探究一类与直线相切于定点的圆心坐标问题

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolaixunbao
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  把圆置入平面直角坐标系,探究与已知直线相切有关的点的坐标问题,综合圆的切线的性质,及直角三角形性质与勾股定理等知识点,或者运用相似三角形的性质构造比例式计算.下面结合几道与圆的切线有关的点的坐标问题进行分析,供参考.
  例1如,在平面直角坐标系中,直线BC的函数解析式是y=12x 2,且BA⊥x轴于点A,A点坐标是(4,0),点P是x轴上一点,以BP长为直径作⊙M,当⊙M与直线BC相切时,确定点P与圆心M的坐标.
  解析设直线BC与x轴交于点D,过点B引BN⊥BC交x轴于点N,如,则以BN为直径作圆,这个圆即与直线BC相切于点B,易得点D坐标是(-4,0),点A坐标是(4,0),因此点B坐标是(4,4),根据已知,AD=8,AB=4,可以计算BD长度是82 42,设AN=x,因此DN=8 x,而BN⊥BC,BA⊥AN,由勾股定理,则BN2=BA2 AN2,DN2=BD2 BN2,因此DN2=BD2 BA2 AN2,(8 x)2=82 42 42 x2,解得x=2,因此ON=OA AN=6,所以点N坐标是(6,0),因此当点P运动到与点N重合时,⊙M与直线BC相切.
  作MH⊥x轴于点H,如,点M是BN中点,则MH=12AB=2,
  AH=HN=12AN=1,则OH=OA AH=5,因此圆心M的坐标是(5,2).
  点评上面解法在确定线段AN长度时,运用了勾股定理,通过直角三角形三边的关系,构造方程进行计算,也可以运用相似三角形的性质直接求值.
  改变直线解析式为y=33x 23,点A坐标是(6,0),其余条件不变,也可以运用例题的方法求出点P坐标为(10,0),圆心M坐标是(8,23).
  一般结论直线y=kx b(k>0,b>0)与x轴y轴分别交于点D、C,点A是x轴上一点,且点A坐标是(nbk,0),(n是正实数),过点A作x轴的垂线,交DC于点B,
  点P是x轴上一点,以BP长为直径作⊙M,当⊙M与直线BC相切时,点P坐标是(k2n n k2)bk,0,圆心M坐标是(k2n 2n k2)b2k,(n 1)b2,如当k=1,b=3,n=9时,易得点P坐标是(57,0),点M坐标是(42,15).
  例2直线解析式为y=34x 3,点A坐标是(8,0)),其余条件不变,也可以运用例1的方法求出点P坐标为(594,0),圆心M坐标是(918,92).
  运用一般结论,直线解析式y=34x 3,则b=3,k=34,bk=4,点A坐标是(8,0),所以n=2.则(k2n n k2)bk=594,(k2n 2n k2)b2k=918,(n 1)b2=92.
  例3直线解析式为y=34x 3,点A坐标是(1,0),其余条件不变,确定点P与圆心M的坐标.
  方法1可以运用一般结论:直线解析式y=34x 3,则b=3,k=34,bk=4,点A坐标是(1,0),所以n=14.则(k2n n k2)bk=6116,(k2n 2n k2)b2k=7732,(n 1)b2=158,
  所以点P坐标为(6116,0),圆心M坐标是(7732,158).
  方法2运用直接求解方法:如所示,直线解析式是y=34x 3,OD=4,OC=3,點A坐标是(1,0),所以点B坐标是(1,154),则BC=54,DC=5,BD=254,AD=5,设AP=x,
  AB=154,运用勾股定理列方程为:(5 x)2=(254)2 (154)2 x2,解得x=4516,OA=1,OP=6116,点P坐标为(6116,0),AH=12x=4532,OH=1 4532=7732,MH=12AB=158.与运用一般结论计算结果同.
  特殊情况下,当n=k时,
  即直线y=kx b(k>0,b>0)与x轴y轴分别交于点D、C,点A是x轴上一点,且点A坐标是(nbk,0)(其中n=k),即点A坐标是(b,0),过点A作x轴的垂线,交DC于点B,点P是x轴上一点,以BP长为直径作⊙M,当⊙M与直线BC相切时,点P坐标是((k2 k 1)b,0),圆心M坐标是(k2 k 2)b2,(k 1)b2.
  如直线y=5-12x 1与x轴y轴分别交于点D、C,点A是x轴上一点,且点A坐标是(1,0)(其中n=k=5-12,b=1,则nbk=1),过点A作x轴的垂线,交DC于点B,点P是x轴上一点,以BP长为直径作⊙M,当⊙M与直线BC相切时,点P坐标是((k2 k 1)b,0),圆心M坐标是(k2 k 2)b2,(k 1)b2.由于k=5-12,b=1,(k2 k 1)b=2,(k2 k 2)b2=32,(k 1)b2=5 14,则点P坐标是(2,0),圆心M坐标是(32,5 14).
  作者简介魏祥勤,男,河南商丘市人,1964年10月出生.中学高级教师.在《中学数学杂志》等发表文章130余篇,参编图书20余部.
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