题目内容

【题目】在平面直角坐标系中,圆为平面内一动点,若以线段为直径的圆与圆相切.

(1)证明为定值,并写出点的轨迹方程;

(2)设点的轨迹为曲线,直线两点,过且与垂直的直线与交于两点,求四边形面积的取值范围.

【答案】(1)证明见解析,轨迹方程为.(2).

【解析】分析:第一问结合题中条件画出相应的图形,连接相关线段,利用中位线的长度以及两圆内切时对应两圆心之间的距离与半径的关系,求得从而得到其为定值,之后借助于其范围,利用椭圆的定义,求得其轨迹方程;第二问分直线的斜率不存在、为零、存在且不为零三种情况来分析对应的四边形的面积从而求得其范围.

详解:(1)设的中点为,连接

中,分别为的中点,所以

又圆与动圆相切,则,所以,即为定值,

所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,

设椭圆方程为,则

所以点的轨迹方程为

(2)①当直线的斜率不存在时,不妨设,则,四边形面积

②当直线的斜率为0时,同理可得四边形面积

③当直线的斜率存在且不为0时,

可设直线的方程为,设

联立

同理

四边形面积,设

所以

综上所述,四边形面积的取值范围是

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