题目内容

已知圆O:x2+y2=1和定点A(2,1),由圆O外一点P(a,b)向圆O引切线PQ,切点为Q,|PQ|=|PA|成立,如图.

(1)求a、b间关系;

(2)求|PQ|的最小值;

(3)以P为圆心作圆,使它与圆O有公共点,试在其中求出半径最小的圆的方程.

解:(1)连接OQ、OP,则△OQP为直角三角形,

又|PQ|=|PA|,

所以|OP|2=|OQ|2+|PQ|2

=1+|PA|2,

所以a2+b2=1+(a-2)2+(b-1)2,

故2a+b-3=0.

(2)由(1)知,P在直线l:2x+y-3=0上,

所以|PQ|min=|PA|min,为A到直线l的距离,

所以|PQ|min==.

(或由|PQ|2=|OP|2-1=a2+b2-1=a2+9-12a+4a2-1=5a2-12a+8=5(a-1.2)2+0.8,得|PQ|min=.)

(3)以P为圆心的圆与圆O有公共点,半径最小时为与圆O相切的情形,而这些半径的最小值为圆O到直线l的距离减去圆O的半径,圆心P为过原点与l垂直的直线l′与l的交点P0,所以r=-1=-1,

又l′:x-2y=0,

联立l:2x+y-3=0得P0(,).

所以所求圆的方程为(x-)2+(y-)2=(-1)2.

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