格物学 第二章 直线和圆的方程2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系

直线与圆的位置关系及其判定-2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系知识点专题进阶选择题自测题解析-北京市等高一数学选择必修,平均正确率54.0%

2025-09-26
直线与圆的位置关系及其判定-2.5 直线与圆、圆与圆的位置关系知识点专题进阶选择题自测题解析-北京市等高一数学选择必修,平均正确率54.0%
1、['交集', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率60.0%已知 集 合$${{A}{=}}$${$$( x, ~ y ) | x^{2}+y^{2}=1$$}$${,{B}{=}}$${$$( x, ~ y ) | y=x$$} ,  则$${{A}{∩}{B}}$$中 元 素 的 个 数 为(

B

A.$${{3}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{1}}$$

D.$${{0}}$$

2、['直线与圆的位置关系及其判定']

正确率40.0%已知圆$$( x-1 )^{2}+y^{2}=4$$上有四个点到直线$$y=x+b$$的距离等于$${{1}}$$,则实数$${{b}}$$的值不可能为$${{(}{)}}$$

A.$${{1}}$$

B.$${{0}}$$

C.$${{−}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

3、['直线与圆的位置关系及其判定']

正确率80.0%若圆心坐标为$$( 2,-1 )$$的圆被直线$$x-y-1=0$$截得的弦长为$${{2}{\sqrt {2}}}$$,则这个圆的方程是$${{(}{)}}$$

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

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

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

D.$$( x-2 )^{2}+( y+1 )^{2}=6$$

4、['直线与圆的位置关系及其判定', '直线和圆相切']

正确率60.0%若直线$$x-2 y+a=0$$与圆$$( \mathbf{\ensuremath{x}}-2 )^{\mathbf{\mathit{\ensuremath{2}}}}+y^{2}=1$$有公共点,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-\sqrt{5}, ~ \sqrt{5} ]$$

B.$$(-\sqrt{5}, ~ \sqrt{5} )$$

C.$$[-2-\sqrt{5}, ~-2+\sqrt{5} ]$$

D.$$[ 2-\sqrt{5}, ~ 2+\sqrt{5} ]$$

5、['点到直线的距离', '圆的定义与标准方程', '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']

正确率40.0%设点$${{P}}$$是函数$$y=-\sqrt{4-\left( x-1 \right)^{2}}$$图象上的任意一点,点$$Q ( 2 a, a-3 ) ( a \in{\bf R} )$$,则$${{|}{P}{Q}{|}}$$的最小值为(

C

A.$$\frac{8 \sqrt5} {5}-2$$

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

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

D.$$\frac{7 \sqrt{5}} {5}-2$$

6、['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$${{k}{∈}{R}}$$,点$$P ~ ( \textit{a}, \ b )$$是直线$$x+y=2 k$$与圆$$x^{2}+y^{2}=k^{2}-2 k+3$$的公共点,则$${{a}{b}}$$的最大值为(

B

A.$${{1}{5}}$$

B.$${{9}}$$

C.$${{1}}$$

D.$$- \frac{5} {3}$$

7、['直线与圆的方程的应用', '直线与圆的位置关系及其判定']

正确率60.0%若直线$$3 x+4 y+m=0$$与圆$$x^{2}+y^{2}-2 x+4 y+1=0$$没有公共点,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

B

A.$$- 5 < ~ m < ~ 1 5$$

B.$${{m}{<}{−}{5}}$$或$${{m}{>}{{1}{5}}}$$

C.$${{m}{<}{4}}$$或$${{m}{>}{{1}{3}}}$$

D.$$4 \, < \, m \, < \, 1 3$$

8、['直线与圆的位置关系及其判定', '圆与圆的公共弦']

正确率40.0%若圆$$x^{2}+y^{2}=4$$与圆$$x^{2}+y^{2}+2 a y-6=0 ( a > 0 )$$的公共弦长为$${{2}{\sqrt {3}}}$$,则$${{a}{=}{(}{)}}$$

A

A.$${{1}}$$

B.$${{1}{.}{5}}$$

C.$${{2}}$$

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

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

正确率40.0%从直线$$x-y+3=0$$上的点向圆$$x^{2}+y^{2}-4 x-4 y+7=0$$引切线,则切线长的最小值为$${{(}{)}}$$

B

A.$$\frac{3 \sqrt2} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt{1 4}} {2}$$

C.$$\frac{3 \sqrt2} {4}$$

D.$$\frac{3 \sqrt{2}} {2}-1$$

10、['直线与圆的位置关系及其判定']

正确率80.0%由直线$$y=x+1$$上的点向圆$$( x-3 )^{2}+( y+2 )^{2}=1$$引切线,则切线长的最小值为$${{(}{)}}$$


A

A.$${\sqrt {{1}{7}}}$$

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

C.$${\sqrt {{1}{9}}}$$

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

1. 集合 $$A$$ 表示单位圆,$$B$$ 表示直线 $$y=x$$。求交点:

将 $$y=x$$ 代入 $$x^2+y^2=1$$ 得 $$2x^2=1$$,解得 $$x=\pm\frac{{\sqrt{2}}}{{2}}$$。

对应 $$y=\pm\frac{{\sqrt{2}}}{{2}}$$,有两个交点,故 $$A \cap B$$ 元素个数为 2。

答案:B

2. 圆 $$(x-1)^2+y^2=4$$ 的圆心 $$C(1,0)$$,半径 $$r=2$$。

条件:圆上有四个点到直线 $$y=x+b$$ 即 $$x-y+b=0$$ 的距离等于 1。

圆心到直线距离 $$d=\frac{{|1-0+b|}}{{\sqrt{2}}}=\frac{{|b+1|}}{{\sqrt{2}}}$$。

要有四个点满足距离为 1,需 $$d < r-1=1$$,即 $$\frac{{|b+1|}}{{\sqrt{2}}} < 1$$,解得 $$-\sqrt{2}-1 < b < \sqrt{2}-1$$。

选项:A.1(不在区间内),B.0(在区间内),C.$$-\sqrt{2}$$(在区间内),D.$$-\sqrt{3}$$(不在区间内)。

题目问"不可能",故答案为 A 和 D,但单选题需选一个。检查区间:$$-\sqrt{2}-1 \approx -2.414$$,$$\sqrt{2}-1 \approx 0.414$$。

$$-\sqrt{3} \approx -1.732$$ 在区间内,$$1$$ 不在区间内,故不可能为 A。

答案:A

3. 圆心 $$C(2,-1)$$,设圆方程 $$(x-2)^2+(y+1)^2=r^2$$。

弦长 $$L=2\sqrt{2}$$,半弦长 $$\sqrt{2}$$。圆心到直线 $$x-y-1=0$$ 的距离 $$d=\frac{{|2-(-1)-1|}}{{\sqrt{1^2+(-1)^2}}}=\frac{{2}}{{\sqrt{2}}}=\sqrt{2}$$。

由勾股定理:$$r^2=d^2+(\frac{{L}}{{2}})^2=2+2=4$$,故 $$r=2$$。

圆方程:$$(x-2)^2+(y+1)^2=4$$。

答案:B

4. 圆 $$(x-2)^2+y^2=1$$,圆心 $$C(2,0)$$,半径 $$r=1$$。

直线 $$x-2y+a=0$$ 与圆有公共点,需圆心到直线距离 $$d \leq r$$。

$$d=\frac{{|2-0+a|}}{{\sqrt{1^2+(-2)^2}}}=\frac{{|a+2|}}{{\sqrt{5}}} \leq 1$$。

即 $$|a+2| \leq \sqrt{5}$$,解得 $$-2-\sqrt{5} \leq a \leq -2+\sqrt{5}$$。

答案:C

5. 函数 $$y=-\sqrt{4-(x-1)^2}$$ 是下半圆,圆心 $$C(1,0)$$,半径 $$r=2$$。

点 $$Q(2a,a-3)$$,设 $$x=2a$$, $$y=a-3$$,消去 $$a$$ 得直线:$$a=\frac{{x}}{{2}}$$,代入 $$y=\frac{{x}}{{2}}-3$$,即 $$x-2y-6=0$$。

问题转化为圆上点 $$P$$ 到直线 $$x-2y-6=0$$ 上点 $$Q$$ 的最小距离。

先求圆心 $$C(1,0)$$ 到直线的距离:$$d=\frac{{|1-0-6|}}{{\sqrt{1^2+(-2)^2}}}=\frac{{5}}{{\sqrt{5}}}=\sqrt{5}$$。

圆上点 $$P$$ 到直线的最小距离为 $$d-r=\sqrt{5}-2$$(因为直线与圆相离?检查:$$d=\sqrt{5} \approx 2.236 > r=2$$,确实相离)。

但 $$PQ$$ 是 $$P$$ 到 $$Q$$($$Q$$ 在直线上)的距离,其最小值为圆心到直线距离减半径,即 $$\sqrt{5}-2$$。

答案:C

6. 点 $$P(a,b)$$ 在直线 $$x+y=2k$$ 和圆 $$x^2+y^2=k^2-2k+3$$ 上。

由圆方程:$$k^2-2k+3 > 0$$ 恒成立。将 $$x+y=2k$$ 代入圆:

$$x^2+y^2=(x+y)^2-2xy=4k^2-2ab=k^2-2k+3$$。

得 $$2ab=4k^2-(k^2-2k+3)=3k^2+2k-3$$,即 $$ab=\frac{{3k^2+2k-3}}{{2}}$$。

求 $$ab$$ 最大值,视为 $$k$$ 的二次函数:$$f(k)=\frac{{3}}{{2}}k^2+k-\frac{{3}}{{2}}$$。

开口向上,有最小值无最大值?但 $$k$$ 需满足点存在,即圆心 $$(0,0)$$ 到直线 $$x+y=2k$$ 距离 $$d=\frac{{|2k|}}{{\sqrt{2}}} \leq r=\sqrt{k^2-2k+3}$$。

平方:$$\frac{{4k^2}}{{2}} \leq k^2-2k+3$$,即 $$2k^2 \leq k^2-2k+3$$,整理得 $$k^2+2k-3 \leq 0$$,解得 $$-3 \leq k \leq 1$$。

在 $$k \in [-3,1]$$ 上,$$f(k)$$ 在 $$k=1$$ 处取得最大值:$$f(1)=\frac{{3+2-3}}{{2}}=1$$。

故 $$ab$$ 最大值为 1。

答案:C

7. 圆:$$x^2+y^2-2x+4y+1=0$$,配方得 $$(x-1)^2+(y+2)^2=4$$,圆心 $$C(1,-2)$$,半径 $$r=2$$。

直线 $$3x+4y+m=0$$ 与圆无公共点,需圆心到直线距离 $$d > r$$。

$$d=\frac{{|3 \times 1 + 4 \times (-2) + m|}}{{\sqrt{3^2+4^2}}}=\frac{{|m-5|}}{{5}} > 2$$。

即 $$|m-5| > 10$$,解得 $$m < -5$$ 或 $$m > 15$$。

答案:B

8. 圆1:$$x^2+y^2=4$$,圆心 $$O(0,0)$$,半径 $$r_1=2$$。

圆2:$$x^2+y^2+2ay-6=0$$,配方得 $$x^2+(y+a)^2=a^2+6$$,圆心 $$O'(0,-a)$$,半径 $$r_2=\sqrt{a^2+6}$$。

公共弦长为 $$2\sqrt{3}$$,半弦长 $$\sqrt{3}$$。圆心距 $$d=|a|$$。

由弦长公式:$$(\frac{{L}}{{2}})^2=r_1^2-(\frac{{d^2+r_1^2-r_2^2}}{{2d}})^2$$?更直接:弦到圆心 $$O$$ 的距离 $$h=\sqrt{r_1^2-(\frac{{L}}{{2}})^2}=\sqrt{4-3}=1$$。

又 $$h=\frac{{|r_1^2-r_2^2+d^2|}}{{2d}}$$?实际上,$$h$$ 是 $$O$$ 到弦的距离,弦垂直于 $$OO'$$,且 $$O$$ 到弦距离为 $$h$$,则 $$O'$$ 到弦距离为 $$|d-h|$$?

更简单:两圆相交,弦所在直线方程可由两圆相减得:$$(x^2+y^2+2ay-6)-(x^2+y^2-4)=0$$,即 $$2ay-2=0$$,$$y=\frac{{1}}{{a}}$$。

此直线与圆1交弦长 $$2\sqrt{3}$$。圆1中心到直线距离 $$d'=\frac{{|0-1/a|?}$$ 直线为 $$y=\frac{{1}}{{a}}$$,距离为 $$|\frac{{1}}{{a}}|$$。

弦长 $$L=2\sqrt{r_1^2-d'^2}=2\sqrt{4-(\frac{{1}}{{a}})^2}=2\sqrt{3}$$。

所以 $$4-(\frac{{1}}{{a}})^2=3$$,得 $$\frac{{1}}{{a^2}}=1$$,$$a^2=1$$,$$a=1$$($$a>0$$)。

答案:A

9. 圆:$$x^2+y^2-4x-4y+7=0$$,配方得 $$(x-2)^2+(y-2)^2=1$$,圆心 $$C(2,2)$$,半径 $$r=1$$。

点 $$P$$ 在直线 $$x-y+3=0$$ 上,向圆引切线,切线长 $$l=\sqrt{PC^2-r^2}$$。

求 $$l$$ 最小,即求 $$PC$$ 最小。$$C$$ 到直线距离 $$d=\frac{{|2-2+3|}}{{\sqrt{1^2+(-1)^2}}}=\frac{{3}}{{\sqrt{2}}}$$。

最小 $$PC=d$$,故 $$l_{min}=\sqrt{d^2-r^2}=\sqrt{\frac{{9}}{{2}}-1}=\sqrt{\frac{{7}}{{2}}}=\frac{{\sqrt{14}}}{{2}}$$。

答案:B

10. 圆:$$(x-3)^2+(y+2)^2=1$$,圆心 $$C(3,-2)$$,半径 $$r=1$$。

点 $$P$$ 在直线 $$y=x+1$$ 上,切线长 $$l=\sqrt{PC^2-r^2}$$。

求 $$PC$$ 最小值:$$C$$ 到直线距离 $$d=\frac{{|3-(-2)+1|}}{{\sqrt{1^2+(-1)^2}}}=\frac{{6}}{{\sqrt{2}}}=3\sqrt{2}$$。

故 $$l_{min}=\sqrt{d^2-r^2}=\sqrt{18-1}=\sqrt{17}$$。

答案:A

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