题目内容

在平面直角坐标系xOy中,已知以O为圆心的圆与直线l:y=mx+(3-4m),(m∈R)恒有公共点,且要求使圆O的面积最小.
(1)写出圆O的方程;
(2)圆O与x轴相交于A、B两点,圆内动点P使|
PA
|
|
PO
|
|
PB
|
成等比数列,求
PA
PB
的范围;
(3)已知定点Q(-4,3),直线l与圆O交于M、N两点,试判断
QM
QN
×tan∠MQN
是否有最大值,若存在求出最大值,并求出此时直线l的方程,若不存在,给出理由.
(1)因为直线l:y=mx+(3-4m)过定点T(4,3)
由题意,要使圆O的面积最小,定点T(4,3)在圆上,
所以圆O的方程为x2+y2=25.
(2)A(-5,0),B(5,0),设P(x0,y0),则x02+y02<25 ①
PA
=(-5-x0,-y0)
PB
=(5-x0,-y0)

|
PA
|,|
PO
|,|
PB
|
成等比数列得,|
PO
|2=|
PA
|•|
PB
|

x20
+
y20
=
(x0+5)2+
y20
(x0-5)2+
y20
,整理得:
x20
-
y20
=
25
2
,即
x20
=
25
2
+
y20

由①②得:0≤
y20
25
4
PA
PB
=(
x20
-25)+
y20
=2
y20
-
25
2
,∴
PA
PB
∈[-
25
2
,0)

(3)
QM
QN
×tan∠MQN=|
QM
|•|
QN
|cos∠MQN×tan∠MQN

=|
QM
|•|
QN
|sin∠MQN=2S△MQN

由题意,得直线l与圆O的一个交点为M(4,3),又知定点Q(-4,3),
直线lMQ:y=3,|MQ|=8,则当N(0,-5)时S△MQN有最大值32.
QM
QN
×tan∠MQN
有最大值为64,
此时直线l的方程为2x-y-5=0.
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