在平面直角坐标系 $xOy$ 中,$\odot C$ 的半径为 $r$,$P$ 是与圆心 $C$ 不重合的点,点 $P$ 关于 $\odot O$ 的反称点的定义如下:若在射线 $CP$ 上存在一点 $P'$,满足 $CP+CP'=2r$,则称 $P'$ 为点 $P$ 关于 $\odot C$ 的反称点,下图为点 $P$ 及其关于 $\odot C$ 的反称点 $P'$ 的示意图.
【难度】
【出处】
【标注】
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    代几综合
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    函数与圆
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    代几综合
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    函数与圆
  1. 当 $ \odot O$ 的半径为 $1$ 时.
    $(1)$ 分别判断点 $M\left(2,1\right)$,$N\left(\dfrac{3}{2},0\right)$,$T\left(1,\sqrt 3 \right)$ 关于 $\odot O$ 的反称点是否存在,若存在?求其坐标;
    $(2)$ 点 $P$ 在直线 $y=-x+2$ 上,若点 $P$ 关于 $\odot O$ 的反称点 $P'$ 存在,且点 $P'$ 不在 $x$ 轴上,求点 $P$ 的横坐标的取值范围;
    标注
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      函数与圆
    答案
    $(1)$ $M\left(2,1\right)$ 关于 $\odot O$ 的反称点不存在,
    $N\left(\dfrac32,0\right)$ 关于 $\odot O$ 的反称点存在,反称点 $N'\left(\dfrac12,0\right)$,
    $T\left(1,\sqrt3\right)$ 关于 $\odot O$ 的反称点存在,反称点 $T'\left(0,0\right)$.
    $(2)$ 点 $P$ 的横坐标满足 $0<x<2$
    解析
    $(2)$ 设点 $P$ 的坐标为 $\left(x,-x+2\right)$,由题意知 $OP\leqslant 2$,
    所以 $OP^2=x^2+\left(-x+2\right)^2=2x^2-4x+4\leqslant4$.
    整理得 $x\left(x-2\right)\leqslant0$,所以 $0\leqslant x\leqslant2$.
    当 $x=2$ 时,$P\left(2,0\right)$,$P'\left(0,0\right)$ 不符合题意;
    当 $x=0$ 时,$P\left(0,2\right)$,$P'\left(0,0\right)$ 不符合题意.
    所以点 $P$ 的横坐标满足 $0<x<2$.
  2. 当 $\odot C$ 的圆心在 $x$ 轴上,半径为 $1$,直线 $y=-\dfrac{\sqrt 3}{3}x+2\sqrt 3$ 与 $x$ 轴,$y$ 轴分别交于点 $A,B$,若线段 $AB$ 上存在点 $P$,使得点 $P$ 关于 $\odot C$ 的反称点 $P'$ 在 $\odot C$ 的内部,求圆心 $C$ 的横坐标的取值范围.
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    答案
    圆心 $C$ 的横坐标的取值范围 $2\leqslant x\leqslant 8$
    解析
    由题意得 $A\left(6,0\right)$,$B\left(0,2\sqrt3\right)$,
    所以 $\dfrac{OA}{OB}=\sqrt3$,$\angle OAB=30^\circ$.
    设 $C\left(x,0\right)$.
    ① 当 $C$ 在 $OA$ 上时,作 $CH\perp AB$ 于 $H$,则 $CH\leqslant CP\leqslant 2r=2$.所以 $AC\leqslant4$,
    所以点 $C$ 的横坐标 $x\geqslant2$,当 $x=2$ 时,$C$ 点坐标 $\left(2,0\right)$,$H$ 点的反称点 $H'\left(2,0\right)$ 在圆的内部;
    ② 当 $C$ 在 $A$ 点右侧时,$C$ 到线段 $AB$ 的距离为 $AC$ 长,$AC$ 最大值为 $2$.所以点 $C$ 的横坐标 $x\leqslant8$.
    综上所述,圆心 $C$ 的横坐标的取值范围 $2\leqslant x\leqslant 8$.
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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