题目内容
已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)l是与圆P,圆M都相切的一条直线,l与曲线C交于A,B两点,当圆P的半径最长时,求|AB|.
解 (1)
设圆P的半径为r,则|PM|=1+r,|PN|=3-r,∴|PM|+|PN|=4>|MN|,∴P的轨迹是以M,N为焦点的椭圆(左顶点除外),且2a=4,2c=2,∴a=2,c=1,∴b2=a2-c2=3.
∴P的轨迹曲线C的方程为
+
=1(x≠-2).
(2)由(1)知2r=(|PM|-|PN|)+2≤|MN|+2=4,
∴圆P的最大半径为r=2.此时P的坐标为(2,0).
圆P的方程为(x-2)2+y2=4.
①当l的倾斜角为90°,方程为x=0时,|AB|=2
,
②当l的倾斜角不为90°,
设l的方程为y=kx+b(k∈R),
∴l的方程为y=
x+
,y=-
x-
.
联立方程
化简得7x2+8x-8=0,
∴x1+x2=-
,x1x2=-
,
∴|AB|=
=
.
当k=-
时,由图形的对称性可知|AB|=
.
综上,|AB|=2
或
.
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