在平面直角坐标系 $xOy$ 中,对于半径为 $r(r>0)$ 的 $\odot O$ 和点 $P$,给出如下定义:若 $r\leqslant PO\leqslant \dfrac 32r$,则称点 $P$ 为 $\odot O$ 的“近外点”.
【难度】
【出处】
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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. 若点 $P(3,4)$ 是 $\odot O$ 的“近外点”,求 $\odot O$ 的半径 $r$ 的取值范围;
    标注
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      函数与圆
    答案
    $\dfrac{10}3\leqslant r\leqslant 5$
    解析
    由点 $P(3,4)$ 的坐标,可得 $PO=\sqrt{3^2+4^2}=5$.
    若点 $P(3,4)$ 是 $\odot O$ 的“近外点”,则有 $r\leqslant PO\leqslant \dfrac 32r$,
    解得 $\dfrac{10}3\leqslant r\leqslant 5$.
  2. 当 $\odot O$ 的半径为 $2$ 时,直线 $y=\dfrac{\sqrt 3}3x+b(b\ne 0)$ 与 $x$ 轴交于点 $M$,与 $y$ 轴交于点 $N$,若线段 $MN$ 上存在 $\odot O$ 的“近外点”,求 $b$ 的取值范围.
    标注
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    答案
    $b$ 的取值范围为 $-2\sqrt 3\leqslant b\leqslant -\dfrac{2\sqrt 3}{3}$ 或 $\dfrac{2\sqrt 3}{3}\leqslant b\leqslant 2\sqrt 3$
    解析
    当 $y=0$,得 $x=-\sqrt 3b$,即点 $M(-\sqrt 3b,0)$;
    当 $x=0$,得 $y=b$,即点 $N(0,b)$.
    所以 $\tan \angle OMN=\dfrac{ON}{OM}=\dfrac{|b|}{\left|-\sqrt 3b\right|}=\dfrac{\sqrt 3}{3}$,
    从而 $\angle OMN=30^\circ$.① 若 $b>0$,如图.
    1)当点 $M_1$ 的坐标为 $(-2,0)$ 时,则 $b=\dfrac{2\sqrt 3}{3}$;
    2)过点 $O$ 作 $OS\perp M_2N_2$ 于点 $S$.
    当 $OS=\dfrac 32r=3$ 时,则 $OM_2=2OS=6$,从而 $b=2\sqrt 3$.
    结合图形,可得 $\dfrac{2\sqrt 3}{3}\leqslant b\leqslant 2\sqrt 3$.
    ② 若 $b<0$,如图.同理可得 $-2\sqrt 3\leqslant b\leqslant -\dfrac{2\sqrt 3}{3}$.
    综上可得,$b$ 的取值范围为 $-2\sqrt 3\leqslant b\leqslant -\dfrac{2\sqrt 3}{3}$ 或 $\dfrac{2\sqrt 3}{3}\leqslant b\leqslant 2\sqrt 3$.
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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