问题
解答题
已知一动圆P(圆心为P)经过定点Q(
(1)求动圆圆心P的轨迹方程; (2)若斜率为k的直线l经过圆x2+y2-2x-2y=0的圆心M,交动圆圆心P的轨迹于A、B两点.是否存在常数k,使得
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答案
(1)设P(x,y),动圆半径为r,则|PQ|=r.
因为点Q在圆C的内部,所以动圆P与定圆C内切,
所以|PC|=4-r.
所以|PC|+|PQ|=4>|CQ|=2
,2
根据椭圆的定义,动圆圆心P的轨迹是以C、Q为焦点的椭圆.
因为椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,
故可设椭圆方程为
+x2 a2
=1(a>b>0).y2 b2
由2a=4,2c=2
,得a=2,c=2
,b=2
,2
所以椭圆方程为
+x2 4
=1.y2 2
所以动圆圆心P的轨迹方程为
+x2 4
=1.y2 2
(2)假设存在常数k,使得
+CA
=2CB
,CM
即
=AM
,所以M为AB的中点.MB
圆方程可化为(x-1)2+(y-1)2=2,
所以圆心M为(1,1).
因为直线l经过点M,
所以直线l的方程为y-1=k(x-1).
由
,y-1=k(x-1)
+x2 4
=1y2 2
消去y得(1+2k2)x2+(4k-4k2)x+(2k2-4k-2)=0.
因为点M(1,1)在椭圆
+x2 4
=1的内部,y2 2
所以恒有△>0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=
.4k2-4k 1+2k2
因为M为AB的中点,
所以
=1,x1+x2 2
即
=1,2k2-2k 1+2k2
解得k=-
.1 2
所以存在常数k=-
,1 2
使得
+CA
=2CB
.CM