1. 分析圆 $O$ 与圆 $C$ 的位置关系,判定选项 A 和 D 的正误
由题意可得:
圆 O 的圆心为 O(0,0),半径 R=2;
圆 C 的圆心为 C(2,3),半径 r=1。
两圆圆心距为 ∣OC∣=(2−0)2+(3−0)2=13。
因为 R+r=3,且 13>3,即 ∣OC∣>R+r,所以圆 O 与圆 C 外离。
对于选项 A:两圆外离时,共有 4 条公切线(2 条外公切线,2 条内公切线),故 A 正确;
对于选项 D:圆 O 和圆 C 上的动点 P,Q 之间的距离最大值为 ∣OC∣+R+r=13+3,最小值为 ∣OC∣−R−r=13−3,故 D 正确。
2. 求过点 $C$ 且在两坐标轴上截距相等的直线方程,判定选项 B 的正误
过点 C(2,3) 的直线在两坐标轴上的截距相等,分两种情况讨论:
① 若直线过原点 (0,0),其斜率为 k=2−03−0=23,方程为 y=23x,即 3x−2y=0,此时横纵截距均为 0,相等;
② 若直线不过原点,设直线方程为 ax+ay=1,即 x+y=a。
将 C(2,3) 代入得 2+3=a⟹a=5,直线方程为 x+y=5。
综上,所求直线方程为 x+y=5 或 3x−2y=0。
选项 B 中的直线 x−y+1=0 在两轴上的截距分别为 −1 和 1(互为相反数,不相等),故 B 错误。
3. 求过点 $C$ 且与圆 $O$ 相切的直线方程,判定选项 C 的正误
过点 C(2,3) 且与圆 O 相切的直线:
① 若直线的斜率存在,设为 k,则切线方程为 y−3=k(x−2),即 kx−y+3−2k=0。
圆心 O(0,0) 到该直线的距离等于半径 R=2,即:
k2+1∣3−2k∣=2
两边平方解得 (3−2k)2=4(k2+1)⟹9−12k+4k2=4k2+4⟹k=125。
代入得切线方程为 5x−12y+26=0。
② 若直线的斜率不存在,直线方程为 x=2,圆心 O(0,0) 到该直线的距离为 2=R,也是圆 O 的切线。
因此,过点 C 且与圆 O 相切的直线方程为 5x−12y+26=0 或 x=2。
选项 C 给出的方程为 9x−16y+30=0,故 C 错误。