解答题已知圆C:x2+y2-2x-2y+1=0,直线l:y=kx,且l与C相交于P、Q

发布时间:2020-07-09 05:08:33

解答题已知圆C:x2+y2-2x-2y+1=0,直线l:y=kx,且l与C相交于P、Q两点,点M(0,b),且MP⊥MQ.
(Ⅰ)当b=1时,求k的值;
(Ⅱ)当,求k的取值范围.

网友回答

解:(Ⅰ)圆C:(x-1)2+(y-1)2=1,当b=1时,点M(0,b)在圆C上,
当且仅当直线l经过圆心C时,满足MP⊥MQ.…(2分)
∵圆心C的坐标为(1,1),∴k=1.…(4分)
(Ⅱ)由 ,消去y得:(1+k2)x2-2(1+k)x+1=0.①
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
∴.…(6分)
∵MP⊥MQ,∴.
∴(x1,y1-b)?(x2,y2-b)=0,即 x1x2+(y1-b)(y2-b)=0.
∵y1=kx1,y2=kx2,
∴(kx1-b)(kx2-b)+x1x2=0,即.…(8分)
∴,即 .
令,则f(b)在区间上单调递增.
∴当时,.…(11分)
∴.
即 ,解得 ,
∴或.…(13分)
由①式得△=[2(1+k)]2-4(1+k2)>0,解得k>0.
∴,或.
∴k的取值范围是.…(14分)解析分析:(Ⅰ)当b=1时,点M(0,b)在圆C上,当且仅当直线l经过圆心C时,满足MP⊥MQ.把圆心坐标(1,1)代入直线l:y=kx,可得k的值.(Ⅱ)把直线l的方程代入圆的方程转化为关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系以及,求得.令,则f(b)在区间上单调递增,求得,可得 ,解此不等式求得k的取值范围(注意检验△>0).点评:本题主要考查直线和圆相交的性质,一元二次方程根与系数的关系,利用函数的单调性求函数的值域,一元二次不等式的解法,属于中档题.
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