题目内容

如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆:,设是椭圆上的任一点,从原点向圆作两条切线,分别交椭圆于点.

(1)若直线互相垂直,求圆的方程;

(2)若直线的斜率存在,并记为,求证:

(3)试问是否为定值?若是,求出该值;若不是,说明理由.

(1)(2)详见解析(3)

【解析】

试题分析:(1)求圆的标准方程,一般用待定系数法,由于已知半径,只需列出关于圆心坐标的两个独立条件即可.因为直线互相垂直,且和圆相切,所以,又点在椭圆上,所以,解得(2)利用直线与圆相切得出关于直线斜率的条件,再根据韦达定理给予证明:因为直线与圆相切,所以,化简得,同理由与圆相切得,所以是方程的两个不相等的实数根,因此,因为点在椭圆C上,所以,从而(3)分别用直线斜率表示出坐标,利用(2)的结论进行化简.注意讨论斜率不存在的情形.

试题解析:(1)由圆的方程知,圆的半径的半径

因为直线互相垂直,且和圆相切,

所以,即,① 1分

又点在椭圆上,所以,② 2分

联立①②,解得 3分

所以所求圆的方程为. 4分

(2)因为直线,与圆相切,

所以,化简得 6分

同理, 7分

所以是方程的两个不相等的实数根,

8分

因为点在椭圆C上,所以,即

所以,即. 10分

(3)是定值,定值为36, 11分

理由如下:

法一:(i)当直线不落在坐标轴上时,设,

联立解得 12分

所以,同理,得, 13分

所以

15分

(ii)当直线落在坐标轴上时,显然有

综上:. 16分

法二:(i)当直线不落在坐标轴上时,设,

因为,所以,即, 12分

因为在椭圆C上,所以

, 13分

所以,整理得

所以

所以. 15分

(ii)当直线落在坐标轴上时,显然有

综上:. 16分

考点:直线与圆位置关系,直线与椭圆位置关系

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