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

直线中的对称问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点考前进阶选择题自测题答案-浙江省等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-09-26
直线中的对称问题-直线和圆方程的拓展与综合知识点考前进阶选择题自测题答案-浙江省等高一数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['直线中的对称问题', '两点间的距离', '平面向量加法、减法的坐标运算', '向量的模', '数量积的性质', '平面向量数乘的坐标运算', '向量坐标与向量的数量积']

正确率19.999999999999996%已知向量$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}}$$满足:$$| \overrightarrow{a} |=2, \; \; < \overrightarrow{a}, \; \; \overrightarrow{b} >=6 0^{\circ}$$,且$$\overrightarrow{c}=-\frac{1} {2} \overrightarrow{a}+t \overrightarrow{b} ( t \in R ) \; \;,$$则$$| \overrightarrow{c} |+| \overrightarrow{c}-\overrightarrow{a} |$$的最小值为(

A

A.$${\sqrt {{1}{3}}}$$

B.$${{4}}$$

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

D.$$\frac{9 \sqrt{3}} {4}$$

2、['直线中的对称问题']

正确率80.0%在空间直角坐标系中,点$$A ( 1, ~-2, ~ 3 )$$与点$$B (-1, ~-2, ~-3 )$$关于(

B

A.$${{x}}$$轴对称

B.$${{y}}$$轴对称

C.$${{z}}$$轴对称

D.原点对称

3、['直线中的对称问题']

正确率60.0%直线$$2 y-x+1=0$$关于直线$$y-x=0$$对称的直线方程是(

A

A.$$y-2 x-1=0$$

B.$$y+2 x-1=0$$

C.$$y+2 x+1=0$$

D.$$2 y+x+1=0$$

4、['直线中的对称问题', '平面上中点坐标公式', '两条直线垂直']

正确率60.0%点$$P ( 2, 5 )$$关于直线$$x+y=1$$的对称点的坐标是(

B

A.$$(-5,-2 )$$

B.$$(-4,-1 )$$

C.$$(-6,-3 )$$

D.$$(-4,-2 )$$

5、['直线中的对称问题', '圆的定义与标准方程', '圆中的对称问题']

正确率60.0%圆$$( x-1 )^{2}+( y+2 )^{2}=2$$关于直线$${{l}}$$:$$x+y-2=0$$对称的圆的方程为(

A

A.$$( x-4 )^{2}+( y-1 )^{2}=2$$

B.$$( x+4 )^{2}+( y+1 )^{2}=2$$

C.$$( x-4 )^{2}+( y+1 )^{2}=2$$

D.$$( x+4 )^{2}+( y-1 )^{2}=2$$

6、['直线中的对称问题', '直线和圆的数学文化问题']

正确率40.0%唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句是:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河.”诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在区域为$$x^{2}+y^{2} \leqslant1,$$若将军从点$$A ( 2, 0 )$$处出发,河岸线所在直线方程为$$x+y=3,$$并假定将军只要到达军营所在区域即回到军营,则“将军饮马”的最短总路程为(

A

A.$$\sqrt{1 0}-1$$

B.$${{2}{\sqrt {2}}{−}{1}}$$

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

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

7、['直线中的对称问题', '圆的定义与标准方程', '直线与圆相交', '圆中的对称问题']

正确率40.0%已知圆$${{C}}$$的圆心与点$$P (-2, 1 )$$关于直线$$y=x-1$$对称,直线$$3 x+4 y+1 6=0$$与圆$${{C}}$$相交于$${{A}}$$、$${{B}}$$两点,且$$| A B |=6$$,则圆$${{C}}$$的方程为(

A

A.$$( x-2 )^{2}+( y+3 )^{2}=1 3$$

B.$$( x+2 )^{2}+( y-3 )^{2}=1 8$$

C.$$( x+2 )^{2}+( y-3 )^{2}=1 3$$

D.$$( x-2 )^{2}+( y+3 )^{2}=1 8$$

8、['直线中的对称问题']

正确率80.0%在平面直角坐标系$${{x}{O}{y}}$$中,点$$( 3, 1 )$$关于直线$$x-y+1=0$$的对称点为$${{(}{)}}$$

A.$$( 4, 0 )$$

B.$$( 0, 4 )$$

C.$$( 2,-1 )$$

D.$$(-1, 2 )$$

9、['双曲线的离心率', '直线中的对称问题', '双曲线的渐近线', '双曲线的顶点、长轴、短轴、焦点、焦距']

正确率40.0%已知双曲线$$C_{\colon} \, \, \frac{x^{2}} {a^{2}}-\frac{y^{2}} {b^{2}}=1 ( a > 0, b > 0 )$$的一个焦点为$${{F}}$$.若$${{F}}$$关于双曲线$${{C}}$$的渐近线的对称点恰好在双曲线$${{C}}$$上,则双曲线$${{C}}$$的离心率为

B

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

B.$${\sqrt {5}}$$

C.$${\sqrt {6}}$$

D.$${\sqrt {7}}$$

10、['直线中的对称问题']

正确率80.0%已知点$$P ( 1, 2 )$$与直线$${{l}}$$:$$x+y+1=0$$,则点$${{P}}$$关于直线$${{l}}$$的对称点坐标为$${{(}{)}}$$

C

A.$$(-3,-1 )$$

B.$$( 2, 4 )$$

C.$$(-3,-2 )$$

D.$$(-5,-3 )$$

1. 已知向量$$\overrightarrow{a}$$、$$\overrightarrow{b}$$满足:$$|\overrightarrow{a}|=2$$,$$\langle \overrightarrow{a}, \overrightarrow{b} \rangle = 60^{\circ}$$,且$$\overrightarrow{c} = -\frac{1}{2} \overrightarrow{a} + t \overrightarrow{b} (t \in R)$$,则$$|\overrightarrow{c}| + |\overrightarrow{c} - \overrightarrow{a}|$$的最小值为( )。

设$$\overrightarrow{a} = (2, 0)$$,则$$\overrightarrow{b} = (|\overrightarrow{b}| \cos 60^{\circ}, |\overrightarrow{b}| \sin 60^{\circ}) = (\frac{1}{2} |\overrightarrow{b}|, \frac{\sqrt{3}}{2} |\overrightarrow{b}|)$$。令$$|\overrightarrow{b}| = 2$$简化计算,则$$\overrightarrow{b} = (1, \sqrt{3})$$。

$$\overrightarrow{c} = (-\frac{1}{2} \times 2 + t \times 1, 0 + t \times \sqrt{3}) = (-1 + t, \sqrt{3} t)$$。

$$\overrightarrow{c} - \overrightarrow{a} = (-1 + t - 2, \sqrt{3} t - 0) = (t - 3, \sqrt{3} t)$$。

$$|\overrightarrow{c}| = \sqrt{(t-1)^2 + 3t^2} = \sqrt{4t^2 - 2t + 1}$$。

$$|\overrightarrow{c} - \overrightarrow{a}| = \sqrt{(t-3)^2 + 3t^2} = \sqrt{4t^2 - 6t + 9}$$。

令$$f(t) = \sqrt{4t^2 - 2t + 1} + \sqrt{4t^2 - 6t + 9}$$。

求导或几何意义:点$$M(t)$$在直线$$y = \sqrt{3}x$$上,$$|\overrightarrow{c}|$$为M到点$$P(1, 0)$$距离,$$|\overrightarrow{c} - \overrightarrow{a}|$$为M到点$$Q(3, 0)$$距离。P、Q在x轴上,直线与x轴夹角60°。

作P关于直线的对称点P',则最小值为P'到Q的距离。P(1,0)关于直线$$y = \sqrt{3}x$$对称点P'坐标为$$(-\frac{1}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2})$$。

$$P'Q = \sqrt{(3 + \frac{1}{2})^2 + (0 - \frac{\sqrt{3}}{2})^2} = \sqrt{(\frac{7}{2})^2 + (\frac{\sqrt{3}}{2})^2} = \sqrt{\frac{49}{4} + \frac{3}{4}} = \sqrt{\frac{52}{4}} = \sqrt{13}$$。

故选A。

2. 在空间直角坐标系中,点$$A(1, -2, 3)$$与点$$B(-1, -2, -3)$$关于( )。

比较坐标:x坐标互为相反数,y坐标相同,z坐标互为相反数。符合关于y轴对称的定义。

故选B。

3. 直线$$2y - x + 1 = 0$$关于直线$$y - x = 0$$对称的直线方程是( )。

直线$$y - x = 0$$即$$y = x$$,关于它对称的直线,可将原直线方程中的x和y互换得到对称直线方程。

原方程:$$2y - x + 1 = 0$$。

互换x、y:$$2x - y + 1 = 0$$,即$$y - 2x - 1 = 0$$。

故选A。

4. 点$$P(2, 5)$$关于直线$$x + y = 1$$的对称点坐标是( )。

设对称点为$$P'(a, b)$$,则PP'中点$$(\frac{2+a}{2}, \frac{5+b}{2})$$在直线$$x+y=1$$上,且PP'与直线垂直(斜率为1,则PP'斜率为-1)。

中点代入:$$\frac{2+a}{2} + \frac{5+b}{2} = 1 \Rightarrow a + b + 7 = 2 \Rightarrow a + b = -5$$。

斜率关系:$$\frac{b-5}{a-2} = -1 \Rightarrow b - 5 = -a + 2 \Rightarrow a + b = 7$$?矛盾。

重新计算中点:$$\frac{2+a}{2} + \frac{5+b}{2} = 1 \Rightarrow \frac{a+b+7}{2} = 1 \Rightarrow a+b+7=2 \Rightarrow a+b=-5$$。

斜率:$$\frac{b-5}{a-2} = -1 \Rightarrow b-5 = -a+2 \Rightarrow a+b=7$$。

两式矛盾,说明计算错误。检查中点:直线为x+y=1,中点坐标和应为1:$$\frac{2+a}{2} + \frac{5+b}{2} = \frac{a+b+7}{2} = 1 \Rightarrow a+b+7=2 \Rightarrow a+b=-5$$。

垂直条件:直线斜率为-1,PP'斜率应为1(因为垂直斜率乘积为-1:(-1)*1=-1)。

所以$$\frac{b-5}{a-2} = 1 \Rightarrow b-5 = a-2 \Rightarrow a - b = -3$$。

解方程组:$$a+b=-5$$,$$a-b=-3$$,相加得2a=-8,a=-4,代入得b=-1。

对称点为$$(-4, -1)$$,选B。

5. 圆$$(x-1)^2 + (y+2)^2 = 2$$关于直线$$l: x+y-2=0$$对称的圆的方程为( )。

圆心$$O(1, -2)$$,半径$$r = \sqrt{2}$$。求O关于直线$$x+y-2=0$$的对称点O'。

设O'(a,b),则OO'中点$$(\frac{1+a}{2}, \frac{-2+b}{2})$$在直线上,且OO'与直线垂直(直线斜率为-1,OO'斜率为1)。

中点代入:$$\frac{1+a}{2} + \frac{-2+b}{2} - 2 = 0 \Rightarrow \frac{a+b-1}{2} - 2 = 0 \Rightarrow a+b-1=4 \Rightarrow a+b=5$$。

斜率:$$\frac{b+2}{a-1} = 1 \Rightarrow b+2 = a-1 \Rightarrow a - b = 3$$。

解方程组:$$a+b=5$$,$$a-b=3$$,得a=4,b=1。对称圆心为(4,1)。

半径不变,圆方程为$$(x-4)^2 + (y-1)^2 = 2$$,选A。

6. 军营区域$$x^2+y^2 \leq 1$$,将军从点$$A(2,0)$$出发,河岸线$$x+y=3$$,求最短总路程。

先求A关于河岸线的对称点A'。设A'(a,b),则AA'中点$$(\frac{2+a}{2}, \frac{0+b}{2})$$在直线上,且AA'与直线垂直(直线斜率为-1,AA'斜率为1)。

中点代入:$$\frac{2+a}{2} + \frac{b}{2} - 3 = 0 \Rightarrow a+b+2=6 \Rightarrow a+b=4$$。

斜率:$$\frac{b-0}{a-2} = 1 \Rightarrow b = a-2 \Rightarrow a - b = 2$$。

解方程组:$$a+b=4$$,$$a-b=2$$,得a=3,b=1。A'为(3,1)。

最短路径为A'到军营区域的最短距离。军营区域为单位圆盘,圆心O(0,0),半径1。A'到O的距离为$$\sqrt{3^2+1^2} = \sqrt{10}$$。

A'到军营区域的最短距离为$$\sqrt{10} - 1$$(减去半径)。

故选A。

7. 圆C的圆心与点$$P(-2,1)$$关于直线$$y=x-1$$对称,直线$$3x+4y+16=0$$与圆C相交于A、B,且$$|AB|=6$$,求圆C方程。

先求圆心:P(-2,1)关于直线$$y=x-1$$的对称点。直线斜率为1,对称点连线斜率为-1。

设对称点C(a,b),则PC中点$$(\frac{a-2}{2}, \frac{b+1}{2})$$在直线上,且PC斜率为-1。

中点代入:$$\frac{b+1}{2} = \frac{a-2}{2} - 1 \Rightarrow b+1 = a-2 - 2 \Rightarrow a - b = 5$$。

斜率:$$\frac{b-1}{a+2} = -1 \Rightarrow b-1 = -a-2 \Rightarrow a+b = -1$$。

解方程组:$$a-b=5$$,$$a+b=-1$$,得a=2,b=-3。圆心为(2,-3)。

直线到圆心距离:$$d = \frac{|3 \times 2 + 4 \times (-3) + 16|}{\sqrt{3^2+4^2}} = \frac{|6-12+16|}{5} = \frac{10}{5} = 2$$。

弦长$$|AB|=6$$,半弦长为3,由勾股定理得半径$$r = \sqrt{d^2 + 3^2} = \sqrt{4+9} = \sqrt{13}$$。

圆方程为$$(x-2)^2 + (y+3)^2 = 13$$,选A。

8. 点$$(3,1)$$关于直线$$x-y+1=0$$的对称点为( )。

设对称点(a,b),则中点$$(\frac{3+a}{2}, \frac{1+b}{2})$$在直线上,且连线斜率为-1(原直线斜率为1)。

中点代入:$$\frac{3+a}{2} - \frac{1+b}{2} + 1 = 0 \Rightarrow \frac{a-b+2}{2} + 1 = 0 \Rightarrow a-b+2 = -2 \Rightarrow a-b = -4$$。

斜率:$$\frac{b-1}{a-3} = -1 \Rightarrow b-1 = -a+3 \Rightarrow a+b = 4$$。

解方程组:$$a-b=-4$$,$$a+b=4$$,得a=0,b=4。对称点为(0,4),选B。

9. 双曲线$$C: \frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1$$,焦点F。若F关于渐近线的对称点恰在双曲线上,求离心率e。

设焦点F(c,0),渐近线$$y = \frac{b}{a}x$$。求F关于渐近线的对称点P。

渐近线斜率$$k = \frac{b}{a}$$,则FP斜率$$k' = -\frac{a}{b}$$。FP方程:$$y = -\frac{a}{b}(x-c)$$。

联立渐近线求垂足H:$$\frac{b}{a}x = -\frac{a}{b}(x-c) \Rightarrow \frac{b}{a}x + \frac{a}{b}x = \frac{a}{b}c \Rightarrow (\frac{b}{a} + \frac{a}{b})x = \frac{a}{b}c \Rightarrow \frac{a^2+b^2}{ab}x = \frac{a}{b}c \Rightarrow \frac{c^2}{ab}x = \frac{a}{b}c \Rightarrow x = \frac{a^2}{c}$$。

代入渐近线得$$y = \frac{b}{a} \cdot \frac{a^2}{c} = \frac{ab}{c}$$。H为$$(\frac{a^2}{c}, \frac{ab}{c})$$。

P为F关于H的对称点:$$P = (2 \times \frac{a^2}{c} - c, 2 \times \frac{ab}{c} - 0) = (\frac{2a^2}{c} - c, \frac{2ab}{c})$$。

P在双曲线上:$$\frac{(\frac{2a^2}{c} - c)^2}{a^2} - \frac{(\frac{2ab}{c})^2}{b^2} = 1$$。

化简:$$\frac{(2a^2 - c^2)^2}{a^2 c^2} - \frac{4a^2}{c^2} = 1$$。

两边乘$$a^2 c^2$$:$$(2a^2 - c^2)^2 - 4a^4 = a^2 c^2$$。

展开:$$4a^4 - 4a^2 c^2 + c^4 - 4a^4 = a^2 c^2 \Rightarrow -4a^2 c^2 + c^4 = a^2 c^2 \Rightarrow c^4 = 5a^2 c^2$$。

除以$$a^2 c^2$$(c≠0):$$\frac{c^2}{a^2} = 5 \Rightarrow e^2 = 5 \Rightarrow e = \sqrt{5}$$。

故选B。

10. 点$$P(1,2)$$关于直线$$l: x+y+1=0$$的对称点坐标为( )。

设对称点(a,b),则中点$$(\frac{1+a}{2}, \frac{2+b}{2})$$在直线上,且连线斜率为1(原直线斜率为-1)。

中点代入:$$\frac{1+a}{2} + \frac{2+b}{2} + 1 = 0 \Rightarrow \frac{a+b+3}{2} + 1 = 0 \Rightarrow a+b+3 = -2 \Rightarrow a+b = -5$$。

斜率:$$\frac{b-2}{a-1} = 1 \Rightarrow b-2 = a-1 \Rightarrow a - b = -1$$。

解方程组:$$a+b=-5$$,$$a-b=-1$$,得a=-3,b=-2。对称点为(-3,-2),选C。

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