已知直线 $l:y = x + m$,$m \in {\mathbb{R}}$.
【难度】
【出处】
2011年高考福建卷(理)
【标注】
  1. 若以点 $M\left(2,0\right)$ 为圆心的圆与直线 $l$ 相切于点 $P$,且点 $P$ 在 $y$ 轴上,求该圆的方程;
    标注
    答案
    ${\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} = 8$
    解析
    先求出点 $P$ 坐标,然后求出圆的方程.解法一:
    依题意,点 $P$ 的坐标为 $\left( {0,m} \right)$.因为 $MP \perp l$,所以\[\dfrac{0 - m}{2 - 0} \times 1 = - 1,\]解得\[m = 2,\]即点 $P$ 的坐标为 $\left( {0,2} \right)$,从而圆的半径\[ \begin{split}r &= \left| {MP} \right| \\&= \sqrt {{{\left( {2 - 0} \right)}^2} + {{\left( {0 - 2} \right)}^2}} \\&= 2\sqrt 2 ,\end{split} \]故所求圆的方程为\[{\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} = 8.\]解法二:
    设所求圆的半径为 $r$,则圆的方程可设为\[{\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} = {r^2}.\]依题意,所求圆与直线 $l:x - y + m = 0$ 相切于点 $P\left( {0,m} \right)$,则\[ \begin{cases}
    4 + {m^2} = {r^2}, \\
    \dfrac{{\left| {2 - 0 + m} \right|}}{\sqrt 2 } = r, \\
    \end{cases} \]解得\[ \begin{cases}m = 2, \\
    r = 2\sqrt 2 . \\
    \end{cases} \]所以所求圆的方程为\[{\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} = 8.\]
  2. 若直线 $l$ 关于 $x$ 轴对称的直线为 $l '$,问直线 $l '$ 与抛物线 $C:{x^2} = 4y$ 是否相切?说明理由.
    标注
    答案
    当 $m = 1$ 时,直线 $l '$ 与抛物线 $C$ 相切;
    当 $m \ne 1$ 时,直线 $l '$ 与抛物线 $C$ 不相切.
    解析
    可利用一元二次方程判别式来判断直线和抛物线是否相切.因为直线 $l$ 的方程为\[y = x + m.\]所以直线 $l '$ 的方程为\[y = - x - m.\]由\[ \begin{cases}
    y = - x - m ,\\
    {x^2} = 4y, \\
    \end{cases} \]得\[{x^2} + 4x + 4m = 0.\]所以\[\Delta = {4^2} - 4 \times 4m = 16\left( {1 - m} \right).\]① 当 $m = 1$,即 $\Delta = 0$ 时,直线 $l'$ 与抛物线 $C$ 相切;
    ② 当 $m \ne 1$,即 $\Delta \ne 0$ 时,直线 $l '$ 与抛物线 $C$ 不相切.
    综上,
    当 $m = 1$ 时,直线 $l '$ 与抛物线 $C$ 相切;
    当 $m \ne 1$ 时,直线 $l '$ 与抛物线 $C$ 不相切.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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