2019屆高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二部分 突破熱點 分層教學(xué) 專項二 專題五 1 第1講 直線與圓學(xué)案

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1、第1講 直線與圓 年份 卷別 考查內(nèi)容及考題位置 命題分析 2018 卷Ⅱ 圓的方程、直線與圓的位置關(guān)系·T19(2) 1.近兩年圓的方程成為高考全國課標卷命題的熱點,需重點關(guān)注.此類試題難度中等偏下,多以選擇題或填空題形式考查. 2.直線與圓的方程偶爾單獨命題,單獨命題時有一定的深度,有時也會出現(xiàn)在壓軸題的位置,難度較大,對直線與圓的方程(特別是直線)的考查主要體現(xiàn)在圓錐曲線的綜合問題上. 卷Ⅲ 直線與圓的位置關(guān)系·T6 2017 卷Ⅰ 圓的性質(zhì)、點到直線的距離、雙曲線的幾何性質(zhì)·T15 卷Ⅱ 圓的弦長問題、雙曲線的幾何性質(zhì)·T9 卷Ⅲ 直線與圓的位置

2、關(guān)系、點到直線的距離、橢圓的離心率·T10 直線與圓的方程、直線與拋物線的位置關(guān)系·T20 2016 卷Ⅱ 圓的方程、點到直線的距離應(yīng)用·T4 卷Ⅲ 直線與圓的位置關(guān)系·T16            直線的方程(基礎(chǔ)型) 兩條直線平行與垂直的判定 若兩條不重合的直線l1,l2的斜率k1,k2存在,則l1∥l2?k1=k2,l1⊥l2?k1k2=-1.若給出的直線方程中存在字母系數(shù),則要考慮斜率是否存在. 2個距離公式 (1)兩平行直線l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0間的距離d=. (2)點(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離

3、公式d=. [考法全練] 1.若平面內(nèi)三點A(1,-a),B(2,a2),C(3,a3)共線,則a=(  ) A.1±或0 B.或0 C. D.或0 解析:選A.因為平面內(nèi)三點A(1,-a),B(2,a2),C(3,a3)共線,所以kAB=kAC,即=,即a(a2-2a-1)=0,解得a=0或a=1±.故選A. 2.若直線mx+2y+m=0與直線3mx+(m-1)y+7=0平行,則m的值為(  ) A.7 B.0或7 C.0 D.4 解析:選B.因為直線mx+2y+m=0與直線3mx+(m-1)y+7=0平行,所以m(m-1)=3m×2,所以m=0或7,經(jīng)檢驗,都符合題意.故

4、選B. 3.兩條平行線l1,l2分別過點P(-1,2),Q(2,-3),它們分別繞P,Q旋轉(zhuǎn),但始終保持平行,則l1,l2之間距離的取值范圍是(  ) A.(5,+∞) B.(0,5] C.(,+∞) D.(0,] 解析:選D.當直線PQ與平行線l1,l2垂直時,|PQ|為平行線l1,l2間的距離的最大值,為=,所以l1,l2之間距離的取值范圍是(0,].故選D. 4.已知點A(1,2),B(2,11),若直線y=x+1(m≠0)與線段AB相交,則實數(shù)m的取值范圍是(  ) A.[-2,0)∪[3,+∞) B.(-∞,-1]∪(0,6] C.[-2,-1]∪[3,6] D.[-2

5、,0)∪(0,6] 解析:選C.由題意得,兩點A(1,2),B(2,11)分布在直線y=x+1(m≠0)的兩側(cè)(或其中一點在直線上),所以≤0,解得-2≤m≤-1或3≤m≤6,故選C. 5.(一題多解)已知直線l:x-y-1=0,l1:2x-y-2=0.若直線l2與l1關(guān)于直線l對稱,則直線l2的方程是________. 解析:法一:l1與l2關(guān)于l對稱,則l1上任意一點關(guān)于l的對稱點都在l2上,故l與l1的交點(1,0)在l2上. 又易知(0,-2)為l1上的一點,設(shè)其關(guān)于l的對稱點為(x,y),則 ,解得 即(1,0),(-1,-1)為l2上兩點,故可得l2的方程為x-2y-1

6、=0. 法二:設(shè)l2上任一點為(x,y),其關(guān)于l的對稱點為(x1,y1),則由對稱性可知 解得 因為(x1,y1)在l1上, 所以2(y+1)-(x-1)-2=0,即l2的方程為x-2y-1=0. 答案:x-2y-1=0            圓的方程(綜合型) 圓的3種方程 (1)圓的標準方程:(x-a)2+(y-b)2=r2. (2)圓的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0). (3)圓的直徑式方程:(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0(圓的直徑的兩端點是A(x1,y1),B(x2,y2)). [典型例題]

7、在平面直角坐標系xOy中,曲線Γ:y=x2-mx+2m(m∈R)與x軸交于不同的兩點A,B,曲線Γ與y軸交于點C. (1)是否存在以AB為直徑的圓過點C?若存在,求出該圓的方程;若不存在,請說明理由. (2)求證:過A,B,C三點的圓過定點. 【解】 由曲線Γ:y=x2-mx+2m(m∈R),令y=0,得x2-mx+2m=0. 設(shè)A(x1,0),B(x2,0),則可得Δ=m2-8m>0,x1+x2=m,x1x2=2m. 令x=0,得y=2m,即C(0,2m). (1)若存在以AB為直徑的圓過點C,則·=0,得x1x2+4m2=0, 即2m+4m2=0,所以m=0或m=-. 由Δ

8、>0得m<0或m>8,所以m=-, 此時C(0,-1),AB的中點M即圓心,半徑r=|CM|=, 故所求圓的方程為+y2=. (2)證明:設(shè)過A,B兩點的圓的方程為x2+y2-mx+Ey+2m=0, 將點C(0,2m)代入可得E=-1-2m, 所以過A,B,C三點的圓的方程為x2+y2-mx-(1+2m)y+2m=0, 整理得x2+y2-y-m(x+2y-2)=0. 令可得或 故過A,B,C三點的圓過定點(0,1)和. 求圓的方程的兩種方法 (1)直接法:利用圓的性質(zhì)、直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系,數(shù)形結(jié)合直接求出圓心坐標、半徑,進而求出圓的方程. (2)待定系數(shù)法:先

9、設(shè)出圓的方程,再由條件構(gòu)建系數(shù)滿足的方程(組)求得各系數(shù),進而求出圓的方程.  [對點訓(xùn)練] 1.圓(x-1)2+(y-2)2=1關(guān)于直線y=x對稱的圓的方程為 (  ) A.(x-2)2+(y-1)2=1 B.(x+1)2+(y-2)2=1 C.(x+2)2+(y-1)2=1 D.(x-1)2+(y+2)2=1 解析:選A.由題意知圓心的坐標為(1,2).易知(1,2)關(guān)于直線y=x對稱的點為(2,1),所以圓(x-1)2+(y-2)2=1關(guān)于直線y=x對稱的圓的方程為(x-2)2+(y-1)2=1,故選A. 2.已知△ABC三個頂點的坐標分別為A(1,0),B(0,),C

10、(2,),則△ABC外接圓的圓心到原點的距離為(  ) A. B. C. D. 解析:選B.設(shè)外接圓圓心為P.因為△ABC外接圓的圓心在線段BC的垂直平分線上,即直線x=1上,可設(shè)圓心P(1,p),由PA=PB得|p|=,解得p=,所以圓心坐標為P,所以圓心到原點的距離|OP|===.故選B. 3.經(jīng)過原點且與直線x+y-2=0相切于點(2,0)的圓的標準方程是(  ) A.(x-1)2+(y+1)2=2 B.(x+1)2+(y-1)2=2 C.(x-1)2+(y+1)2=4 D.(x+1)2+(y-1)2=4 解析:選A.設(shè)圓心的坐標為(a,b),則a2+b2=r2①,(a

11、-2)2+b2=r2②,=1③,聯(lián)立①②③解得a=1,b=-1,r2=2.故所求圓的標準方程是(x-1)2+(y+1)2=2.故選A.            直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系(綜合型) 直線與圓的位置關(guān)系的判定 (1)幾何法:把圓心到直線的距離d和半徑r的大小加以比較:d<r?相交;d=r?相切;d>r?相離. (2)代數(shù)法:將圓的方程和直線的方程聯(lián)立起來組成方程組,利用判別式Δ來討論位置關(guān)系:Δ>0?相交;Δ=0?相切;Δ<0?相離. 圓與圓的位置關(guān)系的判定 (1)d>r1+r2?兩圓外離. (2)d=r1+r2?兩圓外切. (3)|r1-r2|<d<r1+

12、r2?兩圓相交. (4)d=|r1-r2|(r1≠r2)?兩圓內(nèi)切. (5)0≤d<|r1-r2|(r1≠r2)?兩圓內(nèi)含. [典型例題] 命題角度一 圓的切線問題 (2018·永州模擬)自圓C:(x-3)2+(y+4)2=4外一點P(x,y)引該圓的一條切線,切點為Q,PQ的長度等于點P到原點O的距離,則點P的軌跡方程為(  ) A.8x-6y-21=0 B.8x+6y-21=0 C.6x+8y-21=0 D.6x-8y-21=0 【解析】 由題意得,圓心C的坐標為(3,-4),半徑r=2,如圖. 因為|PQ|=|PO|,且PQ⊥CQ, 所以|PO|2+r2=|P

13、C|2, 所以x2+y2+4=(x-3)2+(y+4)2, 即6x-8y-21=0,所以點P的軌跡方程為6x-8y-21=0,故選D. 【答案】 D 過一點求圓的切線方程的方法 (1)過圓上一點(x0,y0)的圓的切線的方程的求法 若切線斜率存在,則先求切點與圓心連線所在直線的斜率k(k≠0),由垂直關(guān)系知切線斜率為-,由點斜式方程可求切線方程.若切線斜率不存在,則可由圖形寫出切線方程x=x0.   (2)過圓外一點(x0,y0)的圓的切線的方程的求法 當切線斜率存在時,設(shè)切線斜率為k,切線方程為y-y0=k(x-x0),即kx-y+y0-kx0=0.由圓心到直線的距離

14、等于半徑,即可得出切線方程.當切線斜率不存在時要加以驗證. 命題角度二 直線與圓相交問題 在平面直角坐標系xOy中,已知圓C與y軸相切,且過點M(1,),N(1,-). (1)求圓C的方程; (2)已知直線l與圓C交于A,B兩點,且直線OA與直線OB的斜率之積為-2.求證:直線l恒過定點,并求出定點的坐標. 【解】 (1)因為圓C過點M(1,),N(1,-), 所以圓心C在線段MN的垂直平分線上,即在x軸上, 故設(shè)圓心為C(a,0),易知a>0, 又圓C與y軸相切, 所以圓C的半徑r=a, 所以圓C的方程為(x-a)2+y2=a2. 因為點M(1,)在圓C上, 所以(

15、1-a)2+()2=a2,解得a=2. 所以圓C的方程為(x-2)2+y2=4. (2)記直線OA的斜率為k(k≠0), 則其方程為y=kx. 聯(lián)立,得消去y,得(k2+1)x2-4x=0, 解得x1=0,x2=. 所以A. 由k·kOB=-2,得kOB=-,直線OB的方程為y=-x, 在點A的坐標中用-代換k,得B. 當直線l的斜率不存在時,=,得k2=2,此時直線l的方程為x=. 當直線l的斜率存在時,≠,即k2≠2. 則直線l的斜率為= ==. 故直線l的方程為y-=. 即y=,所以直線l過定點. 綜上,直線l恒過定點,定點坐標為. 直線與圓相交問題的

16、求法 (1)弦長的求解方法 ①根據(jù)半徑,弦心距,弦長構(gòu)成的直角三角形,構(gòu)成三者間的關(guān)系R2=d2+(其中l(wèi)為弦長,R為圓的半徑,d為圓心到直線的距離). ②根據(jù)公式l=|x1-x2|求解(其中l(wèi)為弦長,x1,x2為直線與圓相交所得交點的橫坐標,k為直線的斜率). ③求出交點坐標,用兩點間距離公式求解. (2)定點、定值問題的求解步驟 ①設(shè):設(shè)出直線方程,并代入圓的方程整理成關(guān)于x(或y)的一元二次方程. ②列:用參數(shù)表示出需要證明的直線或者幾何式子. ③解:判斷直線是否過定點或?qū)Ρ硎境龅拇鷶?shù)式進行化簡求解.  [對點訓(xùn)練] 1.(2018·黃山模擬)已知圓O:x2+y2=

17、1,點P為直線+=1上一動點,過點P向圓O引兩條切線PA,PB,A,B為切點,則直線AB經(jīng)過定點(  ) A. B. C. D. 解析:選B.因為點P是直線+=1上的一動點,所以設(shè)P(4-2m,m).因為PA,PB是圓x2+y2=1的兩條切線,切點分別為A,B,所以O(shè)A⊥PA,OB⊥PB,所以點A,B在以O(shè)P為直徑的圓C上,即弦AB是圓O和圓C的公共弦.所以圓心C的坐標是,且半徑的平方r2=, 所以圓C的方程為(x-2+m)2+=,① 又x2+y2=1,② 所以②-①得,(2m-4)x-my+1=0, 即公共弦AB所在的直線方程為(2x-y)m+(-4x+1)=0,所以由得所以直

18、線AB過定點.故選B. 2.已知圓C經(jīng)過點A(0,2),B(2,0),圓C的圓心在圓x2+y2=2的內(nèi)部,且直線3x+4y+5=0被圓C所截得的弦長為2.點P為圓C上異于A,B的任意一點,直線PA與x軸交于點M,直線PB與y軸交于點N. (1)求圓C的方程; (2)若直線y=x+1與圓C交于A1,A2兩點,求·; (3)求證:|AN|·|BM|為定值. 解:(1)易知圓心C在線段AB的中垂線y=x上, 故可設(shè)C(a,a),圓C的半徑為r. 因為直線3x+4y+5=0被圓C所截得的弦長為2,且r=, 所以C(a,a)到直線3x+4y+5=0的距離d===, 所以a=0或a=17

19、0. 又圓C的圓心在圓x2+y2=2的內(nèi)部, 所以a=0,圓C的方程為x2+y2=4. (2)將y=x+1代入x2+y2=4得2x2+2x-3=0. 設(shè)A1(x1,y1),A2(x2,y2), 則x1+x2=-1,x1x2=-. 所以·=(x1-2)(x2-2)+y1y2=x1x2-2(x1+x2)+4+(x1+1)(x2+1)=2x1x2-(x1+x2)+5=-3+1+5=3. (3)證明:當直線PA的斜率不存在時,|AN|·|BM|=8. 當直線PA與直線PB的斜率都存在時,設(shè)P(x0,y0), 直線PA的方程為y=x+2,令y=0得M. 直線PB的方程為y=(x-2)

20、,令x=0得N. 所以|AN|·|BM|= =4+4 =4+4× =4+4× =4+4×=8, 故|AN|·|BM|為定值8. 一、選擇題 1.(2018·高考全國卷Ⅲ)直線x+y+2=0分別與x軸,y軸交于A,B兩點,點P在圓(x-2)2+y2=2上,則△ABP面積的取值范圍是(  ) A.[2,6] B.[4,8] C.[,3] D.[2,3] 解析:選A.圓心(2,0)到直線的距離d==2,所以點P到直線的距離d1∈[,3].根據(jù)直線的方程可知A,B兩點的坐標分別為A(-2,0),B(0,-2),所以|AB|=2,所以△ABP的面積S=|AB|d1=d1.

21、因為d1∈[,3],所以S∈[2,6],即△ABP面積的取值范圍是[2,6]. 2.圓C與x軸相切于T(1,0),與y軸正半軸交于A、B兩點,且|AB|=2,則圓C的標準方程為(  ) A.(x-1)2+(y-)2=2 B.(x-1)2+(y-2)2=2 C.(x+1)2+(y+)2=4 D.(x-1)2+(y-)2=4 解析:選A.由題意得,圓C的半徑為=,圓心坐標為(1,),所以圓C的標準方程為(x-1)2+(y-)2=2,故選A. 3.半徑為2的圓C的圓心在第四象限,且與直線x=0和x+y=2均相切,則該圓的標準方程為(  ) A.(x-1)2+(y+2)2=4 B.(

22、x-2)2+(y+2)2=2 C.(x-2)2+(y+2)2=4 D.(x-2)2+(y+2)2=4 解析:選C.設(shè)圓心坐標為(2,-a)(a>0),則圓心到直線x+y=2的距離d==2,所以a=2,所以該圓的標準方程為(x-2)2+(y+2)2=4,故選C. 4.(2018·湖南湘東五校聯(lián)考)圓(x-3)2+(y-3)2=9上到直線3x+4y-11=0的距離等于2的點有(  ) A.1個 B.2個 C.3個 D.4個 解析:選B.圓(x-3)2+(y-3)2=9的圓心為(3,3),半徑為3,圓心到直線3x+4y-11=0的距離d==2,所以圓上到直線3x+4y-11=0的距離為

23、2的點有2個.故選B. 5.在平面直角坐標系內(nèi),過定點P的直線l:ax+y-1=0與過定點Q的直線m:x-ay+3=0相交于點M,則|MP|2+|MQ|2=(  ) A. B. C.5 D.10 解析:選D.由題意知P(0,1),Q(-3,0),因為過定點P的直線ax+y-1=0與過定點Q的直線x-ay+3=0垂直,所以MP⊥MQ,所以|MP|2+|MQ|2=|PQ|2=9+1=10,故選D. 6.(2018·鄭州模擬)已知△ABC的三個頂點坐標分別為A(-2,3),B(-2,-1),C(6,-1),以原點為圓心的圓與此三角形有唯一的公共點,則該圓的方程為(  ) A.x2+y2=

24、1 B.x2+y2=37 C.x2+y2=4 D.x2+y2=1或x2+y2=37 解析:選D.如圖,易知AC所在直線的方程為x+2y-4=0.點O到直線x+2y-4=0的距離d==>1,OA==,OB==,OC==,所以以原點為圓心的圓若與三角形ABC有唯一的公共點,則公共點為(0,-1)或(6,-1),所以圓的半徑為1或,則該圓的方程為x2+y2=1或x2+y2=37.故選D. 二、填空題 7.(2018·南寧模擬)過點(,0)引直線l與曲線y=相交于A,B兩點,O為坐標原點,當△AOB的面積取最大值時,直線l的斜率等于________. 解析:令P(,0),如圖,易知|OA

25、|=|OB|=1, 所以S△AOB=|OA|·|OB|·sin∠AOB =sin∠AOB≤, 當∠AOB=90°時,△AOB的面積取得最大值,此時過點O作OH⊥AB于點H,則|OH|=, 于是sin∠OPH===,易知∠OPH為銳角,所以∠OPH=30°, 則直線AB的傾斜角為150°,故直線AB的斜率為tan 150°=-. 答案:- 8.已知動直線l0:ax+by+c-2=0(a>0,c>0)恒過點P(1,m),且Q(4,0)到動直線l0的最大距離為3,則+的最小值為________. 解析:動直線l0:ax+by+c-2=0(a>0,c>0)恒過點P(1,m),所以a+b

26、m+c-2=0. 又Q(4,0)到動直線l0的最大距離為3, 所以 =3,解得m=0. 所以a+c=2. 又a>0,c>0,所以+=(a+c)=≥=,當且僅當c=2a=時取等號. 答案: 9.(2018·桂林、百色、梧州、崇左、北海五市聯(lián)考)設(shè)圓C滿足:①截y軸所得弦長為2;②被x軸分成兩段圓弧,其弧長的比為3∶1;③圓心到直線l:x-2y=0的距離為d.當d最小時,圓C的面積為________. 解析:設(shè)圓C的圓心為C(a,b),半徑為r,則點C到x軸,y軸的距離分別為|b|,|a|.由題設(shè)知圓C截x軸所得劣弧所對的圓心角為90°,知圓C截x軸所得的弦長為r,故r2=2b2,又

27、圓C截y軸所得的弦長為2,所以r2=a2+1,從而得2b2-a2=1.又點C(a,b)到直線x-2y=0的距離d=,所以5d2=(a-2b)2=a2+4b2-4ab≥a2+4b2-2(a2+b2)=2b2-a2=1,當且僅當,即a2=b2=1時等號成立,此時d取得最小值,此時r2=2,圓C的面積為2π. 答案:2π 三、解答題 10.已知點P(2,2),圓C:x2+y2-8y=0,過點P的動直線l與圓C交于A,B兩點,線段AB的中點為M,O為坐標原點. (1)求M的軌跡方程; (2)當|OP|=|OM|時,求l的方程及△POM的面積. 解:(1)圓C的方程可化為x2+(y-4)2=

28、16,所以圓心為C(0,4),半徑為4. 設(shè)M(x,y),則=(x,y-4),=(2-x,2-y). 由題設(shè)知·=0, 故x(2-x)+(y-4)(2-y)=0, 即(x-1)2+(y-3)2=2. 由于點P在圓C的內(nèi)部, 所以M的軌跡方程是(x-1)2+(y-3)2=2. (2)由(1)可知M的軌跡是以點N(1,3)為圓心,為半徑的圓. 由于|OP|=|OM|,故O在線段PM的垂直平分線上. 又P在圓N上,從而ON⊥PM. 因為ON的斜率為3,所以l的斜率為-, 故l的方程為y=-x+. 又|OM|=|OP|=2,O到l的距離為,|PM|=,所以△POM的面積為.

29、11.(2018·高考全國卷Ⅱ)設(shè)拋物線C:y2=4x的焦點為F,過F且斜率為k(k>0)的直線l與C交于A,B兩點,|AB|=8. (1)求l的方程; (2)求過點A,B且與C的準線相切的圓的方程. 解:(1)由題意得F(1,0),l的方程為y=k(x-1)(k>0). 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2). 由得k2x2-(2k2+4)x+k2=0. Δ=16k2+16>0,故x1+x2=. 所以|AB|=|AF|+|BF|=(x1+1)+(x2+1)=. 由題設(shè)知=8,解得k=-1(舍去),k=1.因此l的方程為y=x-1. (2)由(1)得AB的中點坐標為(3,2),

30、所以AB的垂直平分線方程為y-2=-(x-3),即y=-x+5.設(shè)所求圓的圓心坐標為(x0,y0),則 解得或 因此所求圓的方程為(x-3)2+(y-2)2=16或(x-11)2+(y+6)2=144. 12.如圖,在平面直角坐標系xOy中,已知以M為圓心的圓M:x2+y2-12x-14y+60=0及其上一點A(2,4). (1)設(shè)圓N與x軸相切,與圓M外切,且圓心N在直線x=6上,求圓N的標準方程; (2)設(shè)平行于OA的直線l與圓M相交于B,C兩點,且BC=OA,求直線l的方程; (3)設(shè)點T(t,0)滿足:存在圓M上的兩點P和Q,使得+=,求實數(shù)t的取值范圍. 解:(1)

31、圓M的標準方程為(x-6)2+(y-7)2=25,所以圓心M(6,7),半徑為5. 由圓心N在直線x=6上,可設(shè)N(6,y0).因為圓N與x軸相切,與圓M外切,所以0

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