解答题如图,在平面直角坐标系中,方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0的圆M的内接四边形

发布时间:2020-07-09 04:36:52

解答题如图,在平面直角坐标系中,方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0的圆M的内接四边形ABCD的对角线AC和BD互相垂直,且AC和BD分别在x轴和y轴上.
(1)求证:F<0;
(2)若四边形ABCD的面积为8,对角线AC的长为2,且=0,求D2+E2-4F的值;
(3)设四边形ABCD的一条边CD的中点为G,OH⊥AB且垂足为H.试用平面解析几何的研究方法判断点O、G、H是否共线,并说明理由.

网友回答

解:(1)证法一:由题意,原点O必定在圆M内,即点(0,0)代入方程x2+y2+Dx+Ey+F=0的左边后的值小于0,
于是有F<0,即证.…(4分)
证法二:由题意,不难发现A、C两点分别在x轴正负半轴上.设两点坐标分别为
A(a,0),C(c,0),则有ac<0.
对于圆方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,当y=0时,可得x2+Dx+F=0,其中方程的两根分别为点A和点C的横坐标,于是有xAxC=ac=F.???
因为ac<0,故F<0.…(4分)
(2)不难发现,对角线互相垂直的四边形ABCD面积S=,因为S=8,|AC|=2,可得|BD|=8.…(6分)
又因为,所以∠A为直角,而因为四边形是圆M的内接四边形,故|BD|=2r=8?r=4.…(8分)
对于方程x2+y2+Dx+Ey+F=0所表示的圆,可知,所以D2+E2-4F=4r2=64.…(10分)
(3)证:设四边形四个顶点的坐标分别为A(a,0),B(0,b),C(c,0),D(0,d).
则可得点G的坐标为,即.…(12分)
又,且AB⊥OH,故要使G、O、H三点共线,只需证即可.
而,且对于圆M的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,
当y=0时可得x2+Dx+F=0,其中方程的两根分别为点A和点C的横坐标,
于是有xAxC=ac=F.…(14分)
同理,当x=0时,可得y2+Ey+F=0,其中方程的两根分别为点B和点D的纵坐标,于是有yByD=bd=F.
所以,,即AB⊥OG.
故O、G、H必定三点共线.…(16分)解析分析:(1)证法一,利用原点在圆内,圆心坐标代入方程,方程的左边小于0,直接证明F<0;证法二:A、C两点分别在x轴正负半轴上.设A(a,0),C(c,0),则有ac<0.利用x2+y2+Dx+Ey+F=0,当y=0时,可得x2+Dx+F=0,其中方程的两根分别为点A和点C的横坐标,推出xAxC=ac=F.得到结论.??(2)四边形ABCD的面积为8,对角线AC的长为2,且=0,得到|BD|=8,推出r=4,即可求D2+E2-4F的值;(3)设A,B,C,D的坐标,求出点G的坐标为,即,通过AB⊥OH,证明G、O、H三点共线,只需证即可.点评:本题是中档题,考查点、直线与圆的位置关系,圆的方程的应用,解析法证明问题的方法,考查计算能力,转化思想.
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