【題目】設(shè)圓滿足:(1)截軸所得弦長(zhǎng)為2;(2)被軸分成兩段圓弧,其弧長(zhǎng)的比為.在滿足條件(1)、(2)的所有圓中,圓心到直線的距離最小的圓的方程為__________.

【答案】

【解析】設(shè)圓的圓心為P(a,b),半徑為r,則點(diǎn)P到x軸,y軸的距離分別為|b|,|a|.

由題設(shè)知圓P截x軸所得劣弧對(duì)的圓心角為90°,知圓P截X軸所得的弦長(zhǎng)為,故r2=2b2,又圓P截y軸所得的弦長(zhǎng)為2,所以有r2=a2+1.

從而得2b2﹣a2=1.又點(diǎn)P(a,b)到直線x﹣2y=0的距離為

所以5d2=|a﹣2b|2=a2+4b2﹣4ab≥a2+4b2﹣2(a2+b2)=2b2﹣a2=1,

當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)上式等號(hào)成立,此時(shí)5d2=1,從而d取得最小值.

由此有,解此方程組得由于r2=2b2

于是,所求圓的方程是(x﹣1)2+(y﹣1)2=2,或(x+1)2+(y+1)2=2.

解法二:同解法一,得

,

將a2=2b2﹣1代入式,整理得

把它看作b的二次方程,由于方程有實(shí)根,故判別式非負(fù),即

=8(5d2﹣1)≥0,得5d2≥1.5d2有最小值1,從而d有最小值

將其代入式得2b2±4b+2=0.解得b=±1.

將b=±1代入r2=2b2,得r2=2.由r2=a2+1得a=±1.

綜上a=±1,b=±1,r2=2.由|a﹣2b|=1知a,b同號(hào).

于是,所求圓的方程是(x﹣1)2+(y﹣1)2=2,或(x+1)2+(y+1)2=2.

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