试题与答案

已知圆O的方程为x2+y2=1和点A(a,0),设圆O与x轴交于P、Q两点,M是

题型:解答题

题目:

已知圆O的方程为x2+y2=1和点A(a,0),设圆O与x轴交于P、Q两点,M是圆OO上异于P、Q的任意一点,过点A(a,0)且与x轴垂直的直线为l,直线PM交直线l于点E,直线QM交直线l于点F.

(1)若a=3,直线l1过点A(3,0),且与圆O相切,求直线l1的方程;

(2)证明:若a=3,则以EF为直径的圆C总过定点,并求出定点坐标;

(3)若以EF为直径的圆C过定点,探求a的取值范围.

答案:

(1)∵直线l1过点A(3,0),且与圆C:x2+y2=1相切,

设直线l1的方程为y=k(x-3),即kx-y-3k=0,

则圆心O(0,0)到直线l1的距离为d=

|3k|
k2+1
=1,解得k=±
2
4

∴直线l1的方程为y=±

2
4
(x-3),即y=±
2
4
(x-3).

(2)对于圆方程x2+y2=1,令y=0,得x=±1,即P(-1,0),Q(1,0).

又直线l2过点a且与x轴垂直,∴直线l2方程为x=3,设M(s,t),则直线PM方程为y=

t
s+1
(x+1).

解方程组

x=3
y=
t
s+1
(x+1)
,得P′(3,
4t
s+1
)
同理可得,Q′(3,
2t
s-1
)

∴以P′Q′为直径的圆C′的方程为(x-3)(x-3)+(y-

4t
s+1
)(y-
2t
s-1
)=0,

又s2+t2=1,∴整理得(x2+y2-6x+1)+

6s-2
t
y=0,

若圆C′经过定点,只需令y=0,从而有x2-6x+1=0,解得x=3±2

2

∴圆C′总经过定点坐标为(3±2

2
,0).

(3)以EF为直径的圆C过定点,它的逆命题:设圆O与x轴交于P、Q两点,M是圆O上异于P、Q的任意一点,

过点M(m,0)且与x轴垂直的直线为l2,直线PM交直线l2于点P′,

直线QM交直线l2于点Q′,以P′Q′为直径的圆C总过定点,则m>1或者m<-1.

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