問題詳情:
如圖,已知動直線l過點,且與圓O:x2+y2=1交於A、B兩點.
(1)若直線l的斜率為,求△OAB的面積;
(2)若直線l的斜率為0,點C是圓O上任意一點,求CA2+CB2的取值範圍;
(3)是否存在一個定點Q(不同於點P),對於任意不與y軸重合的直線l,都有PQ平分∠AQB,若存在,求出定點Q的座標;若不存在,請説明理由.
【回答】
【考點】J9:直線與圓的位置關係.
【分析】(1)因為直線l的斜率為,所以直線l,利用弦長、半徑、弦心距的關係,求得弦長及△OAB的高,即可求出面積.
(2)因為直線l的斜率為0,所以可知、,設點C(x,y),則x2+y2=1,又=4﹣2y,又y∈[﹣1,1],
即可得CA2+CB2的取值範圍.
(3)法一:若存在,則根據對稱*可知,定點Q在y軸上,設Q(0,t)、又設A(x1,y1)、B(x2,y2),因直線l不與y軸重合,設直線l,代入圓O得,所以(*) 由AQ與BQ的斜率互為相反數,可得,即求得t;
解法二:若PQ平分∠AQB,則根據角平分線的幾何意義,點A到y軸的距離d1,點B到y軸的距離d2滿足,即,化簡可得,同時求得t.
【解答】解:(1)因為直線l的斜率為,所以直線l,
則點O到直線l的距離,…
所以弦AB的長度,
所以.…
(2)因為直線l的斜率為0,所以可知、,…
設點C(x,y),則x2+y2=1,
又,…
所以CA2+CB2=4﹣2y,又y∈[﹣1,1],
所以CA2+CB2的取值範圍是[2,6].…
(3)法一:若存在,則根據對稱*可知,定點Q在y軸上,設Q(0,t)、又設A(x1,y1)、B(x2,y2),
因直線l不與y軸重合,設直線l,…
代入圓O得,
所以(*) …
若PQ平分∠AQB,則根據角平分線的定義,AQ與BQ的斜率互為相反數
有,又,,
化簡可得,…
代入(*)式得,因為直線l任意,故,
即t=2,即Q(0,2)…
解法二:若存在,則根據對稱*可知,定點Q在y軸上,設Q(0,t)、又設A(x1,y1)、B(x2,y2),
因直線l不與y軸重合,設直線l,…
代入圓O得,
所以(*) …
若PQ平分∠AQB,則根據角平分線的幾何意義,點A到y軸的距離d1,點B到y軸的距離d2滿足,即,
化簡可得,…
代入(*)式得,因為直線l任意,故,
即t=2,即Q(0,2)…
知識點:圓與方程
題型:解答題