5 câu hỏi trắc nghiệm thuộc Trắc nghiệm Toán 10 CTST Bài 3: Đường tròn trong mặt phẳng tọa độ (Vận dụng) có đáp án

Câu 1:

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho hai đường thẳng d₁: $\sqrt{3} x + y = 0$ và d₂: $\sqrt{3} x - y = 0$ . Gọi (C) là đường tròn tiếp xúc với d₁ tại điểm A có hoành độ dương, (C) cắt d₂ tại hai điểm B, C sao cho tam giác ABC vuông tại B và có diện tích bằng $\frac{\sqrt{3}}{2}$ . Phương trình của đường tròn (C) là:

A. ${(x + \frac{\sqrt{3}}{6})}^{2} + {(y - \frac{3}{2})}^{2} = 1;$

B. ${(x - \frac{\sqrt{3}}{6})}^{2} + {(y - \frac{3}{2})}^{2} = 1;$

C. ${(x - \frac{\sqrt{3}}{6})}^{2} + {(y + \frac{3}{2})}^{2} = 1;$

D. ${(x + \frac{\sqrt{3}}{6})}^{2} + {(y + \frac{3}{2})}^{2} = 1.$

Xem đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho hai đường thẳng d1: căn bậc hai 3x+y=0 và d2: căn bậc hai 3x-y=0 . (ảnh 1)

Vì A ∈ d₁ nên $A (a; - a \sqrt{3}) (a > 0)$

B, C ∈ d₂ nên $B (b; b \sqrt{3}), C (c; c \sqrt{3})$ .

Suy ra $\vec{A B} = (b - a; b \sqrt{3} + a \sqrt{3}), \vec{A C} = (c - a; c \sqrt{3} + a \sqrt{3}), \vec{B C} = (c - b; c \sqrt{3} - b \sqrt{3})$

Đường thẳng d₁: $\sqrt{3} x + y = 0$ có vectơ pháp tuyến là ${\vec{n}}_{1} = (\sqrt{3}; 1)$ nên có vectơ chỉ phương là ${\vec{u}}_{1} = (1; - \sqrt{3})$ .

Đường thẳng d₂: $\sqrt{3} x - y = 0$ có vectơ pháp tuyến là ${\vec{n}}_{2} = (\sqrt{3}; - 1)$ nên có vectơ chỉ phương là ${\vec{u}}_{2} = (1; \sqrt{3})$ .

Ba điểm A, B, C đều nằm trên đường tròn mà tam giác ABC vuông tại B

Do đó AC là đường kính của đường tròn (C).

$\Rightarrow$ AC ⊥ d₁ $\Leftrightarrow \vec{A C} . {\vec{u}}_{1} = 0 \Leftrightarrow 1. (c - a) - \sqrt{3} (c \sqrt{3} + a \sqrt{3}) = 0$

$\Leftrightarrow$ c – a – 3c – 3a = 0 Û 2a + c = 0 (1).

Lại có tam giác ABC vuông tại B nên AB ⊥ d₂

$\Leftrightarrow \vec{A B} . \vec{u_{2}} = 0 \Leftrightarrow 1 . (b - a) + \sqrt{3} . (b \sqrt{3} + a \sqrt{3}) = 0$

$\Leftrightarrow$ b – a + 3b + 3a = 0 $\Leftrightarrow$ a + 2b = 0 (2).

Mặt khác $S_{A B C} = \frac{\sqrt{3}}{2} \Leftrightarrow \frac{1}{2} . d (A; d_{2}) . B C = \frac{\sqrt{3}}{2}$

$\Leftrightarrow \frac{|\sqrt{3} . a - (- a \sqrt{3})|}{\sqrt{{(\sqrt{3})}^{2} + {(- 1)}^{2}}} . \sqrt{{(c - b)}^{2} + {(c \sqrt{3} - b \sqrt{3})}^{2}} = \sqrt{3}$

$\Leftrightarrow \frac{|2 a \sqrt{3}|}{2} . \sqrt{4 {(c - b)}^{2}} = \sqrt{3} \Leftrightarrow \frac{2 a \sqrt{3}}{2} .2 |c - b| = \sqrt{3}$ (do a > 0)

$\Leftrightarrow$ 2a|c – b| = 1 (3)

Từ (1) và (2) suy ra 2(2a + c) – (a + 2b) = 2 Û 2c – 2b = –3a

Thay vào (2) ta được a.|–3a| = 1 Û 3a² = 1 (do a > 0)

$\Leftrightarrow a = \frac{\sqrt{3}}{3}$ (do a > 0).

Khi đó $b = - \frac{\sqrt{3}}{6}, c = - \frac{2 \sqrt{3}}{3}$

$\Rightarrow A (\frac{\sqrt{3}}{3}; - 1), C (- \frac{2 \sqrt{3}}{3}; - 2)$ và $\vec{A C} = (- \sqrt{3}; - 1)$

Đường tròn (C) có AC là đường kính nên nhận trung điểm $I (- \frac{\sqrt{3}}{6}; - \frac{3}{2})$ của AC làm tâm và bán kính $R = \frac{A C}{2} = \frac{\sqrt{{(- \sqrt{3})}^{2} + {(- 1)}^{2}}}{2} = 1$ .

Vậy phương trình đường tròn cần tìm là $(C) : {(x + \frac{\sqrt{3}}{6})}^{2} + {(y + \frac{3}{2})}^{2} = 1.$

Câu 2:

Phương trình tiếp tuyến đi qua điểm A(5; –2) của đường tròn (C): (x – 1)² + (y + 2)² = 8 là:

A. x – 5 = 0;

B. x + y – 3 = 0 hoặc x – y – 7 = 0;

C. x – 5 = 0 hoặc x + y – 3 = 0;

D. y + 2 = 0 hoặc x – y – 7 = 0.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Đường tròn (C) có tâm I(1; –2) và bán kính R = $2 \sqrt{2}$ .

Giả sử tiếp tuyến có vectơ pháp tuyến là ${\vec{n}}_{d} = (a; b)$ (a² + b² ≠ 0).

Phương trình tiếp tuyến d đi qua điểm A(5; –2) và nhận ${\vec{n}}_{d} = (a; b)$ làm vectơ pháp tuyến là:

a(x – 5) + b(y + 2) = 0 hay ax + by – 5a + 2b = 0.

Ta có: $d (I, d) = R \Leftrightarrow \frac{|a .1 + b . (- 2) - 5 a + 2 b|}{\sqrt{a^{2} + b^{2}}} = 2 \sqrt{2}$

$\Leftrightarrow$ |a – 2b – 5a + 2b| = $2 \sqrt{2 (a^{2} + b^{2})}$

$\Leftrightarrow$ (– 4a)² = 8(a² + b²)

$\Leftrightarrow$ 16a² – 8a² = 8b²

$\Leftrightarrow$ a² = b²

$\Leftrightarrow$ a = b hoặc a = – b.

Với a = b, chọn b = 1 thì a = 1.

Khi đó phương trình d là x + y – 3 = 0.

Với a = – b, chọn b = – 1 thì a = 1.

Khi đó phương trình d là x – y – 7 = 0.

Vậy ta chọn phương án B.

Câu 3:

Cho phương trình x² + y² – 2(m + 1)x + 4y – 1 = 0 (1). Với giá trị nào của m thì (1) là phương trình đường tròn có bán kính nhỏ nhất?

A. m = 2;

B. m = – 1;

C. m = 1;

D. m = –2.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Ta có x² + y² – 2(m + 1)x + 4y – 1 = 0 có a = m + 1; b = –2 và c = –1.

Để (1) là phương trình đường tròn thì a² + b² – c > 0

$\Leftrightarrow$ (m + 1)² + (–2)² – (–1) > 0

$\Leftrightarrow$ (m + 1)² + 5 > 0 (luôn đúng với mọi m).

Khi đó bán kính của đường tròn này là $R = \sqrt{a^{2} + b^{2} - c}$

Hay R² = (m + 1)² + 5 ≥ 5, với mọi m.

Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi m + 1 = 0 $\Leftrightarrow$ m = –1.

Vậy đường tròn có bán kính nhỏ nhất bằng $R = \sqrt{5}$ khi m = –1.

Câu 4:

Cho tiếp tuyến d của một đường tròn có phương trình: x – y = 0. Biết bán kính của đường tròn này bằng 2 và điểm O(0;0) thuộc đường tròn. Hỏi có bao nhiêu phương trình đường tròn tâm I có tiếp tuyến trên?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Xem đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Gọi M là tiếp điểm của tiếp tuyến với đường tròn.

Khi đó IM vuông góc với tiếp tuyến.

Phương trình tiếp tuyến của đường tròn là: x – y = 0 có vectơ pháp tuyến ${\vec{n}}_{1} = (1; - 1)$ .

Đường thẳng IM có vectơ pháp tuyến ${\vec{n}}_{2} = (1; 1)$ nên phương trình có dạng: x + y + c = 0.

Điểm I nằm trên đường thẳng IM nên ta có I(t; – c – t)

$\Rightarrow \vec{O I} = (t; - c - t)$

O nằm trên đường tròn nên OI = R = 2

Do đó t² + (– c – t)² = 4.

Mặt khác, IM vuông góc với tiếp tuyến nên khoảng cách từ I đến tiếp tuyến d bằng 2.

Hay $d (I, d) = 2 \Leftrightarrow \frac{|t - (- c - t)|}{\sqrt{1^{2} + 1^{2}}} = 2$

$\Leftrightarrow |c + 2 t| = 2 \sqrt{2} \Leftrightarrow [\begin{array}{l} c = 2 \sqrt{2} - 2 t \\ c = - 2 \sqrt{2} - 2 t \end{array}$

Khi $c = 2 \sqrt{2} - 2 t$ thì ta có: $t^{2} + {(2 \sqrt{2} - 2 t - t)}^{2} = 4$

$\Leftrightarrow t^{2} + {(2 \sqrt{2} - 3 t)}^{2} = 4 \Leftrightarrow 10 t^{2} - 12 \sqrt{2} t + 4 = 0$

$\Leftrightarrow [\begin{array}{l} t = \sqrt{2} \\ t = \frac{\sqrt{2}}{5} \end{array}$

Với 2 giá trị của t, suy ra có 2 điểm I.

Khi $c = - 2 \sqrt{2} - 2 t$ thì ta có: $t^{2} + {(- 2 \sqrt{2} - 3 t)}^{2} = 4$

$\Leftrightarrow 10 t^{2} + 12 \sqrt{2} t + 4 = 0 \Leftrightarrow [\begin{array}{l} t = - \sqrt{2} \\ t = - \frac{\sqrt{2}}{5} \end{array}$

Với 2 giá trị của t, suy ra có 2 điểm I.

Vậy có 4 phương trình đường tròn thỏa mãn.

Câu 5:

Cho đường tròn (C): (x + 1)² + (y – 1)² = 25 và điểm M(9; – 4). Gọi d là tiếp tuyến của (C), biết d đi qua M và không song song với các trục toạ độ. Khi đó khoảng cách từ điểm P(6; 5) đến d bằng:

A. $\sqrt{3};$

B. 3;

C. 4;

D. 5.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Đường tròn (C) có tâm I(–1; 1) và R = 5.

Ta có $\vec{I M} = (10; - 5)$

Giả sử tiếp tuyến d có vectơ pháp tuyến là $\vec{n} = (a; b)$ (với a, b ≠ 0 do d không song song với các trục toạ độ).

Khi đó tiếp tuyến d đi qua điểm M(9; – 4) nên có phương trình:

a(x – 9) + b(y + 4) = 0 $\Leftrightarrow$ ax + by – 9a + 4b = 0.

Đường thẳng d là tiếp tuyến của đường tròn nên d(I, d) = R

$\Leftrightarrow \frac{|- a + b - 9 a + 4 b|}{\sqrt{a^{2} + b^{2}}} = 5 \Leftrightarrow |5 b - 10 a| = 5 \sqrt{a^{2} + b^{2}}$

$\Leftrightarrow$ 5² . (b – 2a)² = 5² . (a² + b²) $\Leftrightarrow$ b² – 4ab + 4a² = a² + b²

$\Leftrightarrow$ 3a² – 4ab = 0 Û a(3a – 4b) = 0

$\Leftrightarrow$ 3a = 4b.

Chọn b = 3 thì a = 4.

Khi đó d có phương trình là:

4x + 3y – 36 + 12 = 0 hay 4x + 3y – 24 = 0.

Do đó d(P; d) = $\frac{|4.6 + 3.5 - 24|}{\sqrt{4^{2} + 3^{2}}} = \frac{15}{5} = 3.$