(2)过圆心C 作CD ⊥AB ,则根据题意和圆的性质,得⎩⎨⎧CD =|4+2a |a 2+1,CD 2+DA 2=AC 2=22,DA =12AB =2,解得a =-7或a =-1.∴直线l 的方程是7x -y +14=0或x -y +2=0.4.2.2 圆与圆的位置关系 1.B 2.D 3.A4.C 解析:圆化为标准方程,得(x -2)2+(y +1)2=4,(x +2)2+(y -2)2=9,∴圆心O 1(2,-1),r 1=2,O 2(-2,2),r 2=3.∵|O 1O 2|=5=r 1+r 2,∴两圆外切.∴公切线有3条.5.D 6.A7.解:由已知两个圆的方程可得相交弦的直线方程为y =1a.利用圆心(0,0)到直线的距离d =⎪⎪⎪⎪1a ,得⎪⎪⎪⎪1a =22-(3)2=1,解得a =1或a =-1(舍). 8.5-2 29.解:(1)将两圆方程C 1:x 2+y 2-10x -10y =0与C 2:x 2+y 2+6x -2y -40=0相减,得2x +y -5=0.∴公共弦所在直线的方程为2x +y -5=0.(2)圆C 1:x 2+y 2-10x -10y =0的标准方程为(x -5)2+(y -5)2=50,圆心为(5,5),半径为5 2,圆心到直线2x +y -5=0的距离为2 5,根据勾股定理和垂径定理,知公共弦长为2 30.10.(1)证明:将圆的方程整理,得(x 2+y 2-20)+a (-4x +2y +20)=0,此方程表示过圆x 2+y 2=20与直线-4x +2y +20=0的交点的圆系,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ x 2+y 2=20,4x -2y -20=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =-2. 故对任意实数a ,该圆恒过定点(4,-2). (2)解:圆的方程可化为(x -2a )2+(y +a )2=5a 2-20a +20=5(a -2)2. ①若两圆外切,则2+5(a -2)2=5a 2,解得a =1+55或a =1-55(舍);②若两圆内切,则|5(a -2)2-2|=5a 2,解得a =1-55,或a =1+55(舍).综上所述,a =1±55.4.2.3 直线与圆的方程的应用1.D 解析:该圆的圆心(-a ,a ),在直线x +y =0上,故关于直线x +y =0对称.2.B 解析:圆心(0,0)到直线x +y +m =0的距离d =|m |2=m ,m =2.3.C4.C 解析:由于直线ax +by =1与圆x 2+y 2=1相离,则1a 2+b2>1,即a 2+b 2<1,∴P 在圆内. 5.C 6.A7.A 解析:过原点的直线也满足条件. 8.x +y -4=09.D 解析:方法一:∵实数x ,y 满足(x -2)2+y 2=3, ∵记P (x ,y )是圆(x -2)2+y 2=3上的点, yx是直线OP 的斜率,记为k .∴直线OP :y =kx ,代入圆的方程,消去y ,得(1+k 2)x 2-4x +1=0.直线OP 与圆有公共点的充要条件是Δ=(-4)2-4(1+k 2)≥0,∴-3≤k ≤ 3.方法二:同方法一,直线OP 与圆有公共点的条件是|k ·2-0|k 2+1≤3,∴-3≤k ≤ 3.10.解:(1)∵点P (a ,a +1)在圆上, ∴a 2+(a +1)2-4a -14(a +1)+45=0. 解得a =4,∴P (4,5).∴|PQ |=(4+2)2+(5-3)2=210,k PQ =3-5-2-4=13.(2)∵圆心坐标C 为(2,7),半径为2 2, ∴|QC |=(2+2)2+(7-3)2=4 2. ∴|MQ |max =4 2+2 2=6 2, |MQ |min =4 2-2 2=2 2.(3)设点(-2,3)的直线l 的方程为y -3=k (x +2),即kx -y +2k +3=0,方程m 2+n 2-4m -14n +45=0, 即(m -2)2+(n -7)2=8表示圆.易知直线l 与圆方程相切时,k 有最值, ∴|2k -7+2k +3|1+k 2=2 2.∴k =2±3.∴k =n -3m +2的最大值为2+3,最小值为2- 3.4.3 空间直角坐标系 4.3.1 空间直角坐标系1.C 解析:点P 的y 轴坐标为0,则点P 在平面xOz 上.2.B 解析:点P (a ,b ,c )关于x 轴的对称点为P ′(a ,-b ,-c ). 3.B 4.B 5.B 6.C 7.B 8.7 8 3 9.510.解:由图知,DA ⊥DC ,DC ⊥DP ,DP ⊥DA ,故以D 为原点,DA ,DC ,DP 所在直线分别为x ,y ,z 轴建立空间直角坐标系. ∵E ,F ,G ,H 分别为侧棱中点,由立体几何知识可知,平面EFGH ∥底面ABCD , 从而这4个点的竖坐标都为P 的竖坐标的一半,也就是b . 由H 为DP 的中点,得H (0,0,b ).E 在底面ABCD 上的投影为AD 的中点, ∴E (a,0,b ).同理G (0,a ,b ).F 在坐标平面xOz 和yOz 上的投影分别为点E 和G ,故F 与E 的横坐标相同,都是a ,点F 与G 的纵坐标也同为a , 又F 的竖坐标为b ,故F (a ,a ,b ). 4.3.2 空间两点间的距离公式 1.B 2.C 3.A 4.A 5.C6.以点(12,-3,5)为球心,半径长为6的球7.解:由题意设A (0,y,0),则(y -1)2+4=5,得y =0或y =2, 故点A 的坐标为(0,0,0)或(0,2,0).8.直角 解析:因为|AB |2=9,|BC |2=9+36=45,|AC |2=36,所以|BC |2=|AB |2+|AC |2,所以△ABC 为直角三角形.9.87解析:|AB | =(x -1)2+(5-x -x -2)2+(2x -1-2+x )2=14⎝⎛⎭⎫x -872+57, 故当x =87时,|AB |取得最小值.10.解:(1)假设在y 轴上存在点M ,满足|MA |=|MB |. 设M (0,y,0),由|MA |=|MB |,可得 32+y 2+12=12+y 2+32.显然,此式对任意y ∈R 恒成立. ∴y 轴上所有点都满足关系|MA |=|MB |.(2)假设在y 轴上存在点M ,使△MAB 为等边三角形. 由(1)可知,y 轴上任一点都有|MA |=|MB |,∴只要满足|MA |=|AB |,就可以使得△MAB 是等边三角形. ∵|MA |=10+y 2,|AB |=(1-3)2+(0-0)2+(-3-1)2=20, ∴10+y 2=20,解得y =±10.故y 轴上存在点M ,使△MAB 为等边三角形,点M 的坐标为(0,10,0)或(0,-10,0).啤酒销售合同甲方: 乙方:双方经友好充分协商达成如下协议:一、甲方为乙方百威啤酒销售的独家供应商。