本题导读

本题考查圆的一般式方程与标准方程,以及点到直线的距离公式。

📌【题干】

Question

(1991年全国卷(理)) 圆 上到直线 的距离为 的点共有 ()

A. 1 个       B. 2 个       C. 3 个       D. 4 个

🔍【思路分析】

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  1. 求圆心与半径:将圆的一般式方程通过配方法化为标准方程,找出圆心坐标 和半径 。
  2. 计算圆心距:利用点到直线的距离公式,求出圆心 到已知直线 的距离 。
  3. 数量判定:对比 与 的大小,确定直线与圆的位置关系:
    • 寻找圆上到直线距离为 的点:若直线平移 后与圆相交,则交点即为所求。
    • 具体分析 与 落在 之间的范围,从而判定点的个数。

✅【答案】

Success

C

✍【详细解析】

Abstract

首先将圆的一般式方程化为标准方程:

由此可知,该圆的圆心为 ,半径 。

利用点到直线的距离公式,计算圆心 到直线 的距离 :

因为 ,所以直线与圆相交。

为了寻找圆上到直线距离为 的点,可以将已知直线沿其法方向向两侧分别平移 的距离,得到两条平行线 和 :

  1. 向圆心方向平移 :此时平行线恰好经过圆心 ,因为圆心到该平行线的距离为 0,而圆心到圆周的距离为 。该直线与圆必有两个交点,这两个交点到已知直线的距离均为 。
  2. 向远离圆心方向平移 :此时该平行线与已知直线的距离为 ,由于已知直线到圆心的距离为 ,故该平行线到圆心的距离为 。 因为 ,所以这条平行线恰好与圆相切,只有一个切点。该切点到已知直线的距离也为 。

综上所述,圆上到已知直线距离为 的点共有 个。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:圆上的点到已知直线的最大距离为 ,最小距离为:当直线与圆相交时最小距离为 0,当直线与圆相离时最小距离为 。
  2. 核心方法:几何分析法。若求圆上到直线距离为 () 的点的个数:
    • 若 或 (不贴切,通常写成 的绝对范围),更通俗的表述为:
    • 观察 与 及 的关系:
      • 当 时,有 4 个点;
      • 当 时,有 3 个点;
      • 当 时,有 2 个点;
      • 当 时,有 1 个点;
      • 当 时,有 0 个点。
  3. 避坑指南:容易不加计算凭直觉选择 2 个(误以为只有一侧有交点)或 4 个(误以为两侧都各有两个交点)。应确计算出 和 的数值,通过具体的数形结合得出正确答案。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题属于平面解析几何中“直线与圆的位置关系”的基本变形题,由教材中“求圆上的点到直线距离的最值”这一经典问题延伸而来。
  2. 结论推广:已知圆心到直线的距离为 ,圆的半径为 ,且满足 (即直线与圆相交)。则圆上到该直线距离等于 的点恰好有 3 个。本题中 , ,所求距离 恰好满足 ,故结论直接为 3 个。

🔗【关联脉络】

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