在平面直角坐标系xOy中,已知点A(a,0)(a≠0),圆C的圆心在直线y=-4x上,并且与直线l:x+y-1=0相切于

在平面直角坐标系xOy中,已知点A(a,0)(a≠0),圆C的圆心在直线y=-4x上,并且与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2).
(Ⅰ)求圆C的方程;
(Ⅱ)若动点M满足|MA|=2|MO|,求点M的轨迹方程;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,是否存在实数a,使得|CM|的取值范围是[1,9],说明理由.
tanglilove 1年前 已收到1个回答 举报

endosky 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)设出圆心与半径,根据圆C的圆心在直线y=-4x上,可得圆心C(a,-4a),利用圆与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2),根据点到直线的距离公式,即可求出圆心与半径,从而可求圆C的方程;
(Ⅱ)根据动点M满足|MA|=2|MO|,建立方程,化简可求点M的轨迹方程;
(Ⅲ)分类讨论,圆D与圆C外离;圆C内含于圆D,根据|CM|的取值范围是[1,9],即可求出实数a的值.

(Ⅰ)设所求圆的圆心坐标为C(a,b),半径为r.
因为圆心C(a,b)在直线y=-4x上,
所以b=-4a,即圆心C(a,-4a).
因为圆C与直线l:x+y-1=0相切于点P(3,-2),
所以圆心C(a,-4a)到直线l的距离d=|PC|.

|a−4a−1|

2=
(a−3)2+(−4a+2)2.
整理得:a2-2a+1=0.
解得:a=1.
所以圆C的方程为(x-1)2+(y+4)2=8…(4分)
(Ⅱ)设M(x,y).
因为|MA|=2|MO|,所以
(x−a)2+y2=2
x2+y2.
整理得 (x+
a
3)2+y2=
4a2
9.
即点M的轨迹是以D(−
a
3,0)为圆心,r=
2
3|a|为半径的圆D.…(8分)
(Ⅲ)存在实数a,使得|CM|的取值范围是[1,9].
(1)当圆D与圆C外离时,依题意可得:

|CD|+r=9
|CD|−r=1.,即

|CD|=5
r=4..
由|CD|=5解得a=6或-12;由r=4解得a=6或-6,
所以a=6.
(2)当圆C内含于圆D时,依题意可得:

r+|CD|=9
r−|CD|=1.即

|CD|=4
r=5.
由|CD|=
(1+
1
3a)2+16=4,解得a=-3.
此时r=
2
3|−3|=2,与r=5矛盾.
综上所述,存在实数a=6,使得|CM|的取值范围是[1,9].…(13分)

点评:
本题考点: 直线和圆的方程的应用.

考点点评: 本题考查圆的方程,考查直线与圆的位置关系,考查圆与圆的位置关系,考查分类讨论的数学思想,考查学生的计算能力,属于中档题.

1年前

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