已知过原点的动直线 $l$ 与圆 $C_1:x^2+y^2-6x+5=0$ 相交于不同的两点 $A,B$.
【难度】
【出处】
2015年高考广东卷(文)
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    >
    圆的方程
    >
    圆的标准方程
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    轨迹问题
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    >
    圆的定义
    >
    等张角线
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线与圆
    >
    直线与圆的位置关系
  1. 求圆 $C_1$ 的圆心坐标;
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      >
      圆的方程
      >
      圆的标准方程
    答案
    $(3,0)$
    解析
    圆 $C_1$ 的标准方程为 $C_1:(x-3)^2+y^2=4$,因此圆 $C_1$ 的圆心坐标为 $(3,0)$.
  2. 求线段 $AB$ 的中点 $M$ 的轨迹 $C$ 的方程;
    标注
    • 题型
      >
      解析几何
      >
      轨迹问题
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      >
      圆的定义
      >
      等张角线
    答案
    $x^2-3x+y^2=0 \left(\dfrac 53 < x\leqslant 3\right)$
    解析
    由垂径定理知 $AB\perp C_1M$,因此 $\angle OMC_1$ 始终为直角,于是 $M$ 的轨迹是以 $OC_1$ 为直径的圆在圆 $C_1$ 内(不包含交点)的部分,如图.设以 $OC_1$ 为直径的圆为圆 $C$,则$$C:x(x-3)+y^2=0.$$联立圆 $C$ 的方程与圆 $C_1$ 的方程,可得它们的交点坐标为 $P\left(\dfrac 53,\dfrac{2\sqrt 5}3\right)$,$Q\left(\dfrac 53,-\dfrac{2\sqrt 5}3\right)$,因此所求的轨迹方程为$$x^2-3x+y^2=0 \left(\dfrac 53 < x\leqslant 3\right).$$
  3. 是否存在实数 $k$ 使得直线 $L:y=k(x-4)$ 与曲线 $C$ 只有一个公共点?若存在,求出 $k$ 的取值范围;若不存在,说明理由.
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      直线与圆
      >
      直线与圆的位置关系
    答案
    $\left[-\dfrac{2\sqrt 5}7,\dfrac{2\sqrt 5}7\right]\cup\left\{\dfrac 34,-\dfrac 34\right\}$
    解析
    设 $N(4,0)$,过 $N$ 作圆 $C$ 的切线 $y=m(x-4)$.由$$\dfrac{\left|\dfrac 32m-4m\right|}{\sqrt{1+m^2}}=\dfrac 32,$$解得 $m=\pm \dfrac 34$.
    而直线 $NQ$,$NP$ 的斜率为 $\pm\dfrac{2\sqrt 5}7$,因此 $k$ 的取值范围是 $\left[-\dfrac{2\sqrt 5}7,\dfrac{2\sqrt 5}7\right]\cup\left\{\dfrac 34,-\dfrac 34\right\}$.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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