5.若直线y=x+k与曲线x=
恰有一个公共点,则k的取值范围是___________.
解析:利用数形结合.
答案:-1<k≤1或k=-![]()
●典例剖析
[例1] 已知圆x2+y2+x-6y+m=0和直线x+2y-3=0交于P、Q两点,且OP⊥OQ(O为坐标原点),求该圆的圆心坐标及半径.
剖析:由于OP⊥OQ,所以kOP·kOQ=-1,问题可解.
解:将x=3-2y代入方程x2+y2+x-6y+m=0,得5y2-20y+12+m=0.
设P(x1,y1)、Q(x2,y2),则y1、y2满足条件
y1+y2=4,y1y2=
.
∵OP⊥OQ,∴x1x2+y1y2=0.
而x1=3-2y1,x2=3-2y2,
∴x1x2=9-6(y1+y2)+4y1y2.
∴m=3,此时Δ>0,圆心坐标为(-
,3),半径r=
.
评述:在解答中,我们采用了对直线与圆的交点“设而不求”的解法技巧,但必须注意这样的交点是否存在,这可由判别式大于零帮助考虑.
[例2] 求经过两圆(x+3)2+y2=13和x2+(y+3)2=37的交点,且圆心在直线x-y-4=0上的圆的方程.
剖析:根据已知,可通过解方程组
|
x2+(y+3)2=37
由圆心在直线x-y-4=0上,三个独立条件,用待定系数法求出圆的方程;
也可根据已知,设所求圆的方程为(x+3)2+y2-13+λ[x2+(y+3)2-37]=0,再由圆心在直线x-y-4=0上,定出参数λ,得圆方程.
解:因为所求的圆经过两圆(x+3)2+y2=13和x2+(y+3)2=37的交点,
所以设所求圆的方程为(x+3)2+y2-13+λ[x2+(y+3)2-37]=0.
展开、配方、整理,得(x+
)2+(y+
)2=
+
.
圆心为(-
,-
),代入方程x-y-4=0,得λ=-7.
故所求圆的方程为(x+
)2+(y+
)2=
.
评述:圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,圆C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0,若圆C1、C2相交,那么过两圆公共点的圆系方程为(x2+y2+D1x+E1y+F1)+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ∈R且λ≠-1).它表示除圆C2以外的所有经过两圆C1、C2公共点的圆.
特别提示
在过两圆公共点的图象方程中,若λ=-1,可得两圆公共弦所在的直线方程.
[例3] 已知圆C:(x-1)2+(y-2)2=25,直线l:(2m+1)x+(m+1)y-7m-4=0(m∈R).
(1)证明:不论m取什么实数,直线l与圆恒交于两点;
(2)求直线被圆C截得的弦长最小时l的方程.
剖析:直线过定点,而该定点在圆内,此题便可解得.
(1)证明:l的方程(x+y-4)+m(2x+y-7)=0.
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x+y-4=0, y=1,
即l恒过定点A(3,1).
∵圆心C(1,2),|AC|=
<5(半径),
∴点A在圆C内,从而直线l恒与圆C相交于两点.
(2)解:弦长最小时,l⊥AC,由kAC=-
,
∴l的方程为2x-y-5=0.
评述:若定点A在圆外,要使直线与圆相交则需要什么条件呢?
思考讨论
求直线过定点,你还有别的办法吗?
●闯关训练
夯实基础
4.(2004年上海,理8)圆心在直线2x-y-7=0上的圆C与y轴交于两点A(0,-4)、B(0,-2),则圆C的方程为____________.
解析:∵圆C与y轴交于A(0,-4),B(0,-2),
∴由垂径定理得圆心在y=-3这条直线上.
又已知圆心在直线2x-y-7=0上,
|
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2x-y-7=0.
∴圆心为(2,-3),
半径r=|AC|=
=
.
∴所求圆C的方程为(x-2)2+(y+3)2=5.
答案:(x-2)2+(y+3)2=5