直线ll:kx−y+1=0kx-y+1=0被圆x2+y2−4y=0x^{2}+y^{2}-4y=0截得的最短弦长为()()
A. 232 \sqrt {3}
B. 33
C. 222 \sqrt {2}
D. 22

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完整解法

1. 将圆的方程化为标准方程,确定圆心坐标和半径

将圆的方程 x2+y2−4y=0x^{2}+y^{2}-4y=0 变形为标准方程:
x2+(y−2)2=4x^{2}+(y-2)^{2}=4
由此可得,圆心坐标为 C(0,2)C(0,2),半径 R=2R=2。

2. 确定直线所过的定点并计算其与圆心的距离

直线 ll:kx−y+1=0kx-y+1=0 可化为 y−1=kxy-1=kx。
由此可知,无论 kk 为何值,直线恒过定点 P(0,1)P(0,1)。
计算圆心 C(0,2)C(0,2) 与定点 P(0,1)P(0,1) 的距离:
d=∣PC∣=(0−0)2+(2−1)2=1d = |PC| = \sqrt{(0-0)^{2}+(2-1)^{2}} = 1
因为 d=1<R=2d = 1 < R = 2,所以定点 PP 在圆内。

3. 利用垂直关系和勾股定理计算最短弦长并得出选项

根据圆的几何性质,当直线 ll 垂直于 PCPC 时,定点 PP 到直线的距离达到最大值 d=1d=1,此时直线被圆截得的弦长最短。
根据弦心距、半径与半弦长的直角三角形关系,最短弦长为:
2R2−d2=222−12=232\sqrt{R^{2}-d^{2}} = 2\sqrt{2^{2}-1^{2}} = 2\sqrt{3}
因此,截得的最短弦长为 232\sqrt{3}。
选项 A 正确。

答案

A

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