本题导读
本题考查区域面积的割补与对称性、极坐标与对称轴分割,以及相关运算的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2009年上海卷(理)) 过圆 的圆心,作直线分别交 正半轴于点 , 被圆分成四部分(如图),若这四部分图形面积满足 ,则直线 有 ()
A. 0 条 B. 1 条 C. 2 条 D. 3 条
🔍【思路分析】
破题导航
构建对称分割:连接 ,利用 这条对称轴将圆及外部区域进行对称切分。
表示部分面积:将 与 的面积用区域 I、II、III、IV 的组合形式严格表示出来。
结合已知消元:两面积相减消去对称公共部分,结合已知等式 导出 为常数的等式。
判定直线解个数:联立直线过 的条件 ,研究所得一元二次方程在 处的正根数量。
✅【答案】
点击查看答案
B
✍【详细解析】
Abstract
圆 的圆心为 ,半径 .由于直线 与 轴正半轴相交, 可设 ,,因为直线过圆心 ,且圆与两轴相切,明显有 。 连接 ,直线 即为 。 因为圆 及其切线角区关于 对称,所以 将区域 II(原点侧圆外部分)及区域 IV(原点侧半圆)均对半平分。 由于 内部包含区域 I、半个区域 IV 和半个区域 II,可得其面积为: 同理,在 中: 两式相减可得: 由已知条件 。 所以有: 根据圆的几何公式,区域 II 的面积为正方形减去四分之一圆面积,即 ; 区域 IV 为半圆,其面积 。 代入计算: 设常数 。即 。 又因为直线 过点 ,所以: 将 代入上式中: 此方程的判别式 ,所以方程有两个互异实数根: 因为 ,所以 。 故方程有一个正实根 ,另一个为负实根(舍去)。 代入 可算得: 此时 。 所以满足条件的截距对 有且仅有一组,即满足条件的直线有 1 条。 故选 B
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:过定点的直线在两坐标轴上的截距和与乘积的约束关系 。
核心方法:巧用角平分对称线 对不规则区域面积进行配对,避免了繁琐的解析几何求导与重积分。
避坑指南:容易错用对称性主观判定 ,但实际上在该状态下 (因为 而 ),所以对称直线并不满足题目等式,必须根据实数根分布进行严格求解。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:本题考查了射影几何与区域测度割补,属于上海高考自主命题黄金时代的几何代数化压轴名题。
结论推广:若圆为 ,直线 过圆心 ,当满足面积关系 时,两坐标轴的截距差恒满足 。
🔗【关联脉络】
Multi column
/2009-上海卷理-18-题.png)