格物学 第二章 直线和圆的方程直线和圆方程的拓展与综合

与圆有关的最值问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点课后进阶单选题自测题答案-广东省等高一数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%

2025-06-25
与圆有关的最值问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点课后进阶单选题自测题答案-广东省等高一数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%
1、['向量的模', '平面向量坐标运算的综合应用', '向量的夹角', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知$$a, b, \boldsymbol{e}$$是平面向量$${{,}{e}}$$是单位向量.若非零向量$${{a}}$$与$${{e}}$$的夹角为$$\frac{\pi} {3}$$,向量$${{b}}$$满足$$\boldsymbol{b}^{2}-4 \boldsymbol{e} \cdot\boldsymbol{b}+3=0$$,则$$| a-b |$$的最小值是(

A

A.$$\sqrt3-1$$

B.$$\sqrt3+1$$

C.$${{2}}$$

D.$${{2}{−}{\sqrt {3}}}$$

2、['直线系方程', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%设$${{m}{∈}{R}{,}}$$过定点$${{A}}$$的动直线$$x+m y=0$$和过定点$${{B}}$$的动直线$$m x-y-m+3=0$$交于点$$P ( x, ~ y )$$(点$${{P}}$$与点$${{A}{,}{B}}$$不重合),则$${{△}{P}{A}{B}}$$的面积的最大值是(

C

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

B.$${{5}}$$

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

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

3、['直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率60.0%在圆$$x^{2}+y^{2}+2 x-4 y=0$$内,过点$$( 0, \ 1 )$$的最短弦所在直线的倾斜角是(

B

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

B.$$\frac{\pi} {4}$$

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

D.$$\frac{3 \pi} {4}$$

4、['与圆有关的最值问题']

正确率40.0%一条光线从点$$P (-1, ~ 2 )$$射出,经$${{x}}$$轴反射后与圆$${{C}}$$:$$( x-2 )^{2}+( y-3 )^{2}=1$$相切于点$${{Q}{,}}$$则光线从点$${{P}}$$到点$${{Q}}$$所经过的路程的长度为(

B

A.$${\sqrt {{3}{4}}}$$

B.$${\sqrt {{3}{3}}}$$

C.$${\sqrt {{1}{0}}}$$

D.$${{3}}$$

5、['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40.0%若点$${{P}}$$在曲线$$x^{2}+y^{2}=| x |+| y |$$上运动,则点$${{P}}$$到直线$$x+y+2=0$$的距离的最大值为$${{(}{)}}$$

A

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

B.$${{2}}$$

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

D.$${{4}}$$

6、['函数奇偶性的应用', '函数的对称性', '函数单调性的判断', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%定义在$${{R}}$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$对任意$$x_{1}, ~ x_{2} ~ ( x_{1} \neq x_{2} )$$都有$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 0,$$函数$$f \ ( \ x-1 )$$的图象关于$$( {\bf1}, \enspace0 )$$成中心对称,如果实数$${{m}{,}{n}}$$满足不等式$$f ~ ( m^{2}-6 m+2 1 ) ~+f ~ ( n^{2}-8 n ) ~ < 0$$,那么$${{m}^{2}{+}{{n}^{2}}}$$的取值范围是(

A

A.$$( 9, \ 4 9 )$$

B.$$( 1 3, \ 4 9 )$$

C.$$( 9, \ 2 5 )$$

D.$$( \ 3, \ 7 )$$

7、['点到直线的距离', '直线和圆相切', '圆中的对称问题', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%在平面直角坐标系$${{x}{O}{y}}$$中,圆$${{C}}$$经过点$$( \mathbf{0}, \ \mathbf{1} ) \, \ \ ( \mathbf{0}, \ \mathbf{3} )$$,且与$${{x}}$$轴正半轴相切,若圆$${{C}}$$上存在点$${{M}}$$,使得直线$${{O}{M}}$$与直线$$y=k x ~ ( \ k > 0 )$$关于$${{y}}$$轴对称,则$${{k}}$$的最小值为

D

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

B.$${\sqrt {3}}$$

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

D.$${{4}{\sqrt {3}}}$$

8、['直线和圆相切', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知平面上三点$$( 0, 4 ), ~ ( 4, 0 ), ~ ( 4, 4 )$$构成的三角形及其内部即为区域$${{D}}$$,过$${{D}}$$中的任意一点$${{M}}$$作圆$$x^{2}+y^{2}=1$$的两条切线,切点分别为$$A, ~ B, ~ O$$为坐标原点,则当$${{∠}{A}{O}{M}}$$最小时,$$| \overrightarrow{M O} |=\alpha$$

B

A.$$\sqrt{2}-1$$

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

C.$${{2}{\sqrt {2}}{−}{1}}$$

D.$${{4}{\sqrt {2}}{−}{1}}$$

9、['两点间的距离', '圆的一般方程', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知实数$${{x}{,}{y}}$$满足方程$$x^{2}+y^{2}-8 x+1 5=0$$,则$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}}$$最大值为(

D

A.$${{3}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{9}}$$

D.$${{2}{5}}$$

10、['直线与圆的方程的应用', '直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率60.0%已知圆$$C : x^{2}+y^{2}=4$$,直线$$l : y=k x+m$$,当$${{k}}$$变化时,$${{l}}$$截得圆$${{C}}$$弦长的最小值为$${{2}}$$,则$${{m}{=}}$$(

C

A.$${{±}{2}}$$

B.$${{±}{\sqrt {2}}}$$

C.$${{±}{\sqrt {3}}}$$

D.$${{±}{\sqrt {5}}}$$

1. 解析:

设向量 $$e$$ 沿 x 轴正方向,则 $$a$$ 与 $$e$$ 的夹角为 $$\frac{\pi}{3}$$,可表示为 $$a = |a|(\cos\frac{\pi}{3}, \sin\frac{\pi}{3})$$。由 $$b^2 - 4e \cdot b + 3 = 0$$,得 $$|b|^2 - 4b_x + 3 = 0$$。设 $$b = (x, y)$$,则 $$x^2 + y^2 - 4x + 3 = 0$$,即 $$(x-2)^2 + y^2 = 1$$,表示 $$b$$ 的终点在以 $$(2,0)$$ 为圆心、半径为 1 的圆上。

$$|a - b|$$ 的最小值为圆心 $$(2,0)$$ 到直线 $$a$$ 的距离减去半径。直线 $$a$$ 的斜率为 $$\tan\frac{\pi}{3} = \sqrt{3}$$,方程为 $$y = \sqrt{3}x$$。圆心到直线的距离为 $$\frac{|\sqrt{3} \cdot 2 - 0|}{\sqrt{1 + 3}} = \sqrt{3}$$,减去半径 1 得 $$\sqrt{3} - 1$$。

答案:A

2. 解析:

直线 $$x + m y = 0$$ 过定点 $$A(0,0)$$。直线 $$m x - y - m + 3 = 0$$ 可改写为 $$m(x-1) - y + 3 = 0$$,过定点 $$B(1,3)$$。

两直线交点 $$P$$ 满足 $$x + m y = 0$$ 和 $$m x - y - m + 3 = 0$$。消去 $$m$$ 得 $$x^2 + (y-1.5)^2 = 2.25$$,即 $$P$$ 的轨迹是以 $$(0,1.5)$$ 为圆心、半径为 1.5 的圆。

$$△PAB$$ 的面积最大值为 $$\frac{1}{2} \cdot AB \cdot r$$,其中 $$AB = \sqrt{1^2 + 3^2} = \sqrt{10}$$,$$r$$ 为 $$P$$ 到 $$AB$$ 的最大距离,即半径 1.5。但实际计算发现当 $$P$$ 与圆心连线垂直于 $$AB$$ 时,面积最大为 5。

答案:B

3. 解析:

圆方程为 $$(x+1)^2 + (y-2)^2 = 5$$,圆心 $$C(-1,2)$$。过点 $$(0,1)$$ 的最短弦垂直于 $$CP$$,其中 $$CP$$ 的斜率为 $$\frac{2-1}{-1-0} = -1$$,故弦的斜率为 1,倾斜角为 $$\frac{\pi}{4}$$。

答案:B

4. 解析:

点 $$P(-1,2)$$ 关于 x 轴的对称点为 $$P'(-1,-2)$$。光线反射后与圆 $$C$$ 相切,路径为 $$P'$$ 到圆的切线长。圆心 $$C(2,3)$$,半径 1。

$$P'C = \sqrt{(2+1)^2 + (3+2)^2} = \sqrt{34}$$,切线长为 $$\sqrt{34 - 1} = \sqrt{33}$$。

答案:B

5. 解析:

曲线 $$x^2 + y^2 = |x| + |y|$$ 关于坐标轴对称,考虑第一象限部分为 $$x^2 + y^2 = x + y$$,即 $$(x-0.5)^2 + (y-0.5)^2 = 0.5$$,半径为 $$\frac{\sqrt{2}}{2}$$。

圆心 $$(0.5,0.5)$$ 到直线 $$x + y + 2 = 0$$ 的距离为 $$\frac{|0.5 + 0.5 + 2|}{\sqrt{2}} = \frac{3}{\sqrt{2}}$$,加上半径得 $$\frac{3}{\sqrt{2}} + \frac{\sqrt{2}}{2} = 2\sqrt{2}$$。

答案:A

6. 解析:

由条件知 $$f(x)$$ 为增函数,且 $$f(x-1)$$ 关于 $$(1,0)$$ 对称,故 $$f(x)$$ 关于 $$(0,0)$$ 对称,为奇函数。

不等式 $$f(m^2-6m+21) + f(n^2-8n) < 0$$ 即 $$f(m^2-6m+21) < -f(n^2-8n) = f(-n^2+8n)$$,由单调性得 $$m^2-6m+21 < -n^2+8n$$。

整理得 $$(m-3)^2 + (n-4)^2 < 4$$,表示以 $$(3,4)$$ 为圆心、半径为 2 的圆内点。$$m^2 + n^2$$ 表示点到原点的距离平方,范围为 $$(5, 49)$$,但结合 $$(m-3)^2 + (n-4)^2 < 4$$,实际范围为 $$(13, 49)$$。

答案:B

7. 解析:

圆 $$C$$ 经过 $$(0,1)$$ 和 $$(0,3)$$,且与 x 轴正半轴相切,设圆心 $$(a,2)$$,半径为 $$a$$。由距离条件得 $$\sqrt{a^2 + 1} = a$$,解得 $$a = \frac{1}{2}$$,但矛盾。重新推导得圆心 $$(2,2)$$,半径 2。

直线 $$OM$$ 与 $$y = kx$$ 关于 y 轴对称,故 $$OM$$ 的斜率为 $$-k$$。圆上存在点 $$M$$ 使 $$OM$$ 斜率为 $$-k$$,需 $$-k$$ 在切线斜率范围内。切线斜率为 $$\pm \frac{2\sqrt{3}}{3}$$,故 $$k \geq \frac{2\sqrt{3}}{3}$$。

答案:A

8. 解析:

区域 $$D$$ 为以 $$(0,4)$$、$$(4,0)$$、$$(4,4)$$ 为顶点的三角形。当 $$M$$ 在 $$(4,0)$$ 时,$$|MO| = 4$$,但需最小化 $$∠AOM$$,即最大化 $$\cos∠AOM = \frac{1}{|MO|}$$,故 $$|MO|$$ 最小为 $$4\sqrt{2} - 1$$。

答案:D

9. 解析:

方程 $$x^2 + y^2 - 8x + 15 = 0$$ 可化为 $$(x-4)^2 + y^2 = 1$$,表示圆心 $$(4,0)$$、半径 1 的圆。

$$x^2 + y^2$$ 表示点到原点的距离平方,最大值为圆心到原点的距离加半径的平方:$$(4 + 1)^2 = 25$$。

答案:D

10. 解析:

圆 $$C$$ 的半径为 2,弦长最小值为 2 时,弦心距最大为 $$\sqrt{4 - 1} = \sqrt{3}$$。直线 $$l: y = kx + m$$ 的弦心距为 $$\frac{|m|}{\sqrt{1 + k^2}}$$,其最大值为 $$\sqrt{3}$$,当 $$k = 0$$ 时 $$\frac{|m|}{1} = \sqrt{3}$$,故 $$m = \pm \sqrt{3}$$。

答案:C

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