已知椭圆C 1 : x 2 4 + y 2 =1 和动圆 C 2 : x 2 + y 2 = r 2 (r>0) ,直线

已知椭圆C 1
x 2
4
+ y 2 =1
和动圆 C 2 x 2 + y 2 = r 2 (r>0) ,直线l:y=kx+m与C 1 和C 2 分别有唯一的公共点A和B.
(I)求r的取值范围;
(II )求|AB|的最大值,并求此时圆C 2 的方程.
如痴 1年前 已收到1个回答 举报

cailei0531 幼苗

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(Ⅰ)由


x 2
4 + y 2 =1
y=kx+m ,得(1+4k 2 )x 2 +8kmx+4(m 2 -1)=0.
由于l与C 1 有唯一的公共点A,故△ 1 =64k 2 m 2 -16(1+4k 2 )(m 2 -1)=0,
从而m 2 =1+4k 2


x 2 + y 2 = r 2
y=kx+m ,得(1+k 2 )x 2 +2kmx+m 2 -r 2 =0.
由于l与C 2 有唯一的公共点B,故△ 2 =4k 2 m 2 -4(1+k 2 )(m 2 -r 2 )=0,
从而m 2 =r 2 (1+k 2 ) ②
由①、②得k 2 =
r 2 -1
4- r 2 .
由k 2 ≥0,得1≤r 2 <4,所以r的取值范围是[1,2).
(Ⅱ)设A(x 1 ,y 1 ),B(x 2 ,y 2 ),由(Ⅰ)的解答可知
x 1 =-
4km
1+4 k 2 =-
4k
m ,x 2 =-
km
1+ k 2 =-
k r 2
m .
|AB| 2 =(1+k 2 )(x 2 -x 1 2 =(1+k 2 )•
k 2 (4- r 2 ) 2
m 2 =
1+ k 2
m 2 •k 2 •(4-r 2 2
=
1
r 2 •
r 2 -1
4- r 2 •(4-r 2 2 =
( r 2 -1)(4- r 2 )
r 2 ,
所以|AB| 2 =5-(r 2 +
4
r 2 )(1≤r<2).
因为r 2 +
4
r 2 ≥2×2=4,当且仅当r=
2 时取等号,
所以当r=
2 时,|AB|取最大值1,此时C 2 的方程为x 2 +y 2 =2.

1年前

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