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2026高三零模试题的第11题的解析(圆的包络线)

2026高三零模试题的第11题的解析(圆的包络线)

2026高三零模试题的第11题的解析(圆的包络线)


🌟 原题回顾

11. 数学中将具有某一共同特征的所有直线的集合叫做直线系。现有直线系 ,下列说法正确的是( )A.  中所有直线均经过一个定点B. 存在定点  不在  中的任一条直线上C.  中的直线所能围成的正三角形面积都相等D. 对于任意整数 ,存在正  边形,其所有边均在  中的直线上


别怕,这道题看着有一堆符号(、、),其实它就是一个“披着狼皮的羊”。

作为零基础的学生,我们只要把它的“画皮”扒掉,用大白话理解,这道题非常简单。

第一步:翻译题目核心(扒皮)

题目给了一个直线系方程:。这里的  是个变量,它可以是从  到  的任何角度。随着  变化,这条直线就在不停地转。

它到底是个什么东西?我们观察一个特殊点:****(也就是横坐标是1,纵坐标是0的点)。我们用点到直线的距离公式(或者直接把点代入),算一下点  到这条直线的距离:距离 = 。

大白话结论:无论  怎么变,这条直线始终距离点  正好是 1 的距离!这说明什么?这说明直线系  其实就是:以点  为圆心,半径为 1 的圆的所有切线(即贴着圆的边沿擦过去的直线)。(圆方程:)

知道了它是“圆的切线集合”,我们就能轻松秒杀四个选项了。


第二步:逐个击破选项

A.  中所有直线均经过一个定点

大白话解析:定点就是所有直线都穿过同一个点。圆的切线可能都穿过同一个点吗?想象一下你手里有个呼啦圈,你拿一根棍子贴着它转一圈,这根棍子能一直穿过你身上的某一个点吗?不可能,它们只是围成一个圈。
结论:错误。

B. 存在定点  不在  中的任一条直线上

大白话解析:“存在”就是只要找到1个就行。谁的身边没有切线穿过?当然是圆心啊!圆心  在圆的内部,所有的切线都只是擦着圆的边,根本碰不到圆心。
我们验证一下:把  代入方程,左边等于 0,右边等于 1,,所以圆心永远不在任何一条直线上。
结论:正确。

C.  中的直线所能围成的正三角形面积都相等

大白话解析:因为所有直线都是这个圆的切线,如果拿三条直线围成一个正三角形,那么这个圆就是正三角形的“内切圆”(也就是正三角形里面最大的那个圆圈)。
你想想,给定一个固定大小的圆圈,要把它完美地包成一个正三角形,这个三角形的形状和大小是唯一的(顶多只是转个方向),面积当然都一样。
结论:正确。

D. 对于任意整数 ,存在正  边形,其所有边均在  中的直线上

大白话解析:既然这些直线能围成正三角形,那能不能围成正方形(正4边形)、正五边形、正六边形……?当然可以!
你只要拿足够多条切线,绕着这个圆一圈,就能围成一个把圆包在里面的正  边形。这就好比给一个圆形盘子做外框,你可以做三边形、四边形、五边形……只要边数 ,都能做出来。
结论:正确。

最终答案

这道题是多选题,正确答案是 B、C、D。

📝 变式练习题(配套答案)

变式练习 1

题目:已知直线系 ,下列说法正确的是( )A.  中所有直线均经过一个定点B. 存在定点  不在  中的任一条直线上C.  中的直线所能围成的正三角形面积都相等D. 对于任意整数 ,存在正  边形,其所有边均在  中的直线上

【答案与大白话解析】答案:B、C、D解析:找特殊点。观察方程,让 ,,即点 。计算点  到直线的距离:。所以,这个直线系  是以  为圆心,半径为 3 的圆的切线集合(圆方程:)。

A错误:切线不共点。
B正确:圆心  不在任何切线上。
C正确:内切圆固定的正三角形面积确定。
D正确:固定内切圆可以构造任意正  边形。

变式练习 2

题目:已知直线系 。若直线  是  中的任意一条直线,求坐标原点  到直线  距离的最大值和最小值。

【答案与大白话解析】答案:最大值为 ,最小值为 。解析:第一步,识别图形。点  到直线  的距离恒为 。所以直线系  是以  为圆心,半径  的圆的切线集合。第二步,画图理解。原点  到圆心  的距离为 。第三步,求极值。

当切线  垂直于直线  并且离原点最远时,原点  到切线的距离最大,最大距离 = 圆心到原点的距离 + 半径 = 。
当切线  垂直于直线  并且离原点最近(即夹在原点与圆心之间)时,距离最小,最小距离 = 半径 - 圆心到原点的距离的绝对值 = (因为 )。(大白话口诀:原点到切线的最大距离是“圆心距+半径”,最小距离是“圆心距-半径”的绝对值)

零基础提分小贴士:以后遇到这种带  和  的直线系方程(比如 ,或者 ),不用害怕。它大概率就是一个圆(圆心在 ,半径为 )的切线系。记住这个绝招,下次直接秒杀!

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