题目内容

在平面直角坐标系xOy中,已知圆C1:(x+1)2+y2=1,圆C2:(x-3)2+(y-4)2=1.
(Ⅰ)若过点C1(-1,0)的直线l被圆C2截得的弦长为
6
5
,求直线l的方程;
(Ⅱ)圆D是以1为半径,圆心在圆C3:(x+1)2+y2=9上移动的动圆,若圆D上任意一点P分别作圆C1的两条切线PE,PF,切点为E,F,求
C1E
•
C1F
的取值范围;
(Ⅲ)若动圆C同时平分圆C1的周长、圆C2的周长,则动圆C是否经过定点?若经过,求出定点的坐标;若不经过,请说明理由.
(Ⅰ)设直线l的方程为y=k(+1),即kx-y+k=0.
因为直线l被圆C2截得的弦长为
6
5
,而圆C2的半径为1,
所以圆心C2(3,4)到l:kx-y+k=0的距离为
|4k-4|
k2+1
=
4
5
.
化简,得12k2-25k+12=0,解得k=
4
3
或k=
3
4
.
所以直线l方程为4x-3y+4=0或3x-4y+3=0…(4分)
(Ⅱ)动圆D是圆心在定圆(x+1)2+y2=9上移动,半径为1的圆
设∠EC1F=2α,则在Rt△PC1E中,cosα=
|C1E|
|PC1|
=
1
|PC1|
,
有cos2α=2cos2α-1=
2
|PC1|2
-1
,
则
C1E
•
C1F
=|
C1E
||
C1F
|cos2α=cos2α=
2
|PC1|2
-1

由圆的几何性质得,|DC1|-r≤|PC1|≤|DC1|+r,即2≤|PC1|≤4,4≤|PC1|2≤16
则
C1E
•
C1F
的最大值为-
1
2
,最小值为-
7
8
.
故
C1E
•
C1F
∈[-
7
8
,-
1
2
]
.…(8分)
(Ⅲ)设圆心C(x,y),由题意,得CC1=CC2,
即
(x+1)2+y2
=
(x-3)2+(y-4)2
.
化简得x+y-3=0,即动圆圆心C在定直线x+y-3=0上运动.
设C(m.3-m),则动圆C的半径为
1+CC12
=
(1+(m+1)2+(3-m)2
.
于是动圆C的方程为(x-m)2+(y-3+m)2=1+(m+1)2+(3-m)2.
整理,得x2+y2-6y-2-2m(x-y+1)=0.
由
x-y+1=0
x2+y2-6y-2=0
得
x=1+
3
2
2
y=2+
3
2
2
或
x=1-
3
2
2
y=2-
3
2
2

所以定点的坐标为(1-
3
2
2
,2-
3
2
2
),(1+
3
2
2
,2+
3
2
2
)…(13分)
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