问题 解答题
在直角坐标系xOy中,直线l与x轴正半轴和y轴正半轴分别相交于A,B两点,△AOB的内切圆为⊙M.
(1)如果⊙M半径为1,l与⊙M切于点C(
3
2
,1+
3
2
)
,求直线l的方程;
(2)如果⊙M半径为1,证明当△AOB的面积、周长最小时,此时△AOB为同一三角形;
(3)如果l的方程为x+y-2-
2
=0
,P为⊙M上任一点,求PA2+PB2+PO2的最值.
答案

(1)kMC=

3
,(1分),kl=-
3
3
l:y=-
3
3
x+
3
+1

(2)设A(a,0),B(0,b),(a>2,b>2),

l:bx+ay-ab=0.d=

|b+a-ab|
a2+b2
=1,

(a-2)(b-2)=2,ab-2(a+b)+2=0,ab+2=2(a+b)≥4

ab
ab
≥2+
2
,(6分)

ab≥6+4

2
.当且仅当a=b=2+
2
时,ab=6+4
2

面积S=

1
2
ab≥3+2
2

此时△AOB为直角边长为2+

2
的等腰直角三角形.

周长L=a+b+

a2+b2
≥2
ab
+
2ab
=(2+
2
)
ab
≥(2+
2
)2=6+4
2

此时△AOB为直角边长为2+

2
的等腰直角三角形.

∴此时的△AOB为同一三角形.

(3)l的方程为x+y-2-

2
=0,得A(2+
2
,0),B(0,2+
2
)

⊙M:(x-1)2+(y-1)2=1,设P(m,n)为圆上任一点,

则:(m-1)2+(n-1)2=1,m2+n2=2(m+n)-1,(m-1)2+(n-1)2=1≥

(m+n-2)2
2
2-
2
≤m+n≤2+
2
PA2+PB2+PC2=3m2+3n2-(4+2
2
)(m+n)+2(2+
2
)2
=(9+8
2
)-(2
2
-2)(m+n)

m+n=2-

2
时,(PA2+PB2+PO2)max=(9+8
2
)-(2
2
-2)(2-
2
)=17+2
2

此时,m=n=1-

2
2

m+n=2+

2
时,(PA2+PB2+PO2)min=(9+8
2
)-(2
2
-2)(2+
2
)=9+6
2

此时,m=n=1+

2
2

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