题目内容
【题目】已知圆M的圆心在直线x﹣2y+4=0上,且与x轴交于两点A(﹣5,0),B(1,0). (Ⅰ)求圆M的方程;
(Ⅱ)求过点C(1,2)的圆M的切线方程;
(Ⅲ)已知D(﹣3,4),点P在圆M上运动,求以AD,AP为一组邻边的平行四边形的另一个顶点Q轨迹方程.
【答案】解:(Ⅰ)∵圆M与x轴交于两点A(﹣5,0)、B(1,0), ∴圆心在AB的垂直平分线上,即C在直线x=﹣2上.
由 ,解得 ,即圆心M的坐标为(﹣2,1).
∴半径 ,
因此,圆M的方程为(x+2)2+(y﹣1)2=10.
(Ⅱ)∵点C(1,2)满足(1+2)2+(2﹣1)2=10,
∴点C在圆M上,可得经过点C与圆M相切的直线与CM垂直.
∵CM的斜率kCM= ,∴过点C的切线斜率为k= =﹣3,
由此可得过点C(1,2)的圆M的切线方程为y﹣2=﹣3(x﹣1),化简得3x+y﹣5=0.
(Ⅲ)设Q(x,y)、P(x0 , y0),
∵四边形ADQP为平行四边形,∴对角线AQ、PD互相平分,即AQ的中点也是PD的中点.
即 ,解得
将P(x﹣2,y﹣4)代入圆M的方程,可得(x﹣2+2)2+(y﹣4﹣1)2=10,即x2+(y﹣5)2=10,
∴顶点Q在圆x2+(y﹣5)2=10上运动,
∵圆x2+(y﹣5)2=10交直线AD于点(﹣1,8)和(﹣3,4),
当Q与这两个点重合时,不能构成平行四边形ADQP,
∴顶点Q的轨迹方程为x2+(y﹣5)2=10,(点(﹣1,8)、(﹣3,4)除外)
【解析】(Ⅰ)根据圆的性质,可得圆心M为AB垂直平分线与直线x﹣2y+4=0的交点.因此联解两直线的方程,得到圆心M的坐标,由两点的距离公式算出半径r= ,即可得到圆M的方程;(Ⅱ)由于点C是圆M上的点,所以过点C的圆M的切线与CM垂直.因此利用直线的斜率公式算出CM的斜率,从而得到切线的斜率k=﹣3,根据直线方程的点斜式列式,化简即得所求切线的方程;(Ⅲ)设Q(x,y)、P(x0 , y0),根据平行四边形ADQP的对角线互相平分,利用线段的中点坐标公式列式,解出P的坐标为(x﹣2,y﹣4),代入圆M的方程化简可得x2+(y﹣5)2=10.最后根据构成平行四边形的条件,去除两个杂点(﹣1,8)、(﹣3,4),即可得到顶点Q的轨迹方程.