12.(2008年高考江苏卷)在平面直角坐标系xOy中,设二次函数f(x)=x2+2x+b(x∈R)的图象与两个坐标轴有三个交点,经过这三个交点的圆记为C.
(1)求实数b的取值范围;
(2)求圆C的方程;
(3)问圆C是否经过某定点(其坐标与b无关)?请证明你的结论.
解:(1)显然b≠0.否则,二次函数f(x)=x2+2x+b的图象与两个坐标轴只有两个交点(0,0),(-2,0),这与题设不符.由b≠0知,二次函数f(x)=x2+2x+b的图象与y轴有一个非原点的交点(0,b),故它与x轴必有两个交点,从而方程x2+2x+b=0有两个不相等的实数根,因此方程的判别式4-4b>0,即b<1.
所以b的取值范围是(-∞,0)∪(0,1).
(2)由方程x2+2x+b=0,得x=-1±.
于是,二次函数f(x)=x2+2x+b的图象与坐标轴的交点是(-1-,0),(-1+,0),(0,b).设圆C的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0.
因圆C过上述三点,将它们的坐标分别代入圆C的方程,得
解上述方程组,因b≠0,
得所以,圆C的方程为x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
(3)圆C过定点.证明如下:
假设圆C过定点(x0,y0)(x0,y0不依赖于b),将该点的坐标代入圆C的方程,并变形为x02+y02+2x0-y0+b(1-y0)=0.(*)为使(*)式对所有满足b<1(b≠0)的b都成立,必须有1-y0=0,结合(*)式得x02+y02+2x0-y0=0.
解得或经检验知,点(0,1),(-2,1)均在圆C上,
因此,圆C过定点.
11.在Rt△ABO中,∠BOA=90°,OA=8,OB=6,点P为它的内切圆C上任一点,求点P到顶点A、B、O距离的平方和的最大值和最小值.
解:如图所示,以O为原点,OA所在直线为x轴,OB所在直线为y轴,建立直角坐标系xOy,则A(8,0),B(0,6),内切圆C的半径r=(OA+OB-AB)==2.∴内切圆C的方程为(x-2)2+(y-2)2=4.
设P(x,y)为圆C上任一点,点P到顶点A、B、O的距离的平方和为d,则
d=PA2+PB2+PO2
=(x-8)2+y2+x2+(y-6)2+x2+y2
=3x2+3y2-16x-12y+100
=3[(x-2)2+(y-2)2]-4x+76.
∵点P(x,y)在圆C上,∴(x-2)2+(y-2)2=4.∴d=3×4-4x+76=88-4x.
∵点P(x,y)是圆C上的任意点,∴x∈[0,4].
∴当x=0时,dmax=88;当x=4时,dmin=72.
10.如图,在平面直角坐标系xOy中,A(a,0)(a>0),B(0,a),C(-4,0),D(0,4),设△AOB的外接圆圆心为E.
(1)若⊙E与直线CD相切,求实数a的值;
(2)设点P在圆E上,使△PCD的面积等于12的点P有且只有三个,试问这样的⊙E是否存在,若存在?求出⊙E的标准方程;若不存在,说明理由.
解:(1)直线CD方程为y=x+4,圆心E(,),半径r=a.
由题意得=a,解得a=4.
(2)∵|CD|==4,∴当△PCD面积为12时,点P到直线CD的距离为3.又圆心E到直线CD距离为2(定值),要使△PCD的面积等于12的点P有且只有三个,只须圆E半径=5,解得a=10,
此时,⊙E的标准方程为(x-5)2+(y-5)2=50.
9.设实数x、y满足x2+(y-1)2=1,若对满足条件的x、y,不等式+c≥0恒成立,则c的取值范围是________.
解析:由题意,知-c≤恒成立,又=表示圆上的点与定点(3,0)连线的斜率,范围为[-,0],所以-c≤-,即c的取值范围是c≥.
8.(2010年安徽合肥质检)曲线f(x)=xlnx在点P(1,0)处的切线l与坐标轴围成的三角形的外接圆方程是____________.
解析:曲线f(x)=xlnx在点P(1,0)处的切线l方程为x-y-1=0,与坐标轴围成的三角形的外接圆圆心为(,-),半径为,所以方程为(x-)2+(y+)2=.答案:(x-)2+(y+)2=
7.已知动点P(x,y)满足x2+y2-|x|-|y|=0,O为坐标原点,则PO的取值范围是______.
解析:方程x2+y2-|x|-|y|=0可化为(|x|-)2+(|y|-)2=.
所以动点P(x,y)的轨迹如图:为原点和四段圆孤,故PO的取值范围是{0}∪[1, ].
6.过圆x2+y2=4外一点P(4,2)作圆的两条切线,切点为A、B,则△ABP的外接圆的方程是____________________.
解析:∵圆心为O(0,0),又∵△ABP的外接圆就是四边形OAPB的外接圆.其直径d=OP=2,∴半径r=.
而圆心C为(2,1),∴外接圆的方程为(x-2)2+(y-1)2=5.
5.已知圆的方程为x2+y2-6x-8y=0.设该圆过点(3,5)的最长弦和最短弦分别为AC和BD,则四边形ABCD的面积为___________.
解析:由题意知,圆心坐标为(3,4),半径r=5,故过点(3,5)的最长弦为AC=2r=10,最短弦BD=2=4,四边形ABCD的面积为20.
4.已知点P(1,4)在圆C:x2+y2+2ax-4y+b=0上,点P关于直线x+y-3=0的对称点也在圆C上,则a=________,b=________.
解析:点P(1,4)在圆C:x2+y2+2ax-4y+b=0上,所以2a+b+1=0,点P关于直线x+y-3=0的对称点也在圆C上,所以圆心 (-a,2)在直线x+y-3=0上,即-a+2-3=0,解得a=-1,b=1.
3.(2009年高考上海卷改编)点P(4,-2)与圆x2+y2=4上任一点连线的中点轨迹方程是________________.
解析:设圆上任一点坐标为(x0,y0),则x02+y02=4,连线中点坐标为(x,y),
则⇒代入x02+y02=4中得(x-2)2+(y+1)2=1.
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