御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:直線與圓(直線方程式、圓方程式、圓與直線的關係)

溪湖高中 113 上
高一第二次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 18 題,照原卷順序

單選題 6 題(每題 6 分,共 36 分)、多選題 4 題(每題 6 分,共 24 分;錯一個得 4 分,錯兩個得 2 分,錯三個以上得 0 分)、填充題 8 題(共 40 分;答案卷的給分表:答對 1~8 題依序得 6、12、18、24、28、32、36、40 分),合計 100 分。本頁第 1~6 題為原卷單選題第 1~6 題,第 7~10 題為多選題第 1~4 題,第 11~18 題為填充題第 1~8 題。本卷沒有學校公布的答案,本頁答案為本站依題目計算。

一、單選題(每題 6 分;共 6 題;共 36 分)
1
兩平行直線 L1​:3x+4y−3=0、L2​:6x+8y+9=0 間的距離為?
  1. (A) 21​
  2. (B) 1
  3. (C) 56​
  4. (D) 23​
  5. (E) 512​
2
某校農藝科在校園角落有塊三角形農地 ABC,如圖,在平面上的坐標位置為 A(7,−4)、B(3,2)、C(1,−2)。今科主任欲將農地沿著 B 點的直線平均分給甲、乙兩個班耕種蔬菜,則平分農地的直線方程式為?
  1. (A) 5x+y+17=0
  2. (B) 5x+y−17=0
  3. (C) 5x−y+17=0
  4. (D) 5x−y−17=0
  5. (E) x=3
載入中...
3
如圖,點 P 是直線 L1​:2x+y=0 與 L2​:x−y+3=0 的交點。圓 C 是以點 P 為圓心,且與 x 軸相切的圓,則下列何者是圓 C 的方程式?
  1. (A) x2+y2+2x−4y+1=0
  2. (B) x2+y2+2x−4y−2=0
  3. (C) x2+y2−2x+4y+2=0
  4. (D) x2+y2−2x+4y+1=0
  5. (E) x2+y2+2x−4y+3=0
載入中...
4
在坐標平面上有一廣大的圓形公園,公園有三個出入口,其坐標分別為 A(0,3)、B(−1,1)、C(2,1),又公園裡有一公廁 D 與三個出入口 A、B、C 均等距離,則此公廁的坐標 D(x,y) 為?
  1. (A) (21​,23​)
  2. (B) (21​,45​)
  3. (C) (32​,23​)
  4. (D) (32​,45​)
  5. (E) (43​,23​)
載入中...
5
在坐標平面上,點 A(4,7) 上有一光源將圓 C:(x−2)2+(y−3)2=2 投射到 x 軸上,試問其在 x 軸上的影長為?
  1. (A) 4
  2. (B) 5
  3. (C) 6
  4. (D) 7
  5. (E) 8
6
在坐標平面上滿足不等式 ⎩⎨⎧​x−2y≥−67x−2y≤18x+y≥0​ 之圖形所圍成的面積為?
  1. (A) 15
  2. (B) 16
  3. (C) 17
  4. (D) 18
  5. (E) 20
二、多選題(每題 6 分;共 4 題;共 24 分。錯一個得 4 分,錯兩個得 2 分,錯三個以上得 0 分)
7
設直線 L 的方程式為 2x−3y=4,則下列哪些正確?
  1. (A) 直線 L 的 x 截距為 2
  2. (B) 直線 L 的 y 截距為 34​
  3. (C) 直線 L 的斜率為 23​
  4. (D) 直線 L 過點 P(5,2)
  5. (E) 直線 L 通過第一、三、四象限
8
已知圓 C 方程式 x2+y2−10x+16=0,試選出所有正確的選項。
  1. (A) 圓 C 的圓心坐標為 (5,0),半徑為 3
  2. (B) 過點 A(3,6) 與圓 C 相切的直線有兩條
  3. (C) 若點 (3,a) 在圓 C 上,則實數 a=±5​
  4. (D) 圓 C 上的點與直線 L1​:3x+4y=0 的最遠距離為 5
  5. (E) 圓 C 上恰有 3 點與直線 L2​:3x+4y−5=0 的距離為 1
9
已知坐標平面上兩點 A(−7,12)、B(−14,3),若線段 AB 與直線 L:y=m(x+5) 相交,下列哪些可能為 m 的值?
  1. (A) −9
  2. (B) −6
  3. (C) −2
  4. (D) 0
  5. (E) 1
10
在坐標平面上,S:x2+y2+2x−4y+k=0,下列哪些選項正確?
  1. (A) 若 k=0,則 S 為一個圓
  2. (B) 若 k=5,則 S 為一點
  3. (C) 若 k=−5,則 S 無圖形
  4. (D) 若 S 為一圓,則圓心為 (−1,2)
  5. (E) 若 S 與 x 軸相切,則 k=1
三、填充題(共 8 題;共 40 分)
11
如圖,ΔABC 是一圓內接三角形,其中 A 是原點,B(3,1),BC 是直徑,則 AC 斜率為 ____。
載入中...
12
如圖,奇幻島上有三條河流,若將其標示在坐標平面上分別為 L1​:2x−y=2,L2​:x+3y=5,L3​:2x+y=8,這三條河流可圍成一個三角形區域,試用聯立不等式將這個三角形區域含邊界範圍表示成 ____。
載入中...
13
m 是實數,圓 C:x2+y2+2(m−1)x−2my+3m2−2=0 之最大面積為 S 為 ____。
14
坐標平面上有一個圓 Γ:x2+y2+2x+4y+k=0 與兩點 A(3,4)、B(−5,6),若希望點 A 在圓 Γ 內部且點 B 在圓 Γ 外部,求滿足要求之 k 值範圍為 ____。
15
若直線 y=mx+3 與圓 x2+y2+2x=1 相切,試求 m 為 ____。
16
自點 P(−5,−3) 做圓 C:x2+y2−6x−6y−7=0 的兩條切線得切點 A、B,求 ΔAPB 的外接圓方程式為 ____。
17
已知圓 C:x2+y2−4y+k=0 與直線 L:x−2y=0 相交,求實數 k 之範圍為 ____。
18
已知 P 點在 x 軸上方,直線 PA、PB、PC 分別與 x 軸交於 A、B、C 三點,且直線 PA 的斜率為 1,直線 PC 的斜率為 5,若 AC=4AB,且 B 點落在 AC 上,則直線 PB 的斜率為 ____。
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題(D)
第 2 題(B)
第 3 題(A)
第 4 題(A)
第 5 題(C)
第 6 題(D)
第 7 題(A)(D)(E)
第 8 題(A)(B)(C)(E)
第 9 題(B)(C)
第 10 題(A)(B)(D)(E)
第 11 題−3
第 12 題2x−y≥2,x+3y≥5,2x+y≤8
第 13 題4π
第 14 題−75<k<−47
第 15 題1 或 −7
第 16 題x2+y2+2x−24=0
第 17 題k≤54​(若相交只算交於兩點,則 k<54​)
第 18 題45​
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

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01第 1~3 題(原卷單選第 1~3 題):平行線距離、平分面積的直線、與 x 軸相切的圓

第 1 題先把兩式的 x、y 係數化成一樣:L2​ 兩邊除以 2 得 3x+4y+29​=0。平行線 ax+by+c1​=0 與 ax+by+c2​=0 的距離是 a2+b2​∣c1​−c2​∣​,所以距離 =9+16​​−3−29​​​=5215​​=23​。選 (D)。
若沒有先除以 2 就直接拿 −3 與 9 相減,會得到錯的 512​。
第 2 題過頂點 B 把三角形分成面積相等的兩塊,直線要通過對邊 AC 的中點 M:此時 △ABM 與 △CBM 的底 AM=MC,高都是 B 到直線 AC 的距離,面積相等。M=(27+1​,2−4−2​)=(4,−3)。直線 BM 的斜率 4−3−3−2​=−5,方程式 y−2=−5(x−3),即 5x+y−17=0。選 (B)。
(E) x=3 雖然過 B,但 M 的 x 坐標是 4,它不過 AC 的中點,分成的兩塊面積不相等。
第 3 題解 2x+y=0 與 x−y+3=0:兩式相加得 3x+3=0,x=−1,y=2,所以 P(−1,2)。圓與 x 軸相切,半徑等於圓心到 x 軸的距離 ∣2∣=2。圓 C:(x+1)2+(y−2)2=4,展開得 x2+y2+2x−4y+1=0。選 (A)。
(B)(E) 圓心也是 (−1,2),但配方後半徑平方分別是 7 與 2,不是 4。
用平行線距離公式前,先把兩式的 x、y 係數化成相同。

02第 4~6 題(原卷單選第 4~6 題):外心、切線與影長、區域面積

第 4 題D 到 A、B、C 等距離,就是 △ABC 的外心。B(−1,1)、C(2,1) 的 y 坐標相同,BC 的中垂線是 x=2−1+2​=21​,所以 x=21​。再由 DA2=DB2:(21​)2+(y−3)2=(23​)2+(y−1)2,展開得 41​−6y+9=49​−2y+1,4y=6,y=23​。驗算:DA2=DB2=DC2=25​。選 (A)。
第 5 題

影子的兩端是過 A 的兩條切線與 x 軸的交點。鉛直線 x=4 到圓心 (2,3) 的距離是 2>2​,不是切線,所以設切線 y−7=m(x−4),即 mx−y+7−4m=0。圓心 (2,3) 到它的距離等於半徑 2​:m2+1​∣2m−3+7−4m∣​=2​,(4−2m)2=2(m2+1),整理得 m2−8m+7=0,m=1 或 m=7。

m=1:y−7=x−4,令 y=0 得 x=−3。m=7:y−7=7(x−4),令 y=0 得 x=3。影長 =3−(−3)=6。選 (C)。

圓的最低點 y=3−2​>0,整個圓都在 x 軸上方、光源下方,所以影子就是兩切線在 x 軸上截出的線段。
第 6 題

三條邊界線兩兩求交點:x−2y=−6 與 7x−2y=18 相減得 6x=24,交於 (4,5);x−2y=−6 與 x+y=0 交於 (−2,2);7x−2y=18 與 x+y=0 交於 (2,−2)。取三點的重心 (34​,35​) 代入:−2≥−6、6≤18、3≥0 都成立,所以區域就是這三點圍成的三角形。

以 (−2,2)、(2,−2) 為底,這兩點都在 x+y=0 上,底長 42+42​=42​;高是 (4,5) 到 x+y=0 的距離 2​∣4+5∣​=2​9​。面積 =21​×42​×2​9​=18。選 (D)。

光源投影求影長:先求過光源的兩條切線,再求它們的 x 截距。

03第 7~8 題(原卷多選第 1~2 題):直線的截距與象限、圓與直線

第 7 題

2x−3y=4 可寫成 y=32​x−34​。

(A) 正確。 令 y=0,2x=4,x=2。

(B) 錯誤。 令 x=0,−3y=4,y 截距是 −34​,不是 34​。

(C) 錯誤。 斜率是 32​,不是 23​。

(D) 正確。 2×5−3×2=4,點 P(5,2) 在 L 上。

(E) 正確。 斜率為正,y 截距 −34​ 為負、x 截距 2 為正:直線從第三象限往上經過 (0,−34​) 進入第四象限,再經過 (2,0) 進入第一象限,不經過第二象限。

答案 (A)(D)(E)。

第 8 題

配方:(x−5)2+y2=9,圓心 (5,0),半徑 3。

(A) 正確。 由配方結果即得。

(B) 正確。 A(3,6) 到圓心的距離平方 =(3−5)2+62=40>9,A 在圓外,過圓外一點有兩條切線。

(C) 正確。 (3−5)2+a2=9,a2=5,a=±5​。

(D) 錯誤。 圓心到 3x+4y=0 的距離 5∣15∣​=3,圓上的點到這條線的最遠距離是 3+3=6,不是 5。

(E) 正確。 圓心到 L2​ 的距離 5∣15−5∣​=2。與 L2​ 距離為 1 的點在兩條平行線上,這兩條線到圓心的距離分別是 2−1=1 與 2+1=3:前者小於半徑,與圓交於 2 點;後者等於半徑,與圓相切於 1 點,共 3 點。

答案 (A)(B)(C)(E)。

(E) 的想法:把「到 L2​ 距離為 1」改成「在與 L2​ 平行、距離 1 的兩條直線上」,再逐條判斷與圓的交點數。
圓上的點到直線的距離範圍:圓心到直線距離 d,最遠 d+r,與圓不相交時最近 d−r。

04第 9~10 題(原卷多選第 3~4 題):斜率範圍、一般式的圖形

第 9 題

直線 L:y=m(x+5) 一定通過定點 Q(−5,0),m 是它的斜率。Q 與 A 連線的斜率 −7+512−0​=−6;Q 與 B 連線的斜率 −14+53−0​=−31​。線段 AB 上的點 x 坐標都在 −14 到 −7 之間,整條線段都在鉛直線 x=−5 的左側,所以繞著 Q 從 QA 轉到 QB 的過程不經過鉛直方向,L 與 AB 相交的條件是 −6≤m≤−31​。

(A) 錯誤。 −9<−6。

(B) 正確。 m=−6 時 L 通過 A。

(C) 正確。 −6≤−2≤−31​。

(D) 錯誤。 m=0 時 L 是 x 軸,AB 的 y 坐標都是正的,不相交。

(E) 錯誤。 1>−31​。

答案 (B)(C)。

第 10 題

配方:(x+1)2+(y−2)2=5−k。

(A) 正確。 k=0 時右邊是 5>0,是圓。

(B) 正確。 k=5 時右邊是 0,只有 (−1,2) 一點。

(C) 錯誤。 k=−5 時右邊是 10>0,是一個圓,不是無圖形。

(D) 正確。 只要是圓,配方後圓心都是 (−1,2),與 k 無關。

(E) 正確。 與 x 軸相切,半徑等於圓心到 x 軸的距離 2:5−k=4,k=1。

答案 (A)(B)(D)(E)。

x2+y2+dx+ey+f=0 配方後看右邊:正的是圓、零是一點、負的無圖形。

05第 11~13 題(原卷填充第 1~3 題):直徑與直角、區域的不等式、半徑的最大值

第 11 題BC 是直徑,直徑所對的圓周角是直角,所以 ∠BAC=90∘,AB⊥AC。AB 的斜率 =3−01−0​=31​,互相垂直的兩直線斜率相乘等於 −1,所以 AC 的斜率 =−3。
第 12 題

先求三個頂點:L1​ 與 L3​ 相加得 4x=10,交於 (25​,3);L1​ 與 L2​ 交於 (711​,78​);L2​ 與 L3​ 交於 (519​,52​)。取三角形內部一點,例如 (2.5,2)(三個頂點 x 坐標的範圍內、高度在兩條斜邊之間),代入三條直線的左邊:2x−y=3>2,x+3y=8.5>5,2x+y=7<8。內部的點與這個點在每條直線的同一側,所以三角形區域(含邊界)是

2x−y≥2,x+3y≥5,2x+y≤8

三式聯立。

檢驗點要真的在三角形裡面;可以用三頂點的重心 (210551​,3553​) 再確認一次,代入三式同樣成立。
第 13 題配方:(x+(m−1))2+(y−m)2=(m−1)2+m2−(3m2−2)。右邊 =−m2−2m+3=−(m+1)2+4,這是半徑的平方 r2。要是圓需 r2>0,即 −3<m<1。r2 在 m=−1 時最大,最大值 4,此時面積 S=πr2=4π。
寫區域的不等式組:先找一個確定在區域內的點代入,每條邊界線的不等號方向就跟著定下來。

06第 14~16 題(原卷填充第 4~6 題):點與圓的位置、切線斜率、切點的外接圓

第 14 題點 (x0​,y0​) 代入 x2+y2+2x+4y+k:小於 0 在圓內,大於 0 在圓外。A(3,4):9+16+6+16+k=47+k<0,k<−47。B(−5,6):25+36−10+24+k=75+k>0,k>−75。另外配方 (x+1)2+(y+2)2=5−k,要是圓需 k<5,已經包含在內。所以 −75<k<−47。
第 15 題圓 x2+y2+2x=1 配方為 (x+1)2+y2=2,圓心 (−1,0),半徑 2​。直線寫成 mx−y+3=0,相切時圓心到直線的距離等於半徑:m2+1​∣−m+3∣​=2​,(3−m)2=2(m2+1),整理得 m2+6m−7=0,(m+7)(m−1)=0,m=1 或 m=−7。
第 16 題圓 C 配方為 (x−3)2+(y−3)2=25,圓心 O(3,3),半徑 5。OP2=82+62=100>25,P 在圓外。切線與過切點的半徑垂直,所以 ∠PAO=∠PBO=90∘,A、B 都在以 PO 為直徑的圓上,這個圓就是 △APB 的外接圓。圓心是 PO 的中點 (−1,0),半徑 2PO​=5。方程式 (x+1)2+y2=25,即 x2+y2+2x−24=0。
不必把切點 A、B 求出來;抓住兩個直角,外接圓就是以 PO 為直徑的圓。
過圓外一點 P 的兩切點、P 與圓心 O 四點共圓,PO 是直徑。

07第 17~18 題(原卷填充第 7~8 題):圓與直線相交、斜率與水平距離

第 17 題配方:x2+(y−2)2=4−k,圓心 (0,2),要是圓需 4−k>0,半徑 r=4−k​。圓心到 L:x−2y=0 的距離 d=1+4​∣0−4∣​=5​4​。圓與直線有交點的條件是 d≤r:516​≤4−k,k≤54​(這時 4−k>0 自然成立)。
這裡把「相交」當成「有交點」,包含相切的 k=54​。若把相交只當成交於兩點,條件改成 d<r,答案是 k<54​。
第 18 題

設 P 到 x 軸的距離是 h(h>0)。直線斜率 = 鉛直變化 ÷ 水平變化,從 x 軸上的交點走到 P,鉛直都上升 h:PA 斜率 1,A 在 P 的正下方那點的左邊 h;PC 斜率 5,C 在那點的左邊 5h​。所以 A 在 C 的左邊,AC=h−5h​=54h​。

B 在 AC 上且 AB=41​AC=5h​,所以 B 在 P 正下方那點的左邊 h−5h​=54h​。直線 PB 的斜率 =54h​h​=45​。

也可以設 P(0,h):A(−h,0)、C(−5h​,0)、B(−54h​,0),答案與 h 無關。
圓與直線的關係只看圓心到直線的距離 d 與半徑 r:d<r 交兩點、d=r 相切、d>r 不相交。

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溪湖高中 113 上 高一第二次段考數學哪幾題最容易錯?

第 1 題要先把兩條直線的係數化成相同才能套平行線距離公式。第 5 題要找的是過光源的兩條切線,再看它們在 x 軸上的截距。第 8 題的 (E) 要把距離為 1 的點想成兩條平行線與圓的交點,一條交兩點、一條相切。第 12 題每條邊界的不等號方向要用三角形內部的一點來定。第 17 題相交包不包含相切,答案差在等號。詳解逐題寫在本頁。

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