题目内容

已知动圆C与定圆C3:
x2 
+2x+
y2 
+
3
4
=0
相外切,与定圆C2:
x2 
-2x+
y2 
-
45
4
=0
内相切.
(1)求动圆C的圆心C的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+l(k≠0)与C的轨迹交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过定点G(
1
8
,0)
,求k的取值范围.
(1)∵C3:
x2 
+2x+
y2 
+
3
4
=0
的方程可化为(
x+1)2 
+
y2 
=(
1
2
)2

圆C2:
x2 
-2x+
y2 
-
45
4
=0
的方程可化为
(x-1)2 
+
y2 
=(
7
2
)
2

设动圆C的半径为r,则
|CC3|=
1
2
+r,|CC2|=
7
2
-r,
∴|CC3|+|CC2|=4
∴C的轨迹是以C3和C2为焦点,长轴为4的椭圆
∴C的轨迹方程为
x2
4
+
y2
3
=1

(2)设M(x1,y1)、N(x2,y2),
由
x2
4
+
y2
3
=1
y=kx+1
消去y并整理得
(3+4k2)x2+8kx-8=0
则x1+x2=
-8k
3+4k2
,x1•x2=
-8
3+4k2

则y1+y2=k(x1+x2)+2=
6
3+4k2

则线段MN的中点P的坐标为(
-4k
3+4k2
,
3
3+4k2
)
由线段MN的垂直平分线过定点G(
1
8
,0)
,
设MN的垂直平分线l的方程为y=-
1
k
(x-
1
8
)
∵P点在l上
∴
3
3+4k2
=-
1
k
(
-4k
3+4k2
-
1
8
)
即4k2+8k+3=0
解得k=-
1
2
,或k=-
3
2
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