题目内容

【题目】已知圆C1:(x+2)2+(y﹣1)2=4与圆C2:(x﹣3)2+(y﹣4)2=4,过点P(﹣1,5)作两条互相垂直的直线l1:y=k(x+1)+5,l2:y=﹣ (x+1)+5.
(1)若k=2时,设l1与圆C1交于A、B两点,求经过A、B两点面积最小的圆的方程.
(2)若l1与圆C1相交,求证:l2与圆C2相交,且l1被圆C1截得的弦长与l2被圆C2截得的弦长相等.
(3)是否存在点Q,过Q的无数多对斜率之积为1的直线l3 , l4 , l3被圆C1截得的弦长与l4被圆C2截得的弦长相等.若存在求Q的坐标,若不存在,说明理由.

【答案】
(1)解:当k=2时,l1的方程为y=2x+7

联立方程组 ,整理得5x2+28x+36=0

设A、B为A(x1,y1),B(x2,y2)∴

经过A、B两点面积最小的圆应是以AB为直径的圆,

圆的方程为(x﹣x1)(x﹣x2)+(y﹣y1)(y﹣y2)=0.

即x2+y2﹣(x1+x2)x﹣(y1+y2)y+x1x2+y1y2=0

所求圆的方程:


(2)解:设圆C1的圆心到l1的距离为d1,圆C2的圆心到l2的距离为d2,则

∴l2与圆C2相交,

∵两圆的半径相等,而两弦心距相等,

∴所截得的弦长相等.


(3)解:设Q(a,b)3的方程为y=m(x﹣a)+b.l4的方程为

依题意圆C1的圆心到l3的距离为

由d3=d4得|1﹣b+m(a+2)|=|a﹣3+m(4﹣b)|

∴1﹣b+m(a+2)=a﹣3+m(4﹣b)①

或1﹣b+m(a+2)=3﹣a+m(b﹣4)②

①②对于无数多个m的值都成立

③④都无解∴Q不存在


【解析】(1)经过A、B两点面积最小的圆应是以AB为直径的圆;(2)证明l2与圆C2相交,利用两圆的半径相等,而两弦心距相等,可得所截得的弦长相等;(3)由d3=d4得|1﹣b+m(a+2)|=|a﹣3+m(4﹣b)|∴1﹣b+m(a+2)=a﹣3+m(4﹣b)①或1﹣b+m(a+2)=3﹣a+m(b﹣4)②,①②对于无数多个m的值都成立. ③或 ④,③④都无解,即可得出结论.

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