Giải SBT Toán 10 Bài 21. Đường tròn trong mặt phẳng tọa độ có đáp án
20 câu hỏi
Tìm tâm và bán kính của đường tròn (C) trong các trường hợp sau:
(x – 2)2 + (y – 8)2 = 49;
Hướng dẫn giải
Phương trình đường tròn có dạng: (x – a)2 + (y – b)2 = R2
Với (a; b) là tọa độ tâm I và R > 0 là bán kính của đường tròn
Xét (x – 2)2 + (y – 8)2 = 49 có:
a = 2, b = 8, R2 = 49 ⇒ R = 7
Vậy đường tròn (C) có tâm I(2; 8) và bán kính R = 7.
(x + 3)2 + (y – 4)2 = 23.
Hướng dẫn giải
Phương trình đường tròn có dạng: (x – a)2 + (y – b)2 = R2
Với (a; b) là tọa độ tâm I và R > 0 là bán kính của đường tròn
Xét(x + 3)2 + (y – 4)2 = 23 có:
a = –3, b = 4, R2 = 23 ⇒ R = \(\sqrt {23} \)
Vậy đường tròn (C) có tâm I(–3; 4) và bán kính R = \(\sqrt {23} \).
Phương trình nào dưới đây là phương trình của một đường tròn? Khi đó hãy tìm tâm và bán kính của nó.
x2 + 2y2 – 4x – 2y + 1 = 0.
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho không là phương trình của đường tròn do hệ số của x2 và y2 không bằng nhau
x2 + y2 – 4x + 3y + 2xy = 0.
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho không là phương trình của đường tròn do trong phương trình của đường tròn không có thành phần tích xy.
x2 + y2 – 8x – 6y + 26 = 0.
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho có các hệ số a = 4, b = 3, c = 26, ta có:
a2 + b2 – c = 42 + 32 – 26 = –1 < 0
do đó nó không là phương trình của đường tròn.
x2 + y2 + 6x – 4y + 13 = 0
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho có các hệ số a = –3, b = 2, c = 13, ta có:
a2 + b2 – c = (–3)2 + 22 – 13 = 0
do đó nó không là phương trình của đường tròn.
x2 + y2 – 4x + 2y + 1 = 0.
Hướng dẫn giải
Phương trình đã cho có các hệ số a = 2, b = –1, c = 1, ta có:
a2 + b2 – c = 22 + (–1)2 – 1 = 4 > 0
nên đây là phương trình của đường tròn có tâm I(2; –1) và có bán kính\(R = \sqrt 4 = 2\).
Viết phương trình của đường tròn (C) trong các trường hợp sau.
Có tâm I(3; 1) và có bán kính R = 2.
Hướng dẫn giải
Phương trình đường tròn có tâm I(3; 1) và có bán kính R = 2 là:
(x – 3)2 + (y – 1)2 = 22
⇔ (x – 3)2 + (y – 1)2 = 4.
Có tâm I(3; 1) và đi qua điểm M(–1; 7).
Hướng dẫn giải
Đường tròn có tâm I(3; 1) và đi qua điểm M(–1; 7) có bán kính
R = IM = \(\sqrt {{{( - 1 - 3)}^2} + {{(7 - 1)}^2}} = 2\sqrt {13} \)
Phương trình đường tròn có tâm I(3; 1) và đi qua điểm M(–1; 7) là:
(x – 3)2 + (y – 1)2 = (\(2\sqrt {13} \))2
⇔ (x – 3)2 + (y – 1)2 = 52.
Có tâm I(2; –4) và tiếp xúc với đường thẳng Δ: 3x – 2y – 1 = 0.
Hướng dẫn giải
Đường tròn có tâm I(2; –4) và tiếp xúc với đường thẳng Δ: 3x – 2y – 1 = 0 có bán kính R = d(I; Δ) = \(\frac{{\left| {3.2 - 2.\left( { - 4} \right) - 1} \right|}}{{\sqrt {{3^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }} = \sqrt {13} \)
Phương trình đường tròn có tâm I(2; –4) và tiếp xúc với đường thẳng Δ: 3x – 2y – 1 = 0 là:
(x – 2)2 + (y + 4)2 = (\(\sqrt {13} \))2
⇔ (x – 2)2 + (y + 4)2 = 13.
Có đường kính AB với A(4; 1), B(–2; –5).
Hướng dẫn giải
Đường tròn có đường kính AB với A(4; 1), B(–2; –5) có:
Tâm I là trung điểm AB nên:
xI = (xA + xB) : 2 = (4 + (– 2)) : 2 = 1
yI = (yA + yB) : 2 = (1 + (– 5)) : 2 = –2
Do đó, I(1; –2).
Bán kính R = \(\frac{{AB}}{2} = \frac{{\sqrt {{{( - 2 - 4)}^2} + {{( - 5 - 1)}^2}} }}{2} = 3\sqrt 2 \)
Phương trình đường tròn có đường kính AB với A(4; 1), B(–2; –5) là:
(x – 1)2 + (y + 2)2 = (\(3\sqrt 2 \))2
⇔ (x – 1)2 + (y + 2)2 = 18.
Viết phương trình đường tròn (C) có tâm thuộc đường thẳng Δ: x + y – 1 = 0 và đi qua hai điểm A(6; 2), B(–1; 3).
Hướng dẫn giải
Dựa vào Δ: x + y – 1 = 0 ta có: y = 1 – x
Gọi I là tâm của đường tròn (C). Ta có I ∈ Δ ⇔ I(t; 1 – t)
Vì A, B thuộc (C) nên ta có
AI2 = BI2
⇔ (t – 6)2 + (1 – t – 2)2 = (t + 1)2 + (1 – t – 3)2
⇔ (t – 6)2 + (–1 – t )2 = (t + 1)2 + (–2 – t )2
⇔ (t – 6)2 + (t + 1)2 = (t + 1)2 + (t + 2)2
⇔ (t – 6)2 = (t + 2)2
⇔ t2 – 12t + 36 = t2 + 4t + 4
⇔ 16t = 32
⇔ t = 2
Do đó, I(2; –1)
Bán kính của (C) là:
\(R = IA = \sqrt {{{\left( {6 - 2} \right)}^2} + {{\left( {2 - \left( { - 1} \right)} \right)}^2}} = 5\)
Phương trình của đường tròn (C) là:
(x – 2)2 + (y + 1)2 = 52
⇔ (x – 2)2 + (y + 1)2 = 25.
Cho đường tròn (C) có phương trình x2 + y2 + 6x – 4y – 12 = 0. Viết phương trình tiếp tuyến Δ của (C) tại điểm M(0; –2).
Hướng dẫn giải
Xét đường tròn (C) có phương trình: x2 + y2 + 6x – 4y – 12 = 0. Ta có:
Tâm I(a; b) với a = 6 : (–2) = –3, b = –4 : (–2) = 2, do đó, đường tròn (C) có tâm I(–3; 2).
Đường thẳng Δ đi qua điểm M(0; –2) và có vectơ pháp tuyến là \(\overrightarrow {{n_\Delta }} = \overrightarrow {IM} = \left( {3; - 4} \right)\). Phương trình của Δ là
3(x – 0) – 4(y + 2) = 0
⇔ 3x – 4y – 8 = 0.
Cho điểm A(4; 2) và hai đường thẳng d: 3x + 4y – 20 = 0, d’: 2x + y = 0.
Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua A và vuông góc với d.
Hướng dẫn giải
Dựa vào đề bài ta có do đường thẳng Δ vuông góc với d nên: \(\overrightarrow {{u_\Delta }} = \overrightarrow {{n_d}} = \left( {3;4} \right) \Rightarrow \overrightarrow {{n_\Delta }} = \left( {4; - 3} \right)\).
Phương trình của Δ là:
4(x – 4) – 3(y – 2) = 0
⇔ 4x – 3y – 10 = 0.
Viết phương trình đường tròn (C) có tâm thuộc đường thẳng d' và tiếp xúc với d tại điểm A.
Hướng dẫn giải
Gọi I là tâm của đường tròn (C).
Vì d tiếp xúc với (C) tại điểm A nên ta có IA ⊥ d, do đó I thuộc Δ. Mặt khác, I thuộc đường thẳng d'. Suy ra toạ độ của I thoả mãn hệ phương trình
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{4x - 3y - 10 = 0}\\{2x + y = 0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{4x - 3y = 10}\\{2x + y = 0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 1}\\{y = - 2}\end{array}} \right.\)
Do đó, I(1; –2)
Bán kính của (C) là: \(R = IA = \sqrt {{{\left( {4 - 1} \right)}^2} + {{\left( {2 - \left( { - 2} \right)} \right)}^2}} = 5\).
Vậy phương trình của (C) là
(x – 1)2 + (y + 2)2 = 52
⟺ (x – 1)2 + (y + 2)2 = 25.
Cho đường tròn (C), đường thẳng Δ có phương trình lần lượt là:
(x – 1)2 + (y + 1)2 = 2; x + y + 2 = 0.
Chứng minh rằng Δ là một tiếp tuyến của đường tròn (C).
Hướng dẫn giải
Đường tròn (C): (x – 1)2 + (y + 1)2 = 2 có
tâm I(1; –1)
bán kính R2 = 2 ⇒ \(R = \sqrt 2 \).
Khoảng cách từ I đến đường thẳng Δ là
\(d\left( {I,\Delta } \right) = \frac{{\left| {1 - 1 + 2} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {1^2}} }} = \sqrt 2 \)
Ta có d(I, Δ) = R, do đó Δ là một tiếp tuyến của (C).
Viết phương trình tiếp tuyến d của (C), biết rằng d song song với đường thẳng Δ.
Hướng dẫn giải
Vì đường thẳng d song song với đường thẳng Δ nên phương trình đường thẳng d có dạng x + y + m = 0, trong đó m ≠ 2.
Để d là tiếp tuyến của (C) khi và chỉ khi
\(d\left( {I,d} \right) = R \Leftrightarrow \frac{{\left| {1 - 1 + m} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {1^2}} }} = \sqrt 2 \)⇔ |m| = 2 ⇔ m = ± 2
Mà m ≠ 2 nên m = –2
Vậy phương trình của đường thẳng d là x + y – 2 = 0.
Cho đường thẳng Δ: x . sinα° + y . cosα° – 1 = 0, trong đó α là một số thực thuộc khoảng (0; 180).
Tính khoảng cách từ gốc toạ độ O đến đường thẳng Δ.
Hướng dẫn giải
Khoảng cách từ O(0; 0) đến đường thẳng Δ là
\(d\left( {O,\Delta } \right) = \frac{{\left| {{\rm{0}}{\rm{.s}}in\alpha ^\circ + {\rm{ 0}}cos\alpha ^\circ --{\rm{ }}1} \right|}}{{\sqrt {{{\left( {\sin \alpha ^\circ } \right)}^2} + {{\left( {{\rm{cos}}\alpha ^\circ } \right)}^2}} }} = 1\)
Do (sinαo)2 + (cosαo)2 = 1 với α là một số thực thuộc khoảng (0; 180).
Chứng minh rằng khi α thay đổi, tồn tại một đường tròn cố định luôn tiếp xúc với đường thẳng Δ.
Hướng dẫn giải
Giả sử (C) là đường tròn có tâm O và bán kính R = 1.
Với α là một số thực thuộc khoảng (0; 180) có thể thay đổi thì có:
d(O, Δ) = 1 = R không đổi
nên (C) luôn tiếp xúc với Δ.
Vậy phương trình đường tròn (C) cần tìm là x2 + y2 = 1.
Vị trí của một chất điểm M tại thời điểm t (t trong khoảng thời gian từ 0 phút đến 180 phút) có toạ độ là (3 + 5sin t°; 4 + 5cos t°). Tìm toạ độ của chất điểm M khi M ở cách xa gốc toạ độ nhất.
Hướng dẫn giải
Từ cách xác định toạ độ của chất điểm M ta có
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x_M} = 3 + 5\sin t^\circ }\\{{y_M} = 4 + 5\cos t^\circ }\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x_M} - 3 = 5\sin t^\circ }\\{{y_M} - 4 = 5\cos t^\circ }\end{array}} \right.\)
⇔ (xM – 3)2 + (yM – 4)2 = (5sin t°)2 + (5cos t°)2
⇔ (xM – 3)2 + (yM – 4)2 = 25(sin t°)2 + 25(cos t°)2
⇔ (xM – 3)2 + (yM – 4)2 = 25[(sin t°)2 + (cos t°)2]
⇔ (xM – 3)2 + (yM – 4)2 = 25.1
⇔ (xM – 3)2 + (yM – 4)2 = 25
Vậy chất điểm M luôn thuộc đường tròn (C) có tâm I(3; 4) và có bán kính R = \(\sqrt {25} \) = 5. Mặt khác gốc toạ độ O(0; 0) cũng thuộc đường tròn (C).
Do đó ta có: OM ≤ 2R = 10
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi OM là đường kính của đường tròn (C), nghĩa là I là trung điểm của OM, điều đó tương đương với
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x_M} = 2{x_I} - {x_O} = 6}\\{{y_M} = 2{y_I} - {y_O} = 8}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{3 + 5\sin t^\circ = 6}\\{4 + 5\cos t^\circ = 8}\end{array}} \right.\)
\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\sin t^\circ = \frac{3}{5}}\\{\cos t^\circ = \frac{4}{5}}\end{array}} \right. \Leftrightarrow t \approx 37\) (có t ∈ (0; 180)).
Vậy M(6; 8) thỏa mãn yêu cầu đề bài.