题目内容
【题目】如图,在平面直角坐标系xOy中,已知以M为圆心的圆M:x2+y2﹣12x﹣14y+60=0及其上一点A(2,4).
(1)设圆N与x轴相切,与圆M外切,且圆心N在直线x=6上,求圆N的标准方程;
(2)设平行于OA的直线l与圆M相交于B、C两点,且BC=OA,求直线l的方程;
(3)设点T(t,0)满足:存在圆M上的两点P和Q,使得 + = ,求实数t的取值范围.
【答案】
(1)解:∵N在直线x=6上,∴设N(6,n),
∵圆N与x轴相切,∴圆N为:(x﹣6)2+(y﹣n)2=n2,n>0,
又圆N与圆M外切,圆M:x2+y2﹣12x﹣14y+60=0,即圆M:(x﹣6)2+(x﹣7)2=25,
∴|7﹣n|=|n|+5,解得n=1,
∴圆N的标准方程为(x﹣6)2+(y﹣1)2=1
(2)解:由题意得OA=2 ,kOA=2,设l:y=2x+b,
则圆心M到直线l的距离:d= = ,
则|BC|=2 =2 ,BC=2 ,即2 =2 ,
解得b=5或b=﹣15,
∴直线l的方程为:y=2x+5或y=2x﹣15
(3)解: = ,即 ,即| |=| |,
| |= ,
又| |≤10,即 ≤10,解得t∈[2﹣2 ,2+2 ],
对于任意t∈[2﹣2 ,2+2 ],欲使 ,
此时,| |≤10,
只需要作直线TA的平行线,使圆心到直线的距离为 ,
必然与圆交于P、Q两点,此时| |=| |,即 ,
因此实数t的取值范围为t∈[2﹣2 ,2+2 ]
【解析】(1)设N(6,n),则圆N为:(x﹣6)2+(y﹣n)2=n2 , n>0,从而得到|7﹣n|=|n|+5,由此能求出圆N的标准方程.(2)由题意得OA=2 ,kOA=2,设l:y=2x+b,则圆心M到直线l的距离:d= ,由此能求出直线l的方程.(3) = ,即| |= ,又| |≤10,得t∈[2﹣2 ,2+2 ],对于任意t∈[2﹣2 ,2+2 ],欲使 ,只需要作直线TA的平行线,使圆心到直线的距离为 ,由此能求出实数t的取值范围.
【考点精析】利用圆的一般方程对题目进行判断即可得到答案,需要熟知圆的一般方程的特点:(1)①x2和y2的系数相同,不等于0.②没有xy这样的二次项;(2)圆的一般方程中有三个特定的系数D、E、F,因之只要求出这三个系数,圆的方程就确定了;(3)、与圆的标准方程相比较,它是一种特殊的二元二次方程,代数特征明显,圆的标准方程则指出了圆心坐标与半径大小,几何特征较明显.