1. 求出直线 $l$ 所过的定点坐标
将直线 l 的方程 mx+y−m−2=0 变形为:
m(x−1)+(y−2)=0
令 x−1=0 且 y−2=0,解得 x=1,y=2。
因此,无论 m 取何值,直线 l 恒过定点 M(1,2)。
2. 分析 $\angle ACB$ 最小的几何意义,将其转化为距离的最值问题
由圆的方程 (x−3)2+(y−4)2=25 可知,圆心为 C(3,4),半径 R=5。
定点 M(1,2) 到圆心 C(3,4) 的距离为:
∣CM∣=(1−3)2+(2−4)2=8=22<5
说明点 M 在圆 C 内部。
在 △ACB 中,由于 CA=CB=R,根据正弦定理或直角三角形性质有:
sin2∠ACB=2RAB=RR2−d2
其中 d 为圆心 C 到直线 l 的距离。
要使 ∠ACB 最小,只需 sin2∠ACB 最小,即弦长 AB 最小,从而要求圆心到直线的距离 d 最大。
3. 确定距离最大时直线的垂直关系
因为直线 l 恒过圆内定点 M(1,2),所以圆心 C 到直线 l 的距离 d⩽∣CM∣。
当且仅当 CM⊥l 时,距离 d 取得最大值 ∣CM∣,此时 ∠ACB 最小。
4. 求出满足垂直条件的直线方程
由 C(3,4) 和 M(1,2) 可得直线 CM 的斜率:
kCM=3−14−2=1
因为 CM⊥l,所以直线 l 的斜率 kl=−kCM1=−1。
又直线 l 过点 M(1,2),根据点斜式方程得:
y−2=−1⋅(x−1)
化简整理得直线 l 的方程为:
x+y−3=0