高三数学人教版 二轮复习 圆有关的轨迹问题

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圆有关的轨迹问题
一、选择题
1. 已知圆 x2+y2=4,过 A(4,0)作圆的割线 ABC,则弦 BC 中点的轨迹方程是()
A. (x-2)2+y2=4
B. (x-2)2+y2=4(0≤x<1)
C. (x-1)2+y2=4
D. (x-1)2+y2=4(0≤x<1)
2. 已知 M 是圆 C:x2+y2=1 上的动点,点 N(2,0),则 MN 的中点 P 的轨迹方程是
∴△MON 面积的最大值为 .
15. 解:(1)设动圆的半径为 r,则|CF2|=r,|CF1|=4-r,所以|CF1|+|CF2|=4>|F1F2|,
由椭圆的定义知动圆圆心 C 的轨迹是以 F1,F2 为焦点的椭圆,a=2,c=1,所以

动圆圆心 C 的轨迹方程是

(2)当直线 MN 斜率不存在时,直线 PQ 的斜率为 0,易得|MN|=4,|PQ|=4,四边形 PMQN 的面积 S=8.

令 k2+1=t,t>1,上式

令 2t+1=z,(z>3),
(z
>3),∴
,∴S>8(1+0)=8,
综上可得 S≥8,最小值为 8.
16. 解:(Ⅰ)由已知可设圆心 N(a,3a-2),又由已知得|NA|=|NB|,
从而有
,解得:a=2.
于是圆 N 的圆心 N(2,4),半径

所以,圆 N 的方程为(x-2)2+(y-4)2=10. (Ⅱ)N(2,4)关于 x-y+3=0 的对称点为(1,5), 所以圆 N 关于直线 x-y+3=0 对称的圆的方程为(x-1)2+(y-5)2=10
4. 解:把 MN 平移到面 A1B1C1D1 中,直线 D1P 与 MN
所成角为 θ, 直线 D1P 与 MN 所成角的最小值,是直线 D1P 与面 A1B1C1D1 所成角,
即原问题转化为:直线 D1P 与面 A1B1C1D1 所成角为 ,
点 P 在面 A1B1C1D1 的投影为圆的一部分, ∵点 P 是△ A1C1D 内的动点(不包括边界) ∴则点 P 的轨迹是椭圆的一部分. 故选:B. 把 MN 平移到面 A1B1C1D1 中,直线 D1P 与 MN 所成角为 θ,直线 D1P 与 MN 所成角的 最小值,是直线 D1P 与面 A1B1C1D1 所成角,即原问题转化为:直线 D1P 与面 A1B1C1D1
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∴曲线 E 是以坐标原点为中心,C(-1,0)和 A(1,0)为焦点,长轴长为 2 的椭圆.
设曲线 E 的方程为
=1,(a>b>0).
∵c=1,a= ,∴b2=2-1=1.
∴曲线 E 的方程为

(Ⅱ)设 M(x1,y1),N(x2,y2).
联立
消去 y,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0.
2. 解:设线段 MN 中点 P(x,y),则 M(2x-2,2y).
∵M 在圆 C:x2+y2=1 上运动,
∴(2x-2)2+(2y)2=1,即(x-1)2+y2= .
故选 A. 设出线段 MN 中点的坐标,利用中点坐标公式求出 M 的坐标,根据 M 在圆上,得到轨 迹方程. 本题考查中点的坐标公式、求轨迹方程的方法,考查学生的计算能力,属于基础题.
8. 自圆 x2+y2=4 上点 A(2,0)引此圆的弦 AB,则弦的中点的轨迹方程为______ .
9. 已知动圆 M 与圆 C1:(x+1)2+y2=1,圆 C2:(x-1)2+y2=25 均内切,则动圆圆心 M 的轨迹方程是______.
10. 已知圆 x2+y2=4,B(1,1)为圆内一点,P,Q 为圆上动点,若∠PBQ=90°,则线
求 BC 中点 M 的轨迹方程为______ .
三、解答题(本大题共 5 小题,共 60.0 分)
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13. 已知点 P(2,2),圆 C:x2+y2-8y=0,过点 P 的动直线 l 与圆 C 交于 A,B 两点, 线段 AB 的中点为 M,O 为坐标原点.
14. (1)求 M 的轨迹方程; 15. (2)当|OP|=|OM|时,求 l 的方程及△ POM 的面积. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 已知圆 C:(x+1)2+y2=8,点 A(1,0),P 是圆 C 上任意一点,线段 AP 的垂直
3. 解:设 P 点的坐标为(x,y),
∵A(-2,0)、B(1,0),动点 P 满足|PA|=2|PB|,

,平方得(x+2)2+y2=4[(x-1)2+y2],
即(x-2)2+y2=4. ∴P 的轨迹为圆. 故选:C. 设 P 点的坐标为(x,y),利用两点间的距离公式表示出|PA|、|PB|,代入等式|PA|=2|PB|, 化简整理得答案. 本题考查动点的轨迹的求法,着重考查了两点间的距离公式、圆的标准方程,属于中档 题.
此时有△ =16k2-8m2+8>0. 由一元二次方程根与系数的关系,得 x1+x2=
∴|MN|=
=
,x1x2=
,.
∵原点 O 到直线 l 的距离 d= -,
∴S△ MON=
=.
又 m≠0,
∴据基本不等式,得 S△ MON=

,由△ >0,得 2k2-m2+1>0.

=,
当且仅当 m2= 时,不等式取等号.
(Ⅲ)设 M(x,y),D(x1,y1),则由 C(3,0)及 M 为线段 CD 的中点得:

解得:

又点 D 在圆 N:(x-2)2+(y-4)2=10 上,所以有(2x-3-2)2+(2y-4)2=10,
化简得:

故所求的轨迹方程为

17. 解:(1)设 M(x,y),则 Q(2x+1,2y),
A. π
B. 4π
C. 9π
6. 复数 z 满足条件:|2z+1|=|z-i|,那么 z 对应的点的轨迹是(
A. 圆
B. 椭圆
C. 双曲线
二、填空题
D. 16π

D. 抛物线
7. 在平面直角坐标系 xoy 中,A,B 是圆 x2+y2=4 上的两个动点,且 AB=2,则线段 AB
中点 M 的轨迹方程为______ .
()
A. (x-1)2+y2=
B. (x-1)2+y2=
C. (x+1)2+y2=
D. (x+1)2+y2=
3. 已知两定点 A(-2,0),B(1,0),若动点 P 满足|PA|=2|PB|,则 P 的轨迹为()
A. 直线
B. 线段
C. 圆
D. 半圆
4. 在正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,点 M、N 分别是直线 CD、AB 上的动点,点 P 是△ A1C1D
当直线 MN 斜率存在时,设其方程为 y=k(x-1)(k≠0),联立方程得
,消元
得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0
设 M(x1,y1),N(x2,y2),则
∵PQ⊥MN,∴直线 PQ 的方程为

,得(3k2+4)x2-8x+4-12k2=0
设 P(x3,y3),Q(x4,y4),则
四边形 PMQN 的面积
为半径的圆,
∴直线 l 的斜率为- .
∴直线 PM 的方程为
,即 x+3y-8=0.
则 O 到直线 l 的距离为

又 N 到 l 的距离为

∴|PM|=
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=.


14. 解:(Ⅰ)∵点 Q 在线段 AP 的垂直平分线上,∴|AQ|=|PQ|.
又|CP|=|CQ|+|QP|=2 ,∴|CQ|+|QA|=2 >|CA|=2.
F2 三点共线,P,Q,F2 三点共线,PQ⊥MN,求四边形 PMQN 的面积的最小值. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 已知圆 N 经过点 A(3,1),B(-1,3),且它的圆心在直线 3x-y-2=0 上. 44. (Ⅰ)求圆 N 的方程; 45. (Ⅱ)求圆 N 关于直线 x-y+3=0 对称的圆的方程. 46. (Ⅲ)若点 D 为圆 N 上任意一点,且点 C(3,0),求线段 CD 的中点 M 的轨迹
段 PQ 中点的轨迹方程为______.
11. 在直角坐标系 xOy 中,已知 A(-1,0),B(0,1),则满足 PA2-PB2=4 且在圆 x2+y2=4
上的点 P 的个数为______. 12. 点 A(0,2)是圆 O:x2+y2=16 内定点,B,C 是这个圆上的两动点,若 BA⊥CA,
∵Q 在圆 x2+y2=4 上,∴(2x+1)2+4y2=4,
即(x+ )2+y2=1.
∴轨迹 C 的方程是(x+ )2+y2=1. (2)直线 PQ 方程为:y=x+1, 圆心 C 到直线 PQ 的距离为 d= = ,
∴|MN|=2
=,
∴△CMN 的面积为
=
=.
【解析】
1. 解:设弦 BC 中点(x,y),过 A 的直线的斜
面积. 57. 58. 59. 60. 61.
答案和解析
【答案】
1. B
2. A
3. C
4. B
5. D
6. A
7. x2+y2=3 8. (x-1)2+y2=1,(x≠2)
9.

10. x2+y2-x-y-1=0 11. 2 12. x2+y2-2y-6=0 13. 解:(1)由圆 C:x2+y2-8y=0,得 x2+(y-4)2=16,
∴圆 C 的圆心坐标为(0,4),半径为 4.
设 M(x,y),则


由题意可得:

即 x(2-x)+(y-4)(2-y)=0. 整理得:(x-1)2+(y-3)2=2. ∴M 的轨迹方程是(x-1)2+(y-3)2=2. (2)由(1)知 M 的轨迹是以点 N(1,3)为圆心, 由于|OP|=|OM|, 故 O 在线段 PM 的垂直平分线上, 又 P 在圆 N 上, 从而 ON⊥PM. ∵kON=3,
平分线交 CP 于点 Q,当点 P 在圆上运动时,点 Q 的轨迹为曲线 E. 24. (1)求曲线 E 的方程; 25. (2)若直线 l:y=kx+m 与曲线 E 相交于 M,N 两点,O 为坐标原点,求△ MON 面
积的最大值. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 已知动圆 C 过定点 F2(1,0),并且内切于定圆 F1:(x+1)2+y2=16. 34. (1)求动圆圆心 C 的轨迹方程; 35. (2)若 y2=4x 上存在两个点 M,N,(1)中曲线上有两个点 P,Q,并且 M,N,
内的动点(不包括边界),记直线 D1P 与 MN 所成角为 θ,若 θ 的最小值为 ,则
点 P 的轨迹是()
A. 圆的一部分
B. 椭圆的一部分
C. 抛物线的一部分
D. 双曲线的一部分
5. 已知两定点 A(-3,0),B(3,0),如果动点 P 满足|PA|=2|PB|,则点 P 的轨迹
所包围的图形的面积等于()
所成角为 ,求点 P 的轨迹.点 P 在面 A1B1C1D1 的投影为圆的一部分,则点 P 的轨迹是
椭圆的一部分. 本题考查了空间轨迹问题,考查了转化思想,属于中档题.
5. 解:设 P(x,y),则|PA|=
,|PB|=

∵|PA|=2|PB|,∴(x+3)2+y2=4[(x-3)2+y2],即 x2+y2-10x+9=0,化为标准式方程得(x-5) 2+y2=16. 即 P 的轨迹所包围的图形为半径为 4 的圆,该圆的面积 S=π×42=16π. 故选:D. 设出 P 点坐标,根据|PA|=2|PB|列出方程整理出 P 的轨迹方程,判断图形计算面积. 本题考查了轨迹方程的求法,属于基础题.
率为 k, 割线 ABC 的方程:y=k(x-4); 作圆的割线 ABC,所以中点与圆心连线与割线 ABC 垂直,方程为:x+ky=0; 因为交点就是弦的中点,它在这两条直线上,故 弦 BC 中点的轨迹方程 是:x2+y2-4x=0 如图 故选 B.
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结合图形,不难直接得到结果;也可以具体求解,使用交点轨迹法,见解答. 本题考查形式数形结合的数学思想,轨迹方程,直线与圆的方程的应用,易错题,中档 题.
6. 解:设复数 z=x+yi,x,y∈R,
∵|2z+1|=|z-i|,
∴|2z+1|2=|z-i|2, ∴(2x+1)2+4y2=x2+(y-1)2, 化简可得 3x2+3y2+4x+2y=0, 满足 42+22-4×3×0=20>0,表示圆, 故选:A 设复数 z=x+yi,x,y∈R,由模长公式化简可得. 本题考查复数的模,涉及轨迹方程的求解和圆的方程,属基础题.
方程. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 已知圆 O:x2+y2=4 及一点 P(-1,0),Q 在圆 O 上
运动一周,PQ 的中点 M 形成轨迹 C.
55. (1)求轨迹 C 的方程; 56. (2)若直线 PQ 的斜率为 1,该直线与轨迹 C 交于异于 M 的一点 N,求△ CMN 的
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