问题 解答题

(文)已知一个动圆与圆M1:(x+1)2+y2=1外切,同时又与圆M2:(x-1)2+y2=25内切.

(Ⅰ)求动圆圆心M的轨迹C的方程;

(II)设经过圆M1的圆心且不与坐标轴垂直的直线交(Ⅰ)中的轨迹C于两点A、B,线段AB的垂直平分线与x轴交于点G,求G点横坐标的取值范围.

答案

(I)不妨记圆M1,M2的圆心分别为M1,M2

由题意可知,动圆M与定圆与定圆M1相外切与定圆M2相内切

∴MM1=r+1,MM2=5-r(2分)

∴MM1+MM2=6>M1M2=2(3分)

∴动圆圆心M的轨迹是以M1,M2为焦点的椭圆

由椭圆的定义可知,c=1,a=3,b2=a2-c2=8(4分)

∴所求的轨迹C的方程为

x2
9
+
y2
8
=1(5分)

(II)由题意可知,直线AB过圆M1的圆心且不与坐标轴垂直,故可设直线AB的方程为y=k(x+1),k≠0

联立

y=k(x+1)
x2
9
+
y2
8
=1
可得(9k2+8)x2+18k2x+9k2-72=0(6分)

△=182k4-4(9k2+8)(9k2-72)>0
x1+x2=-
18k2
9k2+8
x1x2=
9k2-72
9k2+8
(7分)

设线段AB的中点为P(x0,y0),则x0=

-9k2
9k2+8
y0=
8k
9k2+8
(9分)

过点P(x0,y0)且垂直于AB的直线l2的方程为

y-

8k
9k2+8
=-
1
k
(x+
9k2
9k2+8
)(11分)

令y=0可得点G的横坐标x=-

k2
9k2+8
=-
1
9
+
8
9(9k2+8)
,k≠ 0

-

1
9
<x<0

∴所求的x的范围是(-

1
9
,0)(13分)..

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