已知圆的圆心在直线上,且圆与轴相切,点在圆上,点在圆外. (1)求圆的方程; (2)若过点的直线交圆于,两点,且,求直线的方程.
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完整解法
(1)
1. 设出圆心坐标并表示圆的标准方程
设圆 的圆心坐标为 .
因为圆 与 轴相切,所以圆 的半径 .
故圆 的标准方程可设为:
2. 代入点 $P(-5,-2)$ 求出参数 $a$ 的候选值
将点 代入圆 的方程得:
即
展开化简得:
解得 或 .
3. 利用点 $Q(-4,-5)$ 在圆外检验排除不合题意的解并写出最终方程
① 当 时,圆心为 ,半径 ,圆方程为 .
计算点 到圆心 的距离平方:,说明点 在圆 外,符合题意.
② 当 时,圆心为 ,半径 ,圆方程为 .
计算点 到圆心的距离平方:,说明点 在圆内,不合题意,舍去.
综上,圆 的方程为 .
(2)
1. 利用垂径定理求出圆心到直线 $l$ 的距离
由(1)可知,圆 的圆心为 ,半径 .
设圆心 到直线 的距离为 .
已知直线 截圆 得弦长 ,由垂径定理及勾股定理得:
2. 分类讨论直线 $l$ 的斜率,由点到直线距离公式求出直线方程
直线 过点 :
① 当直线 的斜率不存在时,直线 的方程为 (即 ).
此时圆心 到直线 的距离为 ,符合条件.
② 当直线 的斜率存在时,设斜率为 ,则直线 的点斜式方程为 ,即:
由点到直线的距离公式可得:
d = rac{|k(-3) - (-2) + 2k - 4|}{\sqrt{k^2 + (-1)^2}} = rac{|-k - 2|}{\sqrt{k^2 + 1}} = 1
两边平方解得:
(k+2)^2 = k^2 + 1 \implies 4k = -3 \implies k = -rac{3}{4}
故直线 的方程为 -rac{3}{4}x - y - rac{11}{2} = 0,即 .
综上所述,直线 的方程为 或 .
或
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