平面直角坐标系中与y轴切于原点的圆A,平行于x轴的线段有何性质?

在平面直角坐标系中,圆A与y轴相切于原点O。由相切性质可知,圆心A的纵坐标为0,且圆心到y轴的距离等于半径。因原点O在圆上,圆心必在x轴正半轴,设圆心A的坐标为(a,0),则圆A的半径为a,其标准方程为(x-a)²+y²=a²。

现有直线l平行于x轴,且经过点(2,3)。因平行于x轴的直线斜率为0,故直线l的方程为y=3。将y=3代入圆A的方程,得(x-a)²+9=a²,展开后化简为x²-2ax+9=0。此一元二次方程的判别式Δ=( -2a)²-4×1×9=4a²-36,若直线l与圆A相交,则Δ>0,得a>3。

设直线l与圆A的交点为C(x₁,3)、D(x₂,3),由韦达定理可知,x₁+x₂=2a,x₁x₂=9。根据弦长公式,CD=|x₁-x₂|=√[(x₁+x₂)²-4x₁x₂],代入数据得CD=√(4a²-36)=2√(a²-9)。若圆心A的坐标为(5,0)即a=5,则CD=2√(25-9)=8,此时交点C、D的横坐标分别为x₁=5+4=9,x₂=5-4=1,故C(9,3),D(1,3)。

若将直线l改为平行于直线y=2x的直线,且过点(1,0),则直线l的斜率为2,方程为y=2(x-1),即2x-y-2=0。圆心A(a,0)到直线l的距离d=|2a-0-2|/√(4+1)=|2a-2|/√5。当直线l与圆A相切时,d等于半径a,即|2a-2|/√5=a,得a=2√5-4负根已舍去,此时圆A的方程为(x-(2√5-4))²+y²=(2√5-4)²。

在平面直角坐标系中,圆与直线的位置关系通过代数方程与几何性质的结合得以展现。从相切于原点的圆,到平行直线的方程构建,再到交点坐标与弦长的计算,每一步推理都依托坐标系中的距离、方程与判别式,形成连贯的逻辑链条。

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