【題目】已知圓C:(x﹣1)2+(y﹣2)2=25及直線l:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4.(m∈R)
(1)證明:不論m取什么實數(shù),直線l與圓C恒相交;
(2)求直線l與圓C所截得的弦長的最短長度及此時直線l的方程.

【答案】
(1)解:直線方程l:(2m+1)x+(m+1)y=7m+4,可以改寫為m(2x+y﹣7)+x+y﹣4=0,所以直線必經(jīng)過直線2x+y﹣7=0和x+y﹣4=0的交點.由方程組 解得 即兩直線的交點為A(3,1),

又因為點A(3,1)與圓心C(1,2)的距離 ,

所以該點在C內(nèi),故不論m取什么實數(shù),直線l與圓C恒相交


(2)解:連接AC,當直線l是AC的垂線時,此時的直線l與圓C相交于B、D.BD為直線l被圓所截得的最短弦長.此時, ,所以 .即最短弦長為

又直線AC的斜率 ,所以直線BD的斜率為2.

此時直線方程為:y﹣1=2(x﹣3),即2x﹣y﹣5=0


【解析】(1)要證直線l無論m取何實數(shù)與圓C恒相交,即要證直線l橫過過圓C內(nèi)一點,方法是把直線l的方程改寫成m(2x+y﹣7)+x+y﹣4=0可知,直線l一定經(jīng)過直線2x+y﹣7=0和x+y﹣4=0的交點,聯(lián)立兩條直線的方程即可求出交點A的坐標,然后利用兩點間的距離公式求出AC之間的距離d,判斷d小于半徑5,得證;(2)根據(jù)圓的對稱性可得過點A最長的弦是直徑,最短的弦是過A垂直于直徑的弦,所以連接AC,過A作AC的垂線,此時的直線與圓C相交于B、D,弦BD為最短的弦,接下來求BD的長,根據(jù)垂徑定理可得A是BD的中點,利用(1)圓心C到BD的距離其實就是|AC|的長和圓的半徑|BC|的長,根據(jù)勾股定理可求出 |BD|的長,求得|BD|的長即為最短弦的長;根據(jù)點A和點C的坐標求出直線AC的斜率,然后根據(jù)兩直線垂直時斜率乘積為﹣1求出直線BD的斜率,又直線BD過A(3,1),根據(jù)斜率與A點坐標即可寫出直線l的方程.

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