问题 解答题

设圆满足:(Ⅰ)截y轴所得弦长为2;(Ⅱ)被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3∶1;在满足条件(Ⅰ)、(Ⅱ)的所有圆中,求圆心到直线l:x-2y=0的距离最小的圆的方程。

答案

解:设圆的圆心为P(a,b),半径为r,则点P到x轴,y轴的距离分别为|b|,|a|,

由题设知圆P截x轴所得劣弧所对的圆心角为90°,

∴圆P截x轴所得的弦长为r,故r2=2b2

又圆P截y轴所得的的弦长为2,

所以有r2=a2+1,从而得2b2-a2=1,

又点P(a,b)到直线x-2y=0的距离为d=

所以5d2=|a-2b|2=a2+4b2-4ab≥a2+4b2-2(a2+b2)=2b2-a2=1,

当且仅当a=b时,上式等号成立,

从而要使d取得最小值,则应有

解此方程组得

又由r2=2b2知r=

于是,所求圆的方程是(x-1)2+(y-1)2=2或(x+1)2+(y+1)2=2。

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