已知圆方程C1C_{1}:f(x,y)=0f(x,y)=0,点P1(x1,y1)P_{1}(x_{1},y_{1})在圆C1C_{1}上,点P2(x2,y2)P_{2}(x_{2},y_{2})不在圆C1C_{1}上,则方程:f(x,y)−f(x1,y1)−f(x2,y2)=0f(x,y)-f(x_{1},y_{1})-f(x_{2},y_{2})=0表示的圆C2C_{2}与圆C1C_{1}的关系是()(\quad)
A. 与圆C1C_{1}重合
B. 与圆C1C_{1}同心圆
C. 过P1P_{1}且与圆C1C_{1}圆心相同的圆
D. 过P2P_{2}且与圆C1C_{1}圆心相同的圆

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完整解法

1. 利用点在圆上的条件化简方程

因为点 P1(x1,y1)P_1(x_1, y_1) 在圆 C1C_1:f(x,y)=0f(x,y)=0 上,
所以有 f(x1,y1)=0f(x_1, y_1) = 0。
将此代入已知方程 f(x,y)−f(x1,y1)−f(x2,y2)=0f(x,y) - f(x_1, y_1) - f(x_2, y_2) = 0,
得到简化后的方程 f(x,y)−f(x2,y2)=0f(x,y) - f(x_2, y_2) = 0,即 f(x,y)=f(x2,y2)f(x,y) = f(x_2, y_2)。

2. 判断点 $P_2$ 与新方程表示图形的关系

将点 P2(x2,y2)P_2(x_2, y_2) 代入简化后的方程 f(x,y)=f(x2,y2)f(x,y) = f(x_2, y_2),
得 f(x2,y2)=f(x2,y2)f(x_2, y_2) = f(x_2, y_2),等式显然恒成立。
这说明点 P2(x2,y2)P_2(x_2, y_2) 必然在方程表示的图形上。

3. 分析圆心的位置,得出最终结论

设圆 C1C_1 的标准方程为 (x−a)2+(y−b)2−R2=0(x-a)^2 + (y-b)^2 - R^2 = 0,其中圆心为 (a,b)(a,b)。
此时 f(x,y)=(x−a)2+(y−b)2−R2f(x,y) = (x-a)^2 + (y-b)^2 - R^2。
代入简化后的方程得:
(x−a)2+(y−b)2−R2=(x2−a)2+(y2−b)2−R2(x-a)^2 + (y-b)^2 - R^2 = (x_2-a)^2 + (y_2-b)^2 - R^2
即 (x−a)2+(y−b)2=(x2−a)2+(y2−b)2(x-a)^2 + (y-b)^2 = (x_2-a)^2 + (y_2-b)^2
由于 P2P_2 不在圆 C1C_1 上,所以右侧常数大于 00,此方程表示一个圆。
该圆的圆心依然为 (a,b)(a,b),与圆 C1C_1 的圆心相同,且过点 P2P_2。
因此,方程表示的圆 C2C_2 过点 P2P_2 且与圆 C1C_1 圆心相同。
故选 D。

答案

D

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