问题 解答题

已知直线l:y=kx,圆C:x2+y2-2x-2y+1=0,直线l交圆于P、Q两点,点M(0,b)满足MP⊥MQ.

(I)当b=1时,求k的值;

(II)若k>3时,求b的取值范围.

答案

(1)∵C:x2+y2-2x-2y+1=0∴b=1时,点M(0,1)在圆上.又MP⊥MQ,圆心(1,1)在直线直线l:y=kx上,故k=1

(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2).

联立方程组,

y=kx
x2+y2-2x-2y+1=0.
⇒(1+k2)x2-2(1+k)x+1=0,x1+x2=
2(1+k)
1+k2
x1x2=
1
1+k2

∵MP⊥MQ∴

MP
MQ
=0,即x1x2+(y1-b)(y2-b)=0.

又y1=kx1,y2=kx2,∴(1+k2)x1x2-kb(x1+x2)+b2=0,

(1+k2)

1
1+k2
-kb
2(1+k)
1+k2
+b2=0.

当b=0时,此式不成立,

从而b+

1
b
=
2k2+2k
1+k2
=2+
2(k-1)
(k-1)2+2(k-1)+2
..

又∵k>3,令t=k-1>2,∴b+

1
b
=2+
2
t+
2
t
+2
.

令函数g(t)=t+

2
t
+2,当t>2时,g′(t)=1-
2
t2
>0
,g(t)>5,从而2<b+
1
b
12
5
.

解此不等式,可得

6-
11
5
<b<1或1<b<
6+
11
5
.

选择题
单项选择题 A1型题