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探究一類與直線相切于定點的圓心坐標問題

2015-07-13 23:50:14魏祥勤??
中學數(shù)學雜志(初中版) 2015年3期
關鍵詞:垂線過點勾股定理

魏祥勤??

把圓置入平面直角坐標系,探究與已知直線相切有關的點的坐標問題,綜合圓的切線的性質,及直角三角形性質與勾股定理等知識點,或者運用相似三角形的性質構造比例式計算.下面結合幾道與圓的切線有關的點的坐標問題進行分析,供參考.

例1如,在平面直角坐標系中,直線BC的函數(shù)解析式是y=12x+2,且BA⊥x軸于點A,A點坐標是(4,0),點P是x軸上一點,以BP長為直徑作⊙M,當⊙M與直線BC相切時,確定點P與圓心M的坐標.

解析設直線BC與x軸交于點D,過點B引BN⊥BC交x軸于點N,如,則以BN為直徑作圓,這個圓即與直線BC相切于點B,易得點D坐標是(-4,0),點A坐標是(4,0),因此點B坐標是(4,4),根據(jù)已知,AD=8,AB=4,可以計算BD長度是82+42,設AN=x,因此DN=8+x,而BN⊥BC,BA⊥AN,由勾股定理,則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,所以點N坐標是(6,0),因此當點P運動到與點N重合時,⊙M與直線BC相切.

作MH⊥x軸于點H,如,點M是BN中點,則MH=12AB=2,

AH=HN=12AN=1,則OH=OA+AH=5,因此圓心M的坐標是(5,2).

點評上面解法在確定線段AN長度時,運用了勾股定理,通過直角三角形三邊的關系,構造方程進行計算,也可以運用相似三角形的性質直接求值.

改變直線解析式為y=33x+23,點A坐標是(6,0),其余條件不變,也可以運用例題的方法求出點P坐標為(10,0),圓心M坐標是(8,23).

一般結論直線y=kx+b(k>0,b>0)與x軸y軸分別交于點D、C,點A是x軸上一點,且點A坐標是(nbk,0),(n是正實數(shù)),過點A作x軸的垂線,交DC于點B,

點P是x軸上一點,以BP長為直徑作⊙M,當⊙M與直線BC相切時,點P坐標是(k2n+n+k2)bk,0,圓心M坐標是(k2n+2n+k2)b2k,(n+1)b2,如當k=1,b=3,n=9時,易得點P坐標是(57,0),點M坐標是(42,15).

例2直線解析式為y=34x+3,點A坐標是(8,0)),其余條件不變,也可以運用例1的方法求出點P坐標為(594,0),圓心M坐標是(918,92).

運用一般結論,直線解析式y(tǒng)=34x+3,則b=3,k=34,bk=4,點A坐標是(8,0),所以n=2.則(k2n+n+k2)bk=594,(k2n+2n+k2)b2k=918,(n+1)b2=92.

例3直線解析式為y=34x+3,點A坐標是(1,0),其余條件不變,確定點P與圓心M的坐標.

方法1可以運用一般結論:直線解析式y(tǒng)=34x+3,則b=3,k=34,bk=4,點A坐標是(1,0),所以n=14.則(k2n+n+k2)bk=6116,(k2n+2n+k2)b2k=7732,(n+1)b2=158,

所以點P坐標為(6116,0),圓心M坐標是(7732,158).

方法2運用直接求解方法:如所示,直線解析式是y=34x+3,OD=4,OC=3,點A坐標是(1,0),所以點B坐標是(1,154),則BC=54,DC=5,BD=254,AD=5,設AP=x,

AB=154,運用勾股定理列方程為:(5+x)2=(254)2+(154)2+x2,解得x=4516,OA=1,OP=6116,點P坐標為(6116,0),AH=12x=4532,OH=1+4532=7732,MH=12AB=158.與運用一般結論計算結果同.

特殊情況下,當n=k時,

即直線y=kx+b(k>0,b>0)與x軸y軸分別交于點D、C,點A是x軸上一點,且點A坐標是(nbk,0)(其中n=k),即點A坐標是(b,0),過點A作x軸的垂線,交DC于點B,點P是x軸上一點,以BP長為直徑作⊙M,當⊙M與直線BC相切時,點P坐標是((k2+k+1)b,0),圓心M坐標是(k2+k+2)b2,(k+1)b2.

如直線y=5-12x+1與x軸y軸分別交于點D、C,點A是x軸上一點,且點A坐標是(1,0)(其中n=k=5-12,b=1,則nbk=1),過點A作x軸的垂線,交DC于點B,點P是x軸上一點,以BP長為直徑作⊙M,當⊙M與直線BC相切時,點P坐標是((k2+k+1)b,0),圓心M坐標是(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,則點P坐標是(2,0),圓心M坐標是(32,5+14).

作者簡介魏祥勤,男,河南商丘市人,1964年10月出生.中學高級教師.在《中學數(shù)學雜志》等發(fā)表文章130余篇,參編圖書20余部.

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