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微专题16 解析几何中的“隐形圆”问题
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真 题 感 悟
(2016·江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知以M为圆心的圆M:x2+y2-12x-14y+60=0及其上一点A(2,4).
(1)设圆N与x轴相切,与圆M外切,且圆心N在直线x=6上,求圆N的标准方程;
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解 圆M的标准方程为(x-6)2+(y-7)2=25,所以圆心M(6,7),半径为5.
(1)由圆心N在直线x=6上,可设N(6,y0).
因为圆N与x轴相切,与圆M外切,所以0<y0<7,
于是圆N的半径为y0,从而7-y0=5+y0,解得y0=1.
因此,圆N的标准方程为(x-6)2+(y-1)2=1.
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设直线l的方程为y=2x+m,即2x-y+m=0,
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故直线l的方程为2x-y+5=0或2x-y-15=0.
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因为点Q在圆M上,所以(x2-6)2+(y2-7)2=25.②
将①代入②,得(x1-t-4)2+(y1-3)2=25.
法二 设P(x1,y1),Q(x2,y2).
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于是点P(x1,y1)既在圆M上,又在圆[x-(t+4)]2+(y-3)2=25上,
从而圆(x-6)2+(y-7)2=25与圆[x-(t+4)]2+(y-3)2=25有公共点,
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考 点 整 合
高考中圆的方程是C级考点,其重要性不言而喻.但在一些题目中,条件没有直接给出圆方面的信息,而是隐藏在题目中,要通过分析和转化,发现圆(或圆的方程),从而最终可以利用圆的知识求解,我们称此类问题为“隐形圆”问题,课本习题给出的“阿波罗尼斯圆”是“隐形圆”典型的例子.
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1.问题背景
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2.阿波罗尼斯圆
公元前3世纪,古希腊数学家阿波罗尼斯(Apollonius)在《平面轨迹》一书中,曾研究了众多的平面轨迹问题,其中有如下结果:
到两定点距离之比等于已知数的动点轨迹为直线或圆.
如图,点A,B为两定点,动点P满足PA=λPB.
则λ=1时,动点P的轨迹为直线;当λ≠1时,动点P的轨迹为圆,后世称之为阿波罗尼斯圆.
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热点一 轨迹问题
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解 以O1O2的中点O为原点,O1O2所在的直线为x轴,建立平面直角坐标系,
则O1(-2,0),O2(2,0),
因为两圆的半径均为1,
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设P(x,y),则(x+2)2+y2-1=2[(x-2)2+y2-1].
即(x-6)2+y2=33,
所以所求轨迹方程为(x-6)2+y2=33.
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探究提高 动点的轨迹问题是高考的热点之一,解决轨迹问题的关键是通过建立直角坐标系,寻找动点满足的条件,列式化简得所求轨迹方程.
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【训练1】 设A(-c,0),B(c,0)(c>0)为两定点,动点P到A点的距离与到B点的距离的比为定值a(a>0),求P点的轨迹.
解 设动点P的坐标为(x,y),
化简得(1-a2)x2+2c(1+a2)x+c2(1-a2)
+(1-a2)y2=0.
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当a=1时,化简得x=0.
当a=1时,P点的轨迹为y轴.
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热点二 含“隐形圆”的范围与最值问题
【例2】 (2013·江苏卷)如图所示,在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),直线l:y=2x-4,设圆C的半径为1,圆心在l上.
(1)若圆心C也在直线y=x-1上,过点A作圆C的切线,求切线的方程;
(2)若圆C上存在点M,使MA