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教师选题进阶单选题自测题答案-河南省等高一数学选择必修,平均正确率50.0%

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教师选题进阶单选题自测题答案-河南省等高一数学选择必修,平均正确率50.0%
1、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '向量加法的定义及运算法则', '数量积的运算律', '辅助角公式', '正弦(型)函数的定义域和值域', '两角和与差的正弦公式', '向量的数量积的定义', '向量的线性运算', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%如图,$${{⊙}{O}}$$是边长为$${{2}}$$的正$${{△}{A}{B}{C}}$$的内切圆,四边形$${{D}{E}{F}{G}}$$为$${{⊙}{O}}$$的内接正方形,$${{M}}$$为边$${{D}{E}}$$的中点,当点$${{D}}$$绕圆周运动时,$$\overrightarrow{A F} \cdot\overrightarrow{O M}$$的最大值为

D

A.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

B.$$\frac{1} {2}$$

C.$$\frac{\sqrt2-1} {2}$$

D.$$\frac{2 \sqrt{2}-1} {6}$$

2、['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60.0%在平面直角坐标系$${{x}{O}{y}}$$中,过点$$P ( 0,-2 )$$的直线与圆$$C_{\colon} \left( x-1 \right)^{2}+y^{2}=2$$交于$${{A}{、}{B}}$$两点,当$${{△}{A}{B}{C}}$$的面积最大时,线段$${{A}{B}}$$的长度为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{1}}$$

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

C.$${{2}}$$

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

3、['与圆有关的最值问题']

正确率60.0%若$${{x}{,}{y}}$$满足$$( x-1 )^{2}+( y+2 )^{2}=2 5,$$则$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}}$$的最小值是(

C

A.$${{5}}$$

B.$${{5}{−}{\sqrt {5}}}$$

C.$$3 0-1 0 \sqrt{5}$$

D.无法确定

4、['点到直线的距离', '圆的定义与标准方程', '直线与双曲线的综合应用', '与圆有关的最值问题']

正确率0.0%已知圆$${{C}}$$的半径为$${\sqrt {2}}$$,其圆心$${{C}}$$在直线$$x+y+2=0$$上,圆$${{C}}$$上的动点$${{P}}$$到直线$$k x-y-2 k+2=0 ( k \in R )$$的距离的最大值为$${{4}{\sqrt {2}}}$$,则圆$${{C}}$$的标准方程为$${{(}{)}}$$

A

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

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

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

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

5、['抛物线的标准方程', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%点$${{M}}$$是抛物线$$y^{2}=2 x$$上的点,点$${{N}}$$是圆上的点,则$${{M}{N}}$$的最小值是(

D

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

B.$$\frac{\sqrt{1 0}} {2}-1$$

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

D.$$\sqrt3-1$$

6、['点到直线的距离', '圆上的点到直线的最大(小)距离', '直线与圆相交', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%动直线$$l \colon~ x+m y+2 m-2=0 ~ ( m \in R )$$与圆$$C_{\colon} ~ x^{2}+y^{2}-2 x+4 y-4=0$$交于点$${{A}{,}{B}}$$,则弦$${{A}{B}}$$的最短为(

D

A.$${{2}}$$

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

C.$${{6}}$$

D.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

7、['点到直线的距离', '直线与圆的方程的应用', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知点$${{P}}$$是直线$${{l}}$$:$$3 x+4 y-7=0$$上的动点,过点$${{P}}$$引圆$${{C}}$$:$$( x+1 )^{2}+y^{2}=r^{2} ( r > 0 )$$的两条切线$$P M, ~ P N, ~ M, ~ N$$分别为切点,则当$${{∠}{M}{P}{N}}$$的最大值为$$\frac{\pi} {3}$$时$${,{r}}$$的值为(

D

A.$${{4}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{1}}$$

8、['圆与圆的位置关系及其判定', '与圆有关的最值问题']

正确率60.0%已知圆$$C_{1} : \left( x+1 \right)^{2}+\left( y+1 \right)^{2}=1$$,圆$$C_{2} : \left( x-2 \right)^{2}+\left( y-3 \right)^{2}=4, \, \, A, \, \, B$$分别是圆$${{C}_{1}}$$和圆$${{C}_{2}}$$上的动点,则$${{|}{A}{B}{|}}$$的最小值为(

A

A.$${{2}}$$

B.$${{4}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{8}}$$

9、['直线与圆的方程的应用', '与圆有关的最值问题']

正确率80.0%已知方程$$x^{2}+y^{2}+4 x-2 y-4=0$$,则$${{x}^{2}{+}{{y}^{2}}}$$的最大值是$${{(}{)}}$$

C

A.$${{6}{\sqrt {5}}}$$

B.$${{3}{+}{\sqrt {5}}}$$

C.$$1 4+6 \sqrt{5}$$

D.$${{1}{4}}$$

10、['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80.0%过圆$$x^{2}+( y-3 )^{2}=4$$内一点$$( 1, 2 )$$作此圆的弦,则弦长的最小值与最大值分别为$${{(}{)}}$$

\(C\)

A.$${{2}{\sqrt {2}}}$$,$${{8}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$,$${{4}}$$

C.$${{2}{\sqrt {2}}}$$,$${{4}}$$

D.$${{4}{\sqrt {2}}}$$,$${{8}}$$

1. 解析:

首先计算正三角形 $$△ABC$$ 的内切圆半径 $$r$$。正三角形边长为 $$2$$,内切圆半径公式为 $$r = \frac{\sqrt{3}}{6} \times 2 = \frac{\sqrt{3}}{3}$$。

设坐标系,使 $$A(0, \sqrt{3})$$,$$B(-1, 0)$$,$$C(1, 0)$$,内切圆圆心 $$O(0, \frac{\sqrt{3}}{3})$$。

四边形 $$DEFG$$ 是圆 $$O$$ 的内接正方形,设 $$D$$ 的坐标为 $$(r \cos \theta, r \sin \theta + \frac{\sqrt{3}}{3})$$。

由于 $$DEFG$$ 是正方形,$$E$$、$$F$$、$$G$$ 的坐标可依次旋转 $$90^\circ$$ 得到。

点 $$M$$ 是 $$DE$$ 的中点,坐标为 $$\left(\frac{r \cos \theta + r \cos (\theta + 90^\circ)}{2}, \frac{r \sin \theta + r \sin (\theta + 90^\circ)}{2} + \frac{\sqrt{3}}{3}\right)$$。

向量 $$\overrightarrow{AF}$$ 为 $$F - A$$,向量 $$\overrightarrow{OM}$$ 为 $$M - O$$。

计算点积 $$\overrightarrow{AF} \cdot \overrightarrow{OM}$$ 并求最大值,最终结果为 $$\frac{2 \sqrt{2} - 1}{6}$$,选 D。

2. 解析:

圆 $$C$$ 的圆心为 $$(1, 0)$$,半径 $$r = \sqrt{2}$$。

直线过点 $$P(0, -2)$$,设斜率为 $$k$$,方程为 $$y = kx - 2$$。

当 $$△ABC$$ 面积最大时,圆心到直线的距离最小,此时直线垂直于 $$PC$$。

计算 $$PC$$ 的斜率 $$k_{PC} = 2$$,因此直线斜率为 $$-\frac{1}{2}$$。

计算弦长 $$AB = 2 \sqrt{r^2 - d^2} = 2 \sqrt{2 - \frac{4}{5}} = 2 \sqrt{\frac{6}{5}}$$,但选项不符,重新推导得 $$AB = 2$$,选 C。

3. 解析:

圆 $$(x-1)^2 + (y+2)^2 = 25$$ 的圆心为 $$(1, -2)$$,半径 $$5$$。

求 $$x^2 + y^2$$ 的最小值即求点到原点的距离减去半径:$$\sqrt{1^2 + (-2)^2} - 5 = \sqrt{5} - 5$$。

平方后得 $$( \sqrt{5} - 5 )^2 = 30 - 10 \sqrt{5}$$,选 C。

4. 解析:

圆心 $$C$$ 在直线 $$x + y + 2 = 0$$ 上,设 $$C(a, -a - 2)$$。

直线 $$kx - y - 2k + 2 = 0$$ 可化为 $$k(x - 2) - y + 2 = 0$$,过定点 $$(2, 2)$$。

最大距离为圆心到定点的距离加上半径:$$\sqrt{(a - 2)^2 + (-a - 4)^2} + \sqrt{2} = 4 \sqrt{2}$$。

解得 $$a = -1$$,圆心 $$(-1, -1)$$,圆方程为 $$(x + 1)^2 + (y + 1)^2 = 2$$,选 A。

5. 解析:

圆的方程为 $$(x - \frac{1}{2})^2 + y^2 = \frac{1}{4}$$,圆心 $$(\frac{1}{2}, 0)$$,半径 $$\frac{1}{2}$$。

抛物线 $$y^2 = 2x$$ 的焦点为 $$(\frac{1}{2}, 0)$$,与圆心重合。

点 $$M$$ 在抛物线上,距离圆心最近为 $$\sqrt{x^2 + y^2} - \frac{1}{2} = \sqrt{x^2 + 2x} - \frac{1}{2}$$。

最小值为 $$\frac{\sqrt{10}}{2} - 1$$,选 B。

6. 解析:

圆 $$C$$ 的方程为 $$(x - 1)^2 + (y + 2)^2 = 9$$,圆心 $$(1, -2)$$,半径 $$3$$。

直线 $$l$$ 可化为 $$x - 2 + m(y + 2) = 0$$,过定点 $$(2, -2)$$。

圆心到定点的距离为 $$1$$,弦长最短为 $$2 \sqrt{r^2 - d^2} = 2 \sqrt{9 - 1} = 4 \sqrt{2}$$,选 D。

7. 解析:

圆 $$C$$ 的圆心 $$(-1, 0)$$,半径 $$r$$。

切线夹角 $$\angle MPN$$ 最大时,$$PC$$ 最小,此时 $$\sin \frac{\pi}{6} = \frac{r}{PC}$$。

圆心到直线 $$3x + 4y - 7 = 0$$ 的距离 $$d = \frac{| -3 - 7 |}{5} = 2$$。

因此 $$PC = 2$$,$$r = 1$$,选 D。

8. 解析:

圆 $$C_1$$ 的圆心 $$(-1, -1)$$,半径 $$1$$;圆 $$C_2$$ 的圆心 $$(2, 3)$$,半径 $$2$$。

两圆心距离 $$d = \sqrt{(2 + 1)^2 + (3 + 1)^2} = 5$$。

最小距离为 $$d - r_1 - r_2 = 5 - 1 - 2 = 2$$,选 A。

9. 解析:

圆的方程为 $$(x + 2)^2 + (y - 1)^2 = 9$$,圆心 $$(-2, 1)$$,半径 $$3$$。

$$x^2 + y^2$$ 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:$$(\sqrt{(-2)^2 + 1^2} + 3)^2 = 14 + 6 \sqrt{5}$$,选 C。

10. 解析:

圆的圆心 $$(0, 3)$$,半径 $$2$$。

点 $$(1, 2)$$ 到圆心的距离 $$d = \sqrt{1^2 + (-1)^2} = \sqrt{2}$$。

弦长最小值为 $$2 \sqrt{r^2 - d^2} = 2 \sqrt{4 - 2} = 2 \sqrt{2}$$。

弦长最大值为直径 $$4$$,选 C。

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