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第七章 直线和圆的方程
一、直线方程 复习题
1.填空题
(1)经过点 ( 2,2) A - 并且和两个坐标轴围成的三角形的面积是1的直线方程
是( ).
A. 2 2 0 x y + - = 或 2 2 0 x y + + = B.2 2 0 x y + + = 或 2 2 0 x y + + =
C. 2 2 0 x y + - = 或 2 2 0 x y + + = D. 2 2 0 x y + - = 或 2 2 0 x y + + =
(1)D 该直线的斜率显然存在,设 2 ( 2) y k x - = + ,则该直线与 x轴, y 轴分别交于
2
( 2,0)
k
- - , (0, 2 2) k + ,则三角形的面积是 1 2 | 2 | | 2 2 | 1
2
k
k
- - × + = ,
得 2 2( 1) | | k k + = ,当 0 k ³ 时,得 2 2 3 2 0 k k + + = ,无解;
当 0 k < 时,得 2 2 5 2 0 k k + + = ,即
1
2
k = - ,或 2 k = - ,
得 2 2 0 x y + - = 或2 2 0 x y + + = 为所求.
(2)过点 (1, 2) P 引直线,使 (2,3), (4, 5) A B - 到它的距离相等,则这条直线的方程式
是( ).
A. 4 6 0 x y + - = B. 4 6 0 x y + - =
C. 2 3 7 0 x y + - = 或 4 6 0 x y + - = D.3 2 7 0 x y + - = 或 4 6 0 x y + - =
(2)D 该直线的斜率显然存在,设 2 ( 1) y k x - = - ,即 2 0 kx y k - - + = ,
则
2 2
| 2 3 2 | | 4 5 2 |
1 1
k k k k
k k
- - + + - +
=
+ +
,得 | 1| | 3 7 | k k - = + ,
即 2 2 11 12 0 k k + + = ,得 (2 3)( 4) 0 k k + + = ,即 3
2
k = - ,或 4 k = - ,
得3 2 7 0 x y + - = 或4 6 0 x y + - = 为所求.
(3)当a为任意实数时,直线 ( 1) 2 1 0 a x y a - - + + = 恒过的定点是( ).
A. (2,3) B. ( 2,3) - C. 1 (1, )
2
- D. ( 2,0) -
(3)B 由 ( 1) 2 1 0 a x y a - - + + = ,得 ( 2) 1 0 a x x y + - - + = ,
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由题意知
2 0
1 0
x
x y
+ = ì
í - - + = î
,得
2
3
x
y
= - ì
í = î
,即过定点 ( 2,3) - .
(4)若 0, 0 k b < < ,则直线 y kx b = + 必不通过( ).
A.第Ⅰ象限 B.第Ⅱ象限 C.第Ⅲ象限 D.第Ⅳ象限
(4)A 若 0, 0 k b < < ,则直线 y kx b = + 必通过第二、三、四象限,即不过第一象限.
(5)过两点 (4, ), (2, 3) A y B - 的直线的倾斜角是 3
4
p ,则 y = ( ).
A.1 B. 1 - C.5 D. 5 -
(5)D 直线 AB 的斜率 3
4 2
y
k
+
=
-
,而该直线的倾斜角是 3
4
p ,则 3 tan 1
4
k p = = - ,
得 3 1
4 2
y +
= -
-
,即 5 y = - .
(6) 已知两点 (3,0), (0, 4) A B , 动点 ( , ) P x y 在线段 AB 上运动, 则 xy的最大值是 ( ).
A.2 B.3 C.4 D.5
(6)B
表
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示线段 AB 的方程为 1 ( 0, 0)
3 4
x y
x y + = ³ ³ ,
而 2
1 3 4 12 ( ) 12( ) 12 3
3 4 2 4
x y
x y
xy
+
= × × £ = ´ = .
(7)若直线 0 ax by c + + = 过第一、二、三象限,则( ).
A. 0, 0 ab bc > > B. 0, 0 ab bc > < C. 0, 0 ab bc < < D. 0, 0 ab bc < >
(7)C 由 0 ax by c + + = ,得 a c y x
b b
= - - 过第一、二、三象限,则 0, 0 a c
b b
- > - > ,
得 0, 0 a c
b b
< < ,即 0, 0 ab bc < < .
(8)若点 (4, ) a 到直线4 3 1 x y - = 的距离不大于 3,则a的取值范围是( ).
A.[0,10] B. (0,10) C. 1 3 [ , ]
3 13
D. ( ,0] [10, ) -¥ +¥ U
(8)A 由 |16 3 1| 3
5
a - -
£ ,得| 3 15 | 15 a - £ ,即0 10 a £ £ .
2.填空题
(1)直线 l过点 ( 2,3) P - ,且与 x轴、 y 轴分别交于 , A B两点,若P 分线段 AB 所成的
比为 2 - ,则直线 l的方程为 .
(1)3 4 6 0 x y + - = 设 ( ,0), (0, ) A a B b ,则 2
1 ( 2)
a
= -
+ -
,则 2 a = ;
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且
2
3
1 ( 2)
b -
=
+ -
,则 3
2
b = ,所以直线 l的方程为 1
3 2
2
x y
+ = ,即3 4 6 0 x y + - = .
(2)已知点 (1,cos ) P q 到直线 sin cos 1 x y q q + = 的距离等于 1
4
,且 [0, ]
2
p q Î ,
则q = .
(2)
6
p 2
2 2
| sin cos 1| 1
4 sin cos
q q
q q
+ -
=
+
, 即 2 1 | sin sin |
4
q q - = , 而 [0, ]
2
p q Î , 即0 sin 1 q £ £ ,
得 2 1 sin sin
4
q q - = ,即 2 1 sin sin 0
4
q q - + = ,得 2 1 (sin ) 0
2
q - = ,
即 1 sin
2
q = ,而 [0, ]
2
p q Î ,得
6
p q = .
(3) 如果直线 1 2 , l l 的斜率分别为方程
2 4 1 0 x x - + = 的两个根, 则 1 l 与 2 l 的夹角为 .
(3)
3
p 设斜率为 1 2 , k k , 则 1 2 1 2 4, 1 k k k k + = × = , 由夹角公式得 1
1 2
tan 3
1
k k
k k
q
-
= =
+ ×
,
又 (0, ]
2
p q Î ,故
3
p q = .
(4)已知两点 (0,1), (1,0) A B ,若直线 ( 1) y k x = + 与线段 AB 总有公共点,则 k 的取值
范围是 .
(4)0 1 k £ £
把直线化为一般式,即 0 kx y k - + = ,而两点 (0,1), (1,0) A B 在直线上或在直线的
两侧,即 ( 1 ) (2 ) 0 k k - + × £ ,整理得 ( 1) 0 k k - £ ,得0 1 k £ £ .
另外可以画图观察,直线 ( 1) y k x = + 恒过定点 ( 1,0) - ,动直线满足与线段 AB
总有公共点,则最大的斜率为1,最小的斜率为0.
(5)已知直线 2 2 0 x y k - + = 与两个坐标轴围成的三角形的面积不大于1,则 k 的取值
范围是 .
(5) 1 1 k - £ £ 且 0 k ¹ 令 0 x = ,则 y k = ;令 0 y = ,则 2 x k = - ,
故面积 1 2 1
2
S k k = ´ - £ ,且 0 S ¹ ,故 1 1 k - £ £ 且 0 k ¹ .
3.直线 l经过点 (3, 4) P ,它的倾斜角是直线 3 3 0 x y - + = 的倾斜角2倍,
求直线 l的方程.
3.解:因为直线 3 3 0 x y - + = 的斜率为 3,
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所以直线 3 3 0 x y - + = 的倾斜角为
3
p ,得所求直线的倾斜角为 2
3
p ,
即所求直线的斜率为 3 - ,则 4 3( 3) y x - = - - ,
即直线 l的方程为 3 4 3 3 0 x y + - - = .
4.已知一条直线过点 (2, 3) P - ,与直线2 1 0 x y - - = 和直线 2 4 0 x y + - = 分别相交于
点 A和点B ,且 P 为线段 AB 的中点,求这条直线的方程.
4.解:点 A和点B 分别在直线2 1 0 x y - - = 和直线 2 4 0 x y + - = 上,
可设 ( , 2 1) A a a - , ( 2 4, ) B b b - + ,而 P 为线段 AB 的中点,
则
( 2 4) 4
2 1 6
a b
a b
+ - + = ì
í - + = - î
,得
2
1
a
b
= - ì
í = - î
,即 ( 2, 5) A - - , (6, 1) B - ,
得直线 AB 的方程为 2 8 0 x y - - = .
5.过点 (2,1) P 作直线 l分别交 , x y轴于 , A B,求使 ABC D 的面积最小时的直线方程.
5.解:如图,设 , OA a OB b = = , ABO D 的面积为S ,
则 1
2
S ab = ,并且直线 l的截距式方程是 1
x y
a b
+ = ,
由直线通过点 (2,1),得 2 1 1
a b
+ = ,
即 1
1 2 1 1
a b
b
b
= =
- -
,
因为点 A和点 B 在 x轴、 y 轴的正半轴上,
所以上式右端的分母 1 0 b - > .
由此得
2 1
a b
S b b
b
= ´ = ´
-
2 1 1 1
1
1 1
b
b
b b
- +
= = + +
- -
1
1 2 2 2 4
1
b
b
= - + + ³ + =
-
当且仅当 1 1
1
b
b
- =
-
,即 2 b = 时,面积S 取最小值4,
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这时 4 a = ,直线的方程是: 1
4 2
x y
+ = , 即 2 4 0 x y + - = .
6.(1)求点 ( 3, 4) P - 关于直线4 1 0 x y - - = 的对称点的坐标;
(2)求直线4 1 0 x y - - = 关于点 ( 3, 4) P - 对称的直线方程.
6.解: (1)设点 1 ( , ) P a b 为所求,则
4 1
3 4
b
a
-
= -
+
,且 3 4 4 1 0
2 2
a b - +
× - - = ,
即
4 13 0
4 18 0
a b
a b
+ - = ì
í - - = î
,解得:
5
2
a
b
= ì
í = î
,即点 1 (5, 2) P 为所求;
(2)所求直线显然和已知直线平行,设4 0 ( 1) x y c c - + = ¹ - ,
则
| 12 4 1| | 12 4 |
17 17
c - - - - - +
= ,得 33 c = ,
即4 33 0 x y - + = 为所求.