已知曲线C:x2+y2-2ax-2(a-1)y-1+2a=0.
(1)证明:不论a取何实数,曲线C必过定点;
(2)当a≠1时,若曲线C与直线y=2x-1相切,求a的值;
(3)对所有的a∈R且a≠1,是否存在直线l与曲线C总相切?如果存在,求出l的方程;如果不存在,请说明理由.
(1)证明:曲线C的方程可变形为(x2+y2+2y-1)+(-2x-2y+2)a=0,
由
,…(2分)x2+y2+2y-1=0 -2x-2y+2=0
解得
,点(1,0)满足C的方程,x=1 y=0
故曲线C过定点(1,0).…(4分)
(2)原方程配方得(x-a)2+(y-a+1)2=2(a-1)2;由于a≠1,所以2(a-1)2>0,
所以C的方程表示圆心是(a,a-1),半径是
|a-1|的圆.…(6分)2
由题意得圆心到直线距离d=
,…(8分)|a| 5
∴
|a-1|=2
,解得a=|a| 5
.…(10分)10± 10 9
(3)法一:由(2)知曲线C表示圆设圆心坐标为(x,y),则有
,x=a y=a-1
消去a得y=x-1,故圆心必在直线y=x-1上.
又曲线C过定点(1,0),所以存在直线l与曲线C总相切,…(12分)
直线l过点(1,0)且与直线y=x-1垂直;
∴l方程为y=-(x-1)即y=-x+1.…(16分)
法二:假设存在直线l满足条件,显然l不垂直于x轴,设l:y=kx+b,
圆心到直线距离d=
,|ka+b-a+1| 1+k2
∴
=|ka+b-a+1| 1+k2
|a-1|对所有的a∈R且a≠1都成立,…(12分)2
即(k+1)2a2-2(2k2+k+kb-b+1)a+2(k+1)2-(b+1)2=0恒成立
∴
∴(k+1)2=0 2k2+k+kb-b+1=0 2(k+1)2-(b+1)2=0 k=-1 b=1
∴存在直线l:y=-(x-1)即y=-x+1与曲线C总相切.…(16分)