问题 解答题
(理科做)已知圆O:x2+y2=4,点M(1,a)且a>0.
(I )若过点M有且只有一条直线l与圆O相切,求a的值及直线l的斜率,
(II )若a=
2
,过点M的两条弦AC、BD互相垂直,记圆心O到弦AC、BD的距离分别为d1、d2
①证明d12+d22为定值;
②求|AC|+|BD|的最大值.
答案

(Ⅰ)由条件知点M(1,a)在圆O上,

∴1+a2=4,

∴a=±

3

∵a>0,

∴a=

3
时,点M为(1,
3
),kOM=
3
k切线=-
3
3

(Ⅱ)①设圆心O在AC上的射影为R,则d1=|OR|,圆心O在BD上的射影为Q,d2=|OQ|,又过点M的两条弦AC、BD互相垂直,

∴四边形OQMR为矩形,

∴d12+d22=OM2=(

2
)2+12=3(定值).

②当AC的斜率为0或不存在时,可求得|AC|+|BD|=2(

2
+
3
),

当AC的斜率存在且不为0时,

设直线AC的方程为y-

2
=k(x-1),

直线BD的方程为y-

2
=-
1
k
(x-1),

由弦长公式l=2

r2-d2

可得:|AC|=2

3k2+2
2
k+2
k2+1

|BD|=2

2k2-2
2
k+3
k2+1

∵|AC|2+|BD|2=4(

3k2+2
2
k+2
k2+1
+
2k2-2
2
k+3
k2+1
)=20,

∴(|AC|+|BD|)2=|AC|2+|BD|2+2|AC|×|BD|≤2(|AC|2+|BD|2)=40,

故|AC|+|BD|≤2

10

即|AC|+|BD|的最大值为2

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单项选择题
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