问题 解答题
已知一动圆P(圆心为P)经过定点Q(
2
,0),并且与定圆C:(x+
2
)
2
+y2=16
(圆心为C)相切.
(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
CA
+
CB
=2
CM
?如果存在,求出k的值;如果不存在,请说明理由.
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
+
y2
b2
=1(a>b>0).

由2a=4,2c=2

2
,得a=2,c=
2
,b=
2

所以椭圆方程为

x2
4
+
y2
2
=1.

所以动圆圆心P的轨迹方程为

x2
4
+
y2
2
=1.

(2)假设存在常数k,使得

CA
+
CB
=2
CM

AM
=
MB
,所以M为AB的中点.

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).

y-1=k(x-1)
x2
4
+
y2
2
=1

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
+
y2
2
=1的内部,

所以恒有△>0.

设A(x1,y1),B(x2,y2),

x1+x2=

4k2-4k
1+2k2

因为M为AB的中点,

所以

x1+x2
2
=1,

2k2-2k
1+2k2
=1,

解得k=-

1
2

所以存在常数k=-

1
2

使得

CA
+
CB
=2
CM

名词解释
单项选择题