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:

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:

题型:不详难度:来源:
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.
答案
(1)见解析   (2)64  (3) O,G,H三点必定共线,理由见解析
解析
(1)方法一: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的左边所得的值小于0,于是有F<0,即证.
方法二: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.对于圆的方程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.
(2)不难发现,对角线互相垂直的四边形ABCD的面积S=,因为S=8,|AC|=2,可得|BD|=8.
又因为·=0,所以∠BAD为直角,又因为四边形是圆M的内接四边形,故|BD|=2r=8⇒r=4.
对于方程x2+y2+Dx+Ey+F=0所表示的圆,
可知+-F=r2,所以D2+E2-4F=4r2=64.
(3)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=(,).
=(-a,b),且AB⊥OH,故要使G,O,H三点共线,只需证·=0即可.
·=,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.
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·==0,即AB⊥OG.
故O,G,H三点必定共线.
举一反三
已知圆C的圆心是直线x-y+1=0与x轴的交点,且圆C与直线x+y+3=0相切,则圆C的方程为(  )
A.(x+1)2+y2=2B.(x-1)2+y2=2
C.(x+1)2+y2=4D.(x-1)2+y2=4

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若圆心在x轴上、半径为的圆C位于y轴左侧,且被直线x+2y=0截得的弦长为4,则圆C的方程是(  )
A.(x-)2+y2=5B.(x+)2+y2=5
C.(x-5)2+y2=5D.(x+5)2+y2=5

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夹在两条平行线l1:3x-4y=0与l2:3x-4y-20=0之间的圆的最大面积为    .
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与直线l:x+y-2=0和曲线x2+y2-12x-12y+54=0都相切的半径最小的圆的标准方程是    .
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若☉O:x2+y2=5与☉O1:(x-m)2+y2=20(m∈R)相交于A,B两点,且两圆在点A处的切线互相垂直,则线段AB的长是   .
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