2019屆江蘇省高考數(shù)學二輪專題復習與策略訓練第1部分專題5第16講高考中的圓(含解析)_第1頁
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文檔簡介

第16講高考取的圓題型一|直線與圓及圓與圓(2019·江蘇高考)如圖16-1,在平面直角坐標系xOy中,已知以M為圓心的圓M:x2+y2-12x-14y+60=0及其上一點A(2,4).圖16-1(1)設圓N與x軸相切,與圓M外切,且圓心N在直線x=6上,求圓N的標準方程;(2)設平行于OA的直線l與圓M訂交于B,C兩點,且BC=OA,求直線l的方程;→→→+TP=TQ,務實數(shù)t(3)設點T(t,0)知足:存在圓M上的兩點P和Q,使得TA的取值范圍.圓N與圓M外切0―→寫出圓N的方程0――→求出y[解題指導](1)設圓心N(6,y)圓N與x軸相切l(wèi)∥OA―→設l的方程―→弦心距、半弦長、半徑間的關系―→求l的方程(3)設

P,Q的坐標

成立

P,Q坐標間的關系

等價轉(zhuǎn)變――→圓與圓的地點關系[解]圓M的標準方程為(x-6)2+(y-7)2=25,所以圓心M(6,7),半徑為5.(1)由圓心N在直線x=6上,可設N(6,y0).因為圓N與x軸相切,與圓M外切,所以0<y0<7,圓N的半徑為y0,進而7-y0=5+y0,解得y0=1.3分所以,圓N的標準方程為(x-6)2+(y-1)2=1.4分(2)因為直線l∥OA,4-0所以直線l的斜率為=2.5分2-0設直線l的方程為y=2x+m,即2x-y+m=0,則圓心M到直線l的距離d=|2×6-7+m||m+5|=.7分55因為BC=OA=22+42=25,2BC2而MC=d+2,m+52所以25=+5,解得m=5或m=-15.9分2故直線l的方程為2x-y+5=0或2x-y-15=0.10分(3)設P(x1,y1),Q(x2,y2).→→→因為A(2,4),T(t,0),TA+TP=TQ,x2=x1+2-t,所以①11分y=y(tǒng)+4.21因為點Q在圓M上,所以(x2-6)2+(y2-7)2=25.②12分將①代入②,得(x1-t-4)2+(y1-3)2=25.13分于是點P(x1,y1)既在圓M上,又在圓[x-(t+4)]2+(y-3)2=25上,進而圓(x-6)2+(y-7)2=25與圓[x-(t+4)]2+(y-3)2=25有公共點,所以5-5≤[t+4-6]2+3-72≤5+5,14分解得2-221≤t≤2+221.所以,實數(shù)t的取值范圍是[2-221,2+221].16分【名師評論】此題波及知識面較廣,既考察了直線與直線的地點關系,也考查了直線與圓及圓與圓的地點關系,求解的重點是充分利用上述關系成立數(shù)目關系,注意等價轉(zhuǎn)變思想的應用.1.在平面直角坐標系xOy中,已知圓M經(jīng)過點A(1,0),B(3,0),C(0,1).(1)求圓M的方程;→→(2)若直線l:mx-2y-(2m+1)=0與圓M交于點P,Q,且MP·MQ=0,務實數(shù)m的值.[解](1)法一:設圓M的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,D+F+1=0,則3D+F+9=0,5分E+F+1=0,D=-4,解得E=-4,F(xiàn)=3.所以圓M的方程x2+y2-4x-4y+3=0.8分法二:線段AC的垂直均分線的方程為y=x,線段AB的垂直均分線的方程為x=2,y=x,由解得M(2,2).5分x=2,所以圓M的半徑r=AM=5,所以圓M的方程為(x-2)2+(y-2)2=5.8分→→π(2)因為MP·MQ=0,所以∠PMQ=2.10又由(1)得MP=MQ=r=5,所以點M到直線l的距離d=2.14分|2m-4-2m-1|10由點到直線的距離公式可知,2=2,解得m=±6.16分m+42.(2019·江蘇高考)如圖16-2,在平面直角坐標系xOy中,點A(0,3),直線l:y=2x-4.設圓C的半徑為1,圓心在l上.圖16-2(1)若圓心C也在直線y=x-1上,過點A作圓C的切線,求切線的方程;(2)若圓C上存在點M,使MA=2MO,求圓心C的橫坐標a的取值范圍.[解](1)由題設,圓心C是直線y=2x-4和y=x-1的交點,解得點C(3,2),于是切線的斜率必存在.設過A(0,3)的圓C的切線方程為y=kx+3.3分|3k+1|=1,解得k=0或k=-3由題意,得24,k+1故所求切線方程為y=3或3x+4y-12=0.6分(2)因為圓心在直線y=2x-4上,所以圓C的方程為(x-a)2+[y-2(a-2)]2=1.設點M(x,y),因為MA=2MO,10分所以x2+y-32=2x2+y2,化簡得x2+y2+2y-3=0,即x2+(y+1)2=4,所以點M在以D(0,-1)為圓心,2為半徑的圓上.由題意,點M(x,y)在圓C上,所以圓C與圓D有公共點,則-≤≤+,即1≤2-32≤3.|21|CD21a+2a整理,得-8≤5a2-12a≤0.14分由5a2-12a+8≥0,得a∈R;212由5a-12a≤0,得0≤a≤5.12所以點C的橫坐標a的取值范圍為0,5.16分題型二|與圓相關的函數(shù)建模問題(2019·江蘇高考)如圖16-3,為保護河上古橋OA,規(guī)劃建一座新橋BC,同時建立一個圓形保護區(qū).規(guī)劃要求:新橋BC與河岸AB垂直;保護區(qū)的界限為圓心M在線段OA上并與BC相切的圓,且古橋兩頭O和A到該圓上隨意一點的距離均許多于80m.經(jīng)丈量,點A位于點O正北方向60m處,點C4位于點O正東方向170m處(OC為河岸),tan∠BCO=3.圖16-3(1)求新橋BC的長;(2)當OM多長時,圓形保護區(qū)的面積最大?[解題指導](1)成立平面直角坐標系―→求AB,BC的斜率―→求點B及BC的長設OM=d,圓的半徑為r―→用d表示r―→成立對于d的不等式組―→求d的范圍[解]法一:(1)如圖(1),以O為坐標原點,OC所在直線為x軸,成立平面直角坐標系xOy.(1)由條件知A(0,60),C(170,0),4直線BC的斜率kBC=-tan∠BCO=-3.3又因為AB⊥BC,所以直線AB的斜率kAB=4.4分設點B的坐標為(a,b),則kBC=b-0=-4,①a-1703b-603kAB==.②a-04聯(lián)立①②解得a=80,b=120.6分所以BC=170-802+0-1202=150.所以新橋BC的長是150m.8分(2)設保護區(qū)的界限圓M的半徑為rm,OM=dm(0≤d≤60).4由條件知,直線BC的方程為y=-3(x-170),即4x+3y-680=0.10分|3d-680|因為圓M與直線BC相切,故點M(0,d)到直線BC的距離是r,即r=42+32680-3d=.12分5因為O和A到圓M上隨意一點的距離均許多于80m,680-3dr-d≥80,5-d≥80,所以即r-60-d≥80,680-3d5-60-d≥80.解得10≤d≤35.14分680-3d故當d=10時,r=最大,即圓面積最大.5所以當OM=10m時,圓形保護區(qū)的面積最大.16分法二:(2)(1)如圖(2),延伸OA,CB交于點F.因為tan∠FCO=4,3所以sin∠FCO=4,53cos∠FCO=5.2分因為OA=60,OC=170,680OC850500所以OF=OCtan∠FCO=3,CF=cos∠FCO=3,進而AF=OF-OA=3.分4因為OA⊥OC,所以cos∠AFB=sin∠FCO=5.又因為AB⊥BC,所以BF=AFcos∠AFB=4003,進而BC=CF-BF=150.所以新橋BC的長是150m.8分(2)設保護區(qū)的界限圓M與BC的切點為D,連接MD,則MD⊥BC,且MD是圓M的半徑,并設MD=rm,OM=dm(0≤d≤60).因為OA⊥OC,所以sin∠CFO=cos∠FCO.故由(1)知sin∠CFO=MD=MD=r=3,MFOF-OM68053-d所以r=680-3d5.12分因為O和A到圓M上隨意一點的距離均許多于80m,r-d≥80,680-3d-d≥80,5所以即r-60-d≥80,680-3d-60-d≥80,5解得10≤d≤35.14分故當d=10時,r=680-3d5最大,即圓面積最大.所以當OM=10m時,圓形保護區(qū)的面積最大.16分【名師評論】此題以直線、圓的知識為載體,與實質(zhì)生活問題相聯(lián)合,重在考察成立數(shù)學模型及運用已知的數(shù)學知識解決實質(zhì)問題的能力,求解的重點是如何把實質(zhì)問題數(shù)學模型化.1.一條形如斜L型的鐵路線MON在經(jīng)過某城市O時轉(zhuǎn)彎而改變方向,測得tan∠MON=-3,因市內(nèi)禁止建站,故考慮在郊區(qū)A,B處罰別建設東車站與北車站,此中東車站A建于鐵路OM上,且OA=6km,北車站B建于鐵路ON上,同時在兩站之間建設一條貨運公路,使直線AB經(jīng)過貨物中轉(zhuǎn)站Q,已知Q站與鐵路線OM,ON的垂直距離分別為2km,710km.5現(xiàn)以點O為坐標原點,射線OM為x軸的正半軸,成立如圖16-4所示的直角坐標系.圖16-4(1)若一貨運汽車以362km/h的速度從車站A開往車站B,不計途中裝卸貨物時間,則需多長時間?(2)若在中轉(zhuǎn)站Q的正北方向6km有一個工廠P,為了節(jié)儉開銷,產(chǎn)品不經(jīng)中轉(zhuǎn)站而運至公路上C處,讓貨車直接運走,試確立點C的最正確地點.[解](1)由已知得A(6,0),直線ON的方程為y=-3x,|3x0+2|710設Q(x0,2)(x0>0),由10=5及x0>0得x0=4,∴Q(4,2).5分∴直線AQ的方程為y=-(x-6),即x+y-6=0,y=-3x,x=-3,即B(-3,9),由得x+y-6=0,y=9,∴AB=-3-62+92=92,進而t=92=1h.3624即貨運汽車需要15分鐘時間.8分(2)點P到直線AB的垂直距離近來,則垂足為C.由(1)知直線AB的方程為x+y-6=0,12分∵P(4,8),則直線PC的方程為x-y+4=0,x=1,聯(lián)立上述兩式得即點C的坐標為(1,5).16分y=5,2.(2019·南京鹽城二模)如圖16-5,某城市有一塊半徑為1(單位:百米)的圓形景觀,圓心為C,有兩條與圓形景觀相切且相互垂直的道路.最先規(guī)劃在拐角處(圖中暗影部分)只有一塊綠化地,以后有眾多市民建議在綠化地上建一條小道,便于市民快捷地來回兩條道路.規(guī)劃部門采用了此建議,決定在綠化地中增建一條與圓C相切的小道AB.圖16-5問:A,B兩點應選在哪處可使得小道AB最短?[解]如圖,分別由兩條道路所在直線成立直角坐標系xOy.設A(a,0),B(0,b)(0<a<1,0<b<1),xy則直線AB的方程為a+b=1,即bx+ay-ab=0.因為

AB與圓

C相切,所以

|b+a-ab|=1.b2+a2化簡得

ab-2(a+b)+2=0,即

ab=2(a+b)-2.

5分所以

AB=

a2+b2=

a+b

2-2ab=a

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