已知半径为1的定圆⊙P的圆心P到定直线l的距离为2,Q是l上一动点,⊙Q与⊙P相外切,⊙Q交l于M、N两点,对于任意直径

已知半径为1的定圆⊙P的圆心P到定直线l的距离为2,Q是l上一动点,⊙Q与⊙P相外切,⊙Q交l于M、N两点,对于任意直径MN,平面上恒有一定点A,使得∠MAN为定值.求∠MAN的度数.
雪润儿 1年前 已收到1个回答 举报

成吉思汗222 幼苗

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解题思路:先建立平面直角坐标系,设出点Q,点A,点M,点N的坐标,用余弦定理表示∠MAN的值,然后化简.

以l为x轴,点P到l的垂线为y轴建立如图所示的直角坐标系,设Q的坐标为(x,0),点A(k,λ),⊙Q的半径为r,则:M(x-r,0),N(x+r,0),P(2,0),PQ=
x2+4=1+r.所以x=±
r2+2r−3,
∴tan∠MAN=
kAN−kAM
1+kANkAM=
2rh
h2+k2−3+2r±2k
r2+2r−3,
令2m=h2+k2-3,tan∠MAN=[1/n],所以m+r±k
r2+2r−3=nhr,∴m+(1-nh)r=±k
r2+2r−3,
两边平方,得:m2+2m(1-nh)r-(1-nh)2r2=k2r2+2k2r-3k2
因为对于任意实数r≥1,上式恒成立,所以

m2=−3k2(1)
2m(1−nh)=2k2(2)
(1−nh)2=k2(3),
由(1)(2)式,得m=0,k=0,由(3)式,得n=[1/h].
由2m=h2+k2-3得h=±
3,所以tan∠MAN=[1/n]=h=±
3.
所以∠MAN=60°或120°(舍)(当Q(0,0),r=1时∠MAN=60°),故∠MAN=60°.

点评:
本题考点: 圆的切线方程;圆方程的综合应用.

考点点评: 本题主要考查坐标法解决实际问题,圆与圆的位置关系,两点间距离公式,解三角形,恒成立问题等知识的综合应用,属于难题.

1年前

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