1. 确定圆的圆心、半径及圆心到已知点的距离平方
由圆的方程 (x−2)2+y2=1 可知,该圆的圆心为 C(2,0),半径为 R=1。
已知圆外一点 P(3,4),利用两点间距离公式可得圆心 C 与点 P 的距离平方为:
PC2=(3−2)2+(4−0)2=1+16=17
2. 引入弦 $AB$ 的中点 $D$,利用向量分解变形目标数量积
设弦 AB 的中点为 D。因为 D 是 AB 的中点,所以有 DA+DB=0,即 DB=−DA。
根据向量的加法,我们可以将 PA 和 PB 进行分解:
PA=PD+DA
PB=PD+DB=PD−DA
由此可得目标数量积为:
PA⋅PB=(PD+DA)⋅(PD−DA)=PD2−DA2=PD2−AD2
3. 结合直角三角形,利用勾股定理求得数量积的最终数值
连接 CD。因为 D 是弦 AB 的中点,由垂径定理知 CD⊥AB,即 △PDC 与 △ADC 均为直角三角形。
在 Rt△PDC 中,有 PD2=PC2−CD2;
在 Rt△ADC 中,有 AD2=AC2−CD2=R2−CD2。
代入步骤二中的结论得:
PA⋅PB=PD2−AD2=(PC2−CD2)−(R2−CD2)=PC2−R2
代入已知值 PC2=17 与 R2=1:
PA⋅PB=17−1=16