问题 解答题

已知圆C过点P(1,1),且与圆M:(x+2)2+(y+2)2=r2(r>0)关于直线x+y+2=0对称.

(1)求圆C的方程;

(2)直线l过点Q(1,0.5),截圆C所得的弦长为2,求直线l的方程;

(3)过点P作两条相异直线分别与圆C相交于A,B,且直线PA和直线PB的倾斜角互补,O为坐标原点,试判断直线OP和AB是否平行?请说明理由.

答案

(1)由题意可得点C和点M(-2,-2)关于直线x+y+2=0对称,且圆C和圆M的半径相等,都等于r.

设C(m,n),由

m+2
n+2
•(-1)=-1,且
m-2
2
+
n-2
2
+2=0
 求得
m=0
n=0

故原C的方程为 x2+y2=r2

再把点P(1,1)代入圆C的方程,求得r=

2
,故圆的方程为 x2+y2=2.

(2)直线l过点Q(1,0.5),当直线l的斜率不存在时,方程为x=1,截圆C得到的弦长等于2

r2-1
=2,满足条件.

当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y-0.5=k(x-1),即 kx-y+0.5-k=0,则圆心C到直线l的距离d=

|0-0+0.5-k|
k2+1

再由弦长公式可得 2=2

r2-d2
,解得k=-
3
4
,故所求的直线方程为-
3
4
x-y+
1
2
+
3
4
=0,即 3x+4y-5=0.

综上可得,直线l的方程为 x=1,或 3x+4y-5=0.

(3)过点P作两条相异直线分别与圆C相交于A,B,且直线PA和直线PB的倾斜角互补,O为坐标原点,

则得直线OP和AB平行,理由如下:

由题意知,直线PA和直线PB的斜率存在,且互为相反数,故可设PA:y-1=k(x-1),PB:y-1=-k(x-1).

y-1=k(x-1)
x2+y2=2
,得(1+k2)x2+2k(1-k)x+(1-k)2-2=0,

因为P的横坐标x=1一定是该方程的解,故可得xA=

k2-2k-1
1+k2
.…(12分)

同理,所以xB=

k2+2k-1
1+k2
,由于AB的斜率kAB=
yB-yA
xB-xA
=
-k(xB-1)-k(xA-1)
xB-xA
=
2k-k(yB+yA)
xB-xA
=1=kOP (OP的斜率),(15分)

所以,直线AB和OP一定平行.

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