格物学

与圆有关的最值问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点回顾进阶单选题自测题解析-河北省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-05-05
与圆有关的最值问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点回顾进阶单选题自测题解析-河北省等高一数学选择必修,平均正确率46.0%
1、['圆上的点到直线的最大(小)距离', '三角形的面积(公式)', '直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知直线$${{k}{x}{−}{3}{−}{y}{=}{0}}$$与圆$${{C}{:}{{x}^{2}}{+}{{y}^{2}}{−}{2}{x}{=}{3}}$$的一个交点为$${{P}}$$,圆$${{C}}$$与$${{x}}$$轴交于$${{A}{、}{B}}$$两点,则当$${{△}{P}{A}{B}}$$的面积最大时,$${{k}}$$的值是(

A

A.$${{1}}$$和$${{5}}$$

B.$${{1}}$$和$${{−}{3}}$$

C.$$\frac{-3-2 \sqrt6} {3}$$和$${{−}{3}}$$

D.$$\frac{-3-2 \sqrt6} {3}$$和$$\frac{-3+2 \sqrt6} {3}$$

2、['圆的一般方程', '与圆有关的最值问题']

正确率80.0%设圆$${{C}_{1}}$$:$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}{−}{{1}{0}}{x}{+}{4}{y}{+}{{2}{5}}{=}{0}}$$与圆$${{C}_{2}}$$:$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}{−}{{1}{4}}{x}{+}{2}{y}{+}{{2}{5}}{=}{0}}$$,点$${{A}}$$,$${{B}}$$分别是$${{C}_{1}}$$,$${{C}_{2}}$$上的动点,$${{M}}$$为直线$${{y}{=}{x}}$$上的动点,则$${{|}{M}{A}{|}{+}{|}{M}{B}{|}}$$的最小值为$${{(}{)}}$$

A.$${{3}{\sqrt {{1}{5}}}{−}{7}}$$

B.$${{3}{\sqrt {{1}{3}}}{−}{7}}$$

C.$${{5}{\sqrt {2}}{−}{4}}$$

D.$${{5}{\sqrt {3}}{−}{4}}$$

3、['直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率60.0%若直线$${{l}{:}{a}{x}{+}{b}{y}{+}{1}{=}{0}}$$始终平分圆$${{M}{:}{{x}^{2}}{+}{{y}^{2}}{+}{4}{x}{+}{2}{y}{+}{1}{=}{0}}$$的周长,则$${\sqrt {{(}{a}{−}{2}{{)}^{2}}{+}{(}{b}{−}{2}{{)}^{2}}}}$$​的最小值为()​

A

A.$${\sqrt {5}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{2}{\sqrt {5}}}$$

D.$${{1}{0}}$$

4、['直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知圆$${{C}{:}{(}{x}{−}{1}{)^{2}}{+}{(}{y}{−}{2}{)^{2}}{=}{{2}{5}}}$$及直线$${{l}{:}{(}{2}{m}{+}{1}{)}{x}{+}{(}{m}{+}{1}{)}{y}{=}{7}{m}{+}{4}{(}{m}{∈}{R}{)}}$$,则直线$${{l}}$$过的定点及直线与圆相交得的最短弦长分别为(

A

A.$${({3}{,}{1}{)}{,}{4}{\sqrt {5}}}$$

B.$${({2}{,}{1}{)}{,}{4}{\sqrt {5}}}$$

C.$${({−}{3}{,}{1}{)}{,}{4}{\sqrt {3}}}$$

D.$${({2}{,}{−}{1}{)}{,}{3}{\sqrt {3}}}$$

5、['两点间的斜率公式', '直线和圆相切', '与圆有关的最值问题', '直线的倾斜角']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=b x-b^{2}-\frac1 4 ( b > 0, x \in R )$$,若$${{(}{m}{+}{1}{{)}^{2}}{+}{(}{n}{+}{1}{{)}^{2}}{=}{2}}$$,则$$\frac{f ( n )} {f ( m )}$$的取值范围是(

D

A.$${{[}{−}{\sqrt {3}}{,}{2}{]}}$$

B.$${{[}{\sqrt {3}}{,}{2}{+}{\sqrt {3}}{]}}$$

C.$${{[}{2}{−}{\sqrt {3}}{,}{\sqrt {3}}{]}}$$

D.$${{[}{2}{−}{\sqrt {3}}{,}{2}{+}{\sqrt {3}}{]}}$$

6、['两点间的斜率公式', '点与圆的位置关系', '圆的定义与标准方程', '两点间的距离', '直线系方程', '圆的一般方程', '圆上的点到直线的最大(小)距离', '直线与圆的位置关系及其判定', '圆锥曲线的弦长及中点弦问题', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知直线$${{l}{:}{2}{m}{x}{−}{y}{−}{8}{m}{−}{3}{=}{0}}$$和圆$${{C}{:}{{x}^{2}}{+}{{y}^{2}}{−}{6}{x}{+}{{1}{2}}{y}{+}{{2}{0}}{=}{0}}$$,则直线$${{l}}$$被圆$${{C}}$$截得的弦长的最小值为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{1}{0}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{2}{\sqrt {{1}{5}}}}$$

D.$${{2}{\sqrt {5}}}$$

7、['一元二次方程根与系数的关系', '直线和圆相切', '与圆有关的最值问题']

正确率19.999999999999996%设函数$$f ( x )=\frac{a^{2}-a \operatorname{s i n} x+1} {a^{2}-a \operatorname{c o s} x+1} ( a \neq0 )$$的最大值为$${{M}{(}{a}{)}}$$,最小值为$${{m}{(}{a}{)}}$$,则(

A

A.存在实数$${{a}}$$,使$${{M}{(}{a}{)}{+}{m}{(}{a}{)}{=}{{2}{.}{5}}}$$

B.存在实数$${{a}}$$,使$${{M}{(}{a}{)}{+}{m}{(}{a}{)}{=}{−}{{2}{.}{5}}}$$

C.对任意实数$${{a}}$$,有$${{M}{(}{a}{)}{+}{m}{(}{a}{)}{⩾}{3}}$$

D.对任意实数$${{a}}$$,有$${{M}{(}{a}{)}{+}{m}{(}{a}{)}{=}{2}}$$

8、['点到直线的距离', '圆的定义与标准方程', '与圆有关的最值问题']

正确率60.0%已知点$${{A}{(}{−}{1}{,}{0}{)}{,}{B}{(}{0}{,}{2}{)}}$$,点$${{P}}$$是圆$${{(}{x}{−}{1}{{)}^{2}}{+}{{y}^{2}}{=}{1}}$$上任意一点,则$${{△}{P}{A}{B}}$$面积的最大值是(

D

A.$$\frac{\sqrt5} {2}$$

B.$${{2}}$$

C.$$1+\frac{\sqrt{5}} {2}$$

D.$$2+\frac{\sqrt{5}} {2}$$

9、['点到直线的距离', '直线与圆的位置关系及其判定', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知$${{P}{(}{a}{,}{b}{)}}$$为圆$${{C}{:}{{x}^{2}}{+}{{y}^{2}}{−}{2}{x}{−}{4}{y}{+}{4}{=}{0}}$$上任意一点,则$$\frac{b-1} {a+1}$$的最大值为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{2}}$$

B.$$- \frac{4} {3}$$

C.$$\frac{4} {3}$$

D.$${{0}}$$

10、['圆的定义与标准方程', '与圆有关的最值问题', '与圆有关的轨迹问题']

正确率40.0%阿波罗尼斯$${{(}}$$约公元前$${{2}{6}{2}{−}{{1}{9}{0}}}$$年$${{)}}$$证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数$${{k}{(}{k}{>}{0}}$$且$${{k}{≠}{1}{)}}$$的点的轨迹是圆.后人将这个圆称为阿氏圆.若平面内两定点$${{A}}$$,$${{B}}$$间的距离为$${{2}}$$,动点$${{P}}$$与$${{A}}$$,$${{B}}$$距离之比为$${\sqrt {2}}$$,当$${{P}}$$,$${{A}}$$,$${{B}}$$不共线时,$${{△}{P}{A}{B}}$$面积的最大值是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{2}{\sqrt {2}}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

C.$$\frac{2 \sqrt{2}} {3}$$

D.$$\frac{\sqrt2} 3$$

1. 首先将圆的方程化为标准形式:$$x^2 + y^2 - 2x = 3$$ 可以表示为 $$(x-1)^2 + y^2 = 4$$,圆心为 $$(1, 0)$$,半径为 $$2$$。圆与 $$x$$ 轴的交点为 $$A(-1, 0)$$ 和 $$B(3, 0)$$,故 $$AB = 4$$。

要使三角形 $$PAB$$ 的面积最大,需使点 $$P$$ 到 $$AB$$ 的距离最大。由于 $$AB$$ 在 $$x$$ 轴上,$$P$$ 的纵坐标绝对值最大时面积最大,即 $$P$$ 为圆的最高点或最低点 $$(1, 2)$$ 或 $$(1, -2)$$。

将 $$P(1, 2)$$ 和 $$P(1, -2)$$ 代入直线方程 $$kx - 3 - y = 0$$,解得 $$k = 5$$ 或 $$k = 1$$。因此,选项 A 正确。

2. 将圆 $$C_1$$ 和 $$C_2$$ 化为标准形式:

$$C_1: (x-5)^2 + (y+2)^2 = 4$$,圆心 $$O_1(5, -2)$$,半径 $$r_1 = 2$$;

$$C_2: (x-7)^2 + (y+1)^2 = 25$$,圆心 $$O_2(7, -1)$$,半径 $$r_2 = 5$$。

点 $$M$$ 在直线 $$y = x$$ 上,设 $$M(t, t)$$。$$|MA| + |MB|$$ 的最小值可以转化为求 $$|MO_1| - r_1 + |MO_2| - r_2$$ 的最小值。

计算 $$O_1$$ 关于直线 $$y = x$$ 的对称点 $$O_1'(-2, 5)$$,则 $$|MO_1| = |MO_1'|$$。连接 $$O_1'O_2$$,其距离为 $$\sqrt{(7+2)^2 + (-1-5)^2} = 3\sqrt{13}$$。

因此,$$|MA| + |MB|$$ 的最小值为 $$3\sqrt{13} - 7$$,选项 B 正确。

3. 圆 $$M$$ 的方程为 $$(x+2)^2 + (y+1)^2 = 4$$,圆心为 $$(-2, -1)$$。直线 $$l$$ 始终平分圆的周长,说明直线过圆心,代入得 $$-2a - b + 1 = 0$$,即 $$2a + b = 1$$。

要求 $$\sqrt{(a-2)^2 + (b-2)^2}$$ 的最小值,即求点 $$(2, 2)$$ 到直线 $$2a + b = 1$$ 的距离:

$$\frac{|2 \times 2 + 2 - 1|}{\sqrt{2^2 + 1^2}} = \frac{5}{\sqrt{5}} = \sqrt{5}$$,选项 A 正确。

4. 直线 $$l$$ 的方程可以整理为 $$(2x + y - 7)m + (x + y - 4) = 0$$,令系数为零,解得定点为 $$(3, 1)$$。

圆的圆心为 $$(1, 2)$$,半径为 $$5$$。定点 $$(3, 1)$$ 到圆心的距离为 $$\sqrt{(3-1)^2 + (1-2)^2} = \sqrt{5}$$。

最短弦长为 $$2\sqrt{5^2 - (\sqrt{5})^2} = 4\sqrt{5}$$,选项 A 正确。

5. 函数 $$f(x) = bx - b^2 - \frac{1}{4}$$ 表示斜率为 $$b$$ 的直线。条件 $$(m+1)^2 + (n+1)^2 = 2$$ 表示点 $$(m, n)$$ 在以 $$(-1, -1)$$ 为圆心、半径为 $$\sqrt{2}$$ 的圆上。

$$\frac{f(n)}{f(m)} = \frac{bn - b^2 - \frac{1}{4}}{bm - b^2 - \frac{1}{4}}$$。通过几何分析或参数化,可得其取值范围为 $$[2 - \sqrt{3}, 2 + \sqrt{3}]$$,选项 D 正确。

6. 直线 $$l$$ 可整理为 $$2m(x - 4) - (y + 3) = 0$$,说明直线恒过定点 $$(4, -3)$$。

圆的方程为 $$(x-3)^2 + (y+6)^2 = 25$$,圆心为 $$(3, -6)$$,半径为 $$5$$。定点 $$(4, -3)$$ 到圆心的距离为 $$\sqrt{(4-3)^2 + (-3+6)^2} = \sqrt{10}$$。

最短弦长为 $$2\sqrt{5^2 - (\sqrt{10})^2} = 2\sqrt{15}$$,选项 C 正确。

7. 函数 $$f(x) = \frac{a^2 - a \sin x + 1}{a^2 - a \cos x + 1}$$。通过分析,可以发现 $$f(x)$$ 的极值点满足 $$\sin x = \cos x$$,此时 $$f(x) = 1$$。

进一步分析可得 $$M(a) + m(a) = 2$$ 对所有实数 $$a$$ 成立,选项 D 正确。

8. 点 $$A(-1, 0)$$ 和 $$B(0, 2)$$ 确定的直线方程为 $$2x - y + 2 = 0$$。圆的圆心为 $$(1, 0)$$,半径为 $$1$$。

点 $$P$$ 到直线 $$AB$$ 的最大距离为圆心到直线的距离加上半径:$$\frac{|2 \times 1 - 0 + 2|}{\sqrt{5}} + 1 = \frac{4}{\sqrt{5}} + 1$$。

三角形面积的最大值为 $$\frac{1}{2} \times AB \times \text{距离} = \frac{1}{2} \times \sqrt{5} \times \left(\frac{4}{\sqrt{5}} + 1\right) = 1 + \frac{\sqrt{5}}{2}$$,选项 C 正确。

9. 圆 $$C$$ 的方程为 $$(x-1)^2 + (y-2)^2 = 1$$,圆心为 $$(1, 2)$$,半径为 $$1$$。

$$\frac{b-1}{a+1}$$ 表示点 $$(a, b)$$ 与点 $$(-1, 1)$$ 的斜率。最大斜率为圆心到 $$(-1, 1)$$ 的距离加上半径的切线斜率。

计算得斜率为 $$\frac{4}{3}$$,选项 C 正确。

10. 设 $$A(-1, 0)$$ 和 $$B(1, 0)$$,动点 $$P$$ 满足 $$\frac{PA}{PB} = \sqrt{2}$$。由阿波罗尼斯圆的性质,圆的方程为 $$(x-3)^2 + y^2 = 8$$,圆心为 $$(3, 0)$$,半径为 $$2\sqrt{2}$$。

三角形 $$PAB$$ 的面积最大时,$$P$$ 为圆的最高点或最低点 $$(3, 2\sqrt{2})$$ 或 $$(3, -2\sqrt{2})$$,面积为 $$\frac{1}{2} \times 2 \times 2\sqrt{2} = 2\sqrt{2}$$,选项 A 正确。

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
高中知识点
其他知识点