问题 解答题

设圆C1的方程为(x+2)2+(y-3m-2)2=4m2,直线l的方程为y=x+m+2.

(1)若m=1,求圆C1上的点到直线l距离的最小值;

(2)求C1关于l对称的圆C2的方程;

(3)当m变化且m≠0时,求证:C2的圆心在一条定直线上,并求C2所表示的一系列圆的公切线方程.

答案

(1)∵m=1,∴圆C1的方程为(x+2)2+(y-5)2=4,直线l的方程为x-y+3=0,

所以圆心(-2,5)到直线l距离为:d=

|-2-5+3|
2
=2
2
>2,

所以圆C1上的点到直线l距离的最小值为2

2
-2;(4分)

(2)圆C1的圆心为C1(-2,3m+2),设C1关于直线l对称点为C2(a,b),

b-3m-2
a+2
=-1
3m+2+b
2
=
a-2
2
+m+2
解得:
a=2m
b=m

∴圆C2的方程为(x-2m)2+(y-m)2=4m2

(3)由

a=2m
b=m
消去m得a-2b=0,

即圆C2的圆心在定直线x-2y=0上.(9分)

①当公切线的斜率不存在时,易求公切线的方程为x=0;

②当公切线的斜率存在时,设直线y=kx+b与圆系中的所有圆都相切,

|k•2m-m+b|
1+k2
=2|m|,即(-4k-3)m2+2(2k-1)•b•m+b2=0,

∵直线y=kx+b与圆系中的所有圆都相切,所以上述方程对所有的m值都成立,

所以有:

-4k-3=0
2(2k-1)b=0
b2=0
解之得:
k=-
3
4
b=0

所以C2所表示的一系列圆的公切线方程为:y=-

3
4
x,

故所求圆的公切线为x=0或y=-

3
4
x.(14分)

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