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b>0,由题意得a=2b>0,且a2=32+b2,解得a=2,b=1,故所求圆的标准方程为x-22+y-12=4
与圆有关的最值问题已知Mx,y为圆C:x2+y2-4x-14y+45=0上任意一点,且点Q-23.1求MQ的最大值和最小值;y-32求x+2的最大值和最小值.解1由圆C:x2+y2-4x-14y+45=0,可得x-22+y-72=8,∴圆心C的坐标为27,半径r=22又QC=2+22+7-32=42,∴MQmax=42+22=62,
fMQmi
=42-22=222可知yx-+32表示直线MQ的斜率k
设直线MQ的方程为y-3=kx+2,即kx-y+2k+3=0
由直线
MQ
与圆
C
2k-7+2k+3
有交点,所以
1+k2
≤2
2,
可得2-3≤k≤2+3,y-3
∴x+2的最大值为2+3,最小值为2-3
母题探究1变化结论在本例的条件下,求y-x的最大值和最小值.解设y-x=b,则x-y+b=0当直线y=x+b与圆C相切时,截距b取到最值,∴2-7+b=22,∴b=9或b=112+-12因此y-x的最大值为9,最小值为1
母题探究2变换条件若本例中条件“点Q-23”改为“点Q是直线3x+4y+1=0上的动点”,其它条件不变,试求MQ的最小值.解∵圆心C27到直线3x+4y+1=0上动点Q的最小值为点C到直线3x+4y+1=0的距离,∴QCmi
=d=2×3+327+×442+1=7
又圆C的半径r=22,∴MQ的最小值为7-22规律方法1处理与圆有关的最值问题,应充分考虑圆的几何性质,并根据代数式的几何意义,数形结合求解.2.某些与圆相关的最值可利用函数关系求解.根据题目条件列出关于所求目标式子的函数关系式,然后根据关系式的特征选用参数法、配方法、函数的性质、基本不等式求最值是比较常用的.变式训练2已知实数x,y满足方程x2+y2-4x+1=0
y1求x的最大值和最小值;
2求y-x的最大值和最小值;3求x2+y2的最大值和最小值.
解原方程可化为x-22+y2=3,表示以20为圆心,3为半径的圆.y
1x的几何意义是圆上一点与原点连线的斜率,
f所以设yx=k,即y=kx
当直线
y=kx
与圆相切时,斜率
k
2k-0取最大值或最小值,此时k2+1=
3,解得k=±
3
如图1.
y所以x的最大值为3,最小值为-3
图1
图2
图3
2y-x可看作是直线y=x+b在y轴上的截距,当直线y=x+b与圆相切时,纵截距b
取得最大值或最小值,此时2-0+b=3,解得b=-2±6如图2.2
所以y-x的最大值为-2+6,最小值为-2-63x2+y2表示圆上的一点与原点距离的平方,由平面几何知识知,在原点和圆心连线与
圆的两个交点处取得最大值和最r
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