问题 解答题
已知圆O:x2+y2=2,直线l:y=kx-2.
(1)若直线l与圆O交于不同的两点A,B,当∠AOB=
π
2
时,求k的值.
(2)若k=
1
2
,P是直线l上的动点,过P作圆O的两条切线PC、PD,切点为C、D,探究:直线CD是否过定点;
(3)若EF、GH为圆O:x2+y2=2的两条相互垂直的弦,垂足为M(1,
2
2
),求四边形EGFH的面积的最大值.
答案

(1)∵∠AOB=

π
2
,∴点O到l的距离d=
2
2
r
…(2分)

2
k2+1
=
2
2
2

k=±

3
…(4分)

(2)由题意可知:O、P、C、D四点共圆且在以OP为直径的圆上,

P(t,

1
2
t-2),其方程为:x(x-t)+y(y-
1
2
t+2)=0

x2-tx+y2-(

1
2
t-2)y=0,

又C、D在圆O:x2+y2=2上

lCD:tx+(

1
2
t-2)y-2=0,

(x+

y
2
)t-2y-2=0…(7分)

x+
y
2
=0
2y+2=0
,得
x=
1
2
y=-1

∴直线CD过定点(

1
2
,-1)…(9分)

(3)设圆心O到直线EF、GH的距离分别为d1,d2

d12+d22=|OM|2=

3
2
…(11分)

|EF|=2

r2-
d21
=2
12-
d21
|GH|=2
r2-
d22
=2
2-
d22

S=

1
2
|EF||GH|=2
(2-
d21
)(2-
d22
)
≤2-
d21
+2-
d22
=4-
3
2
=
5
2

当且仅当2-

d21
=2-
d22
d1=d2=
3
2
时,取“=”

∴四边形EGFH的面积的最大值为

5
2
.…(14分)

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