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例題精講 · 第 00850 題 · 自編示意圓與兩條直線的相離、相交兩路回代

以自編示意的圓與兩條直線,分別求圓心到直線距離、相離時的最短最遠距離與相交時的弦長,並說明「距離為負即相交」的報警口徑;參數均為自編示意。

00850題號全 1000 篇 · 第 第142輪 / 第142冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

圓上動點到直線的最短距離是 |d−r|,但只有當 d>r 時才能寫成 d−r;d<r 時直線已割圓,最短距離是 0。 本講用同一圓心配兩條直線,把相離與相交兩種情形並排放,避免把 d−r 套出負數還照抄。

二、逐題精講

題1

自編示意圓 (x−1)²+(y−2)²=4,直線 l₁: 3x+4y−24=0。求圓心到 l₁ 的距離,判斷位置關係,並求圓上點到 l₁ 的最短與最遠距離。

解析

圓心 C(1,2),r=2.00。d=|3×1+4×2−24|/√(3²+4²)=|−13|/5=2.600000。 d>r,直線與圓相離,最短 d−r=2.600000−2.00=0.600000,最遠 d+r=4.600000。若把 13 寫成 3+8−12=1,d 會變成 0.200000,結論整體翻轉。

答案 d=2.600000,相離;最短 0.600000,最遠 4.600000。

採分點 距離公式 3 分;分子絕對值 2 分;位置關係 2 分;兩距離 3 分。

易錯點 漏掉分母 5 或把絕對值寫成帶符號的負 13,都會讓 d 失真。

題2

把直線改為 l₂: 3x+4y−12=0,求圓心距與弦長;說明為何此時不能再寫 d−r。

解析

d₂=|3+8−12|/5=1/5=0.200000,小於 r=2.00,直線割圓,圓上存在落在直線上的點,最短距離為 0。 弦長按垂徑定理 2√(r²−d²)=2√(4−0.04)=3.979950,半弦為 1.989975;若把半弦先取位再乘會得 3.979949,差一位取位。若機械套 d−r 會得負 1.800000,這個負值應當作「已相交、口徑需切換」的報警信號,而不是照抄成距離。

答案 d₂=0.200000;弦長 3.979950;此時最短距離為 0,不能寫 d−r。

採分點 圓心距 2 分;相交判定 2 分;垂徑定理 3 分;弦長 2 分;報警口徑 1 分。

易錯點 把弦長寫成 √(r²−d²) 漏乘 2,或把負的 d−r 取絕對值當最短距離,都是典型誤用。

三、規律小結與對照表

情形圓心距位置關係結果
l₁ 相離2.600000d>r最短 0.600000
l₁ 最遠2.600000d+r4.600000
l₂ 相交0.200000d<r最短 0
l₂ 半弦√(4−0.04)垂徑1.989975
l₂ 弦長2×半弦垂徑3.979950
報警量d₂−r負 1.800000口徑切換

求最短距離前先判 d 與 r 的大小;出現負的 d−r 不是算錯,是提醒改用相交口徑。圓與直線參數均為自編示意。

四、自測清單

  • 圓心是否取 (1,2)
  • 距離公式分母是否為 5
  • 分子是否取絕對值
  • d₁ 是否大於 r
  • 最短與最遠是否分別用 d−r 與 d+r
  • d₂ 是否小於 r
  • 弦長是否乘 2
  • 是否說明負值觸發口徑切換

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):圓心距 l1 = 2.6;最短距離 l1 = 0.6;最遠距離 l1 = 4.6;圓心距 l2 = 0.2;半弦長 = 1.989975;弦長 = 3.97995。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理點到直線距離與直線和圓的位置關係;直線與圓的最值、拋物線焦點弦、阿波羅尼斯圓與射影定理三式互驗屬相鄰板塊,其條件不同。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):射影定理三式、恆成立分離參數、由前n項和求通項、點到直線距離、三次函數對稱中心、雙曲線離心率相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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點到直線距離與圓上動點最短距離
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