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矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点M (2,0),AB边所在直线的方程为:x-3y-6=0.若点N(1,-5)在直线AD上.
(1)求点A的坐标及矩形ABCD外接圆的方程;
(2)过直线x-y+4=0上一点P作(1)中所求圆的切线,设切点为E、F,求四边形PEMF面积的最小值,并求此时
PE
PF
的值.
分析:(1)用点斜式求出直线AD方程,把它与AB边所在直线的方程联立方程组求出点A的坐标.再由圆心即点M (2,0),半径等于AM=R=2
2
,求出矩形ABCD外接圆的方程.
(2)由切线性质可得四边形PEMF面积S=PE•R=R
PM2-R2
,根据PM的最小值即为圆心M到直线直线x-y+4=0的距离d,由此求得四边形PEMF面积S的最小值.
设∠MPE=∠MPF=α,则sinα=
R
|PM|
=
2
3
,由
PE
PF
=
PE
2
cos2α=
PE
2
(1-2sin2α),运算求得结果.
解答:解:(1)∵AB⊥AD,AB边所在直线的斜率为
1
3
,∴直线AD斜率为-3.
故 直线AD方程为 y+5=-3(x-1),即 3x+y+2=0.
x-3y-6=0
3x+y+2=0
 解得
x=0
y=-2
,∴点A的坐标为(0,-2).
由题意可得,矩形ABCD外接圆的圆心即点M (2,0),半径等于AM=R=2
2

故矩形ABCD外接圆的方程为 (x-2)2+y2=8.
(2)由圆的切线性质可得四边形PEMF面积S=PE•R=R
PM2-R2
=2
2
PM2-8

由于PM的最小值即为圆心M到直线直线x-y+4=0的距离d=
|2-0+4|
2
=3
2

故四边形PEMF面积S的最小值为 2
2
10
=4
5

此时,|
PE
|= |
PF
|
=
10
,设∠MPE=∠MPF=α,则sinα=
R
|PM|
=
2
3

PE
PF
=
PE
2
cos2α=
PE
2
(1-2sin2α)=10(1-2×
4
9
)=
10
9
点评:本题主要考查两个向量的数量积的定义,求圆的标准方程的方法,圆的切线性质,二倍角的余弦公式的应用,属于中档题.
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12
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