圆在点 (6,10)(6, 10) 处的切线通过点 (9,6)(9, 6)。该圆的圆心在直线 3y=4x+133y = 4x + 13 上。
写出所有计算过程,求该圆的方程。

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完整解法

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1. Find the gradient of the tangent

Let the point of tangency be A(6,10)A(6, 10) and the other point on the tangent be B(9,6)B(9, 6).
Gradient of tangent mt=6−109−6=−43m_t = \frac{6 - 10}{9 - 6} = -\frac{4}{3}

2. Find the gradient of the normal (radius)

The radius to the point of tangency is perpendicular to the tangent.
Gradient of normal mn=−1mt=34m_n = -\frac{1}{m_t} = \frac{3}{4}

3. Find the equation of the normal

The normal passes through A(6,10)A(6, 10).
y−10=34(x−6)y - 10 = \frac{3}{4}(x - 6)
4y−40=3x−184y - 40 = 3x - 18
4y=3x+224y = 3x + 22

4. Find the coordinates of the centre of the circle

The centre lies on the normal 4y=3x+224y = 3x + 22 and the given line 3y=4x+133y = 4x + 13.
From the normal: x=4y−223x = \frac{4y - 22}{3}
Substitute into the given line:
3y=4(4y−223)+133y = 4\left(\frac{4y - 22}{3}\right) + 13
9y=16y−88+399y = 16y - 88 + 39
7y=49  ⟹  y=77y = 49 \implies y = 7
x=4(7)−223=63=2x = \frac{4(7) - 22}{3} = \frac{6}{3} = 2
Centre is (2,7)(2, 7).

5. Find the radius squared of the circle

The radius is the distance from the centre (2,7)(2, 7) to the point on the circle (6,10)(6, 10).
r2=(6−2)2+(10−7)2r^2 = (6 - 2)^2 + (10 - 7)^2
r2=42+32=16+9=25r^2 = 4^2 + 3^2 = 16 + 9 = 25

6. Write the equation of the circle

Equation of the circle is (x−a)2+(y−b)2=r2(x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2
(x−2)2+(y−7)2=25(x - 2)^2 + (y - 7)^2 = 25

答案

(x−2)2+(y−7)2=25(x - 2)^2 + (y - 7)^2 = 25

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