5 câu Trắc nghiệm Toán 10 chân trời sáng tạo Đường tròn trong mặt phẳng tọa độ (Vận dụng) có đáp án

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

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

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

Suy ra $\overrightarrow{AB}=\left(b-a;b\sqrt{3}+a\sqrt{3}\right),\overrightarrow{AC}=\left(c-a;c\sqrt{3}+a\sqrt{3}\right),\overrightarrow{BC}=\left(c-b;c\sqrt{3}-b\sqrt{3}\right)$

Đường thẳng d₁: $\sqrt{3}x+y=0$ có vectơ pháp tuyến là ${\overrightarrow{n}}_1=\left(\sqrt{3};1\right)$ nên có vectơ chỉ phương là ${\overrightarrow{u}}_1=\left(1;-\sqrt{3}\right)$.

Đường thẳng d₂: $\sqrt{3}x-y=0$ có vectơ pháp tuyến là ${\overrightarrow{n}}_2=\left(\sqrt{3};-1\right)$ nên có vectơ chỉ phương là ${\overrightarrow{u}}_2=\left(1;\sqrt{3}\right)$.

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 $\iff \overrightarrow{AC}.{\overrightarrow{u}}_1=0\iff 1.\left(c-a\right)-\sqrt{3}\left(c\sqrt{3}+a\sqrt{3}\right)=0$

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

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

$\iff \overrightarrow{AB}.\overrightarrow{u_2}=0\iff 1. (b-a)+\sqrt{3}.(b\sqrt{3}+a\sqrt{3})=0$

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

Mặt khác $S_{ABC}=\frac{\sqrt{3}}{2}\iff \frac{1}{2}.d\left(A;d_2\right).BC=\frac{\sqrt{3}}{2}$

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

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

$\iff$ 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)

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

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

$\Rightarrow A\left(\frac{\sqrt{3}}{3};-1\right),C\left(-\frac{2\sqrt{3}}{3};-2\right)$ và $\overrightarrow{AC}=\left(-\sqrt{3};-1\right)$

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

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

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 ${\overrightarrow{n}}_d=\left(a;b\right)$ (a² + b² ≠ 0).

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

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

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

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

$\iff$ (– 4a)² = 8(a² + b²)

$\iff$16a² – 8a² = 8b²

$\iff$ a² = b²

$\iff$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.

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

$\iff$ (m + 1)² + (–2)² – (–1) > 0

$\iff$ (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 $\iff$ m = –1.

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

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 ${\overrightarrow{n}}_1=\left(1;-1\right)$.

Đường thẳng IM có vectơ pháp tuyến ${\overrightarrow{n}}_2=\left(1;1\right)$ nên phương trình có dạng: x + y + c = 0.

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

$\Rightarrow \overrightarrow{OI}=\left(t;-c-t\right)$ 

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

$\iff \left|c+2t\right|=2\sqrt{2}\iff \left[\begin{array}{l}c=2\sqrt{2}-2t\\ c=-2\sqrt{2}-2t\end{array}\right.$ 

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

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

$\iff \left[\begin{array}{l}t=\sqrt{2}\\ t=\frac{\sqrt{2}}{5}\end{array}\right.$ 

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

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

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

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

Vậy có 4 phương trình đường tròn thỏa mãn.