已知圆C1C_{1}:x2+y2−2x+4y+4=0x^{2}+y^{2}-2x+4y+4=0,圆C2C_{2}:x2+y2+x−y−m2=0(m⩾0)x^{2}+y^{2}+x-y-m^{2}=0(m\geqslant 0),若圆C2C_{2}平分圆C1C_{1}的圆周,则正数mm的值为 ___ .

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完整解法

1. 求圆 $C_1$ 的圆心坐标

将圆 C1C_1 的方程 x2+y2−2x+4y+4=0x^2+y^2-2x+4y+4=0 配方,得:
(x−1)2+(y+2)2=1(x-1)^2+(y+2)^2=1
因此,圆 C1C_1 的圆心为 O1(1,−2)O_1(1, -2),半径为 11。

2. 求两圆的公共弦方程

联立两圆的方程:
{x2+y2−2x+4y+4=0x2+y2+x−y−m2=0\begin{cases} x^2+y^2-2x+4y+4=0 \\ x^2+y^2+x-y-m^2=0 \end{cases}
两式相减消去二次项,得两圆的公共弦所在的直线方程为:
−3x+5y+4+m2=0-3x+5y+4+m^2=0
即 3x−5y−m2−4=03x-5y-m^2-4=0

3. 利用公共弦过圆心列出关于 $m$ 的方程并求解

由于圆 C2C_2 平分圆 C1C_1 的圆周,说明两圆的交点是圆 C1C_1 的一条直径的两端点。
因此,两圆的公共弦必然经过圆 C1C_1 的圆心 O1(1,−2)O_1(1, -2)。
将点 (1,−2)(1, -2) 代入公共弦方程 3x−5y−m2−4=03x-5y-m^2-4=0,得:
3(1)−5(−2)−m2−4=03(1)-5(-2)-m^2-4=0
解得 m2=9m^2=9
又因为 mm 是正数,所以 m=3m=3。

答案

3

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