问题 解答题
已知动圆C与定圆C3
x
+2x+
y
+
3
4
=0
相外切,与定圆C2
x
-2x+
y
-
45
4
=0
内相切.
(1)求动圆C的圆心C的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+l(k≠0)与C的轨迹交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过定点G(
1
8
,0)
,求k的取值范围.
答案

(1)∵C3

x
+2x+
y
+
3
4
=0的方程可化为(
x+1)
+
y
=(
1
2
)2

C2

x
-2x+
y
-
45
4
=0的方程可化为
(x-1)
+
y
=(
7
2
)
2

设动圆C的半径为r,则

|CC3|=

1
2
+r,|CC2|=
7
2
-r,

∴|CC3|+|CC2|=4

∴C的轨迹是以C3和C2为焦点,长轴为4的椭圆

∴C的轨迹方程为

x2
4
+
y2
3
=1

(2)设M(x1,y1)、N(x2,y2),

x2
4
+
y2
3
=1
y=kx+1
消去y并整理得

(3+4k2)x2+8kx-8=0

则x1+x2=

-8k
3+4k2
,x1•x2=
-8
3+4k2

则y1+y2=k(x1+x2)+2=

6
3+4k2

则线段MN的中点P的坐标为(

-4k
3+4k2
3
3+4k2

由线段MN的垂直平分线过定点G(

1
8
,0),

设MN的垂直平分线l的方程为y=-

1
k
(x-
1
8

∵P点在l上

3
3+4k2
=-
1
k
-4k
3+4k2
-
1
8

即4k2+8k+3=0

解得k=-

1
2
,或k=-
3
2

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