本题导读
本题考查圆与直线的位置关系以及圆锥曲线定义的综合应用。通过分析圆心到原点的距离与圆心到已知直线距离的关系,巧妙地将问题转化为抛物线定义模型,从而求出半径的最小值。
📌【题干】
Question
(2014年江西卷(理)) 在平面直角坐标系中, 分别是 轴和 轴上的动点,若以 为直径的圆 与直线 相切,则圆 面积的最小值为()
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
- 建立几何关系:由于 在坐标轴上, 是直角三角形, 是斜边。圆心 是 的中点。
- 半径属性:在 中,斜边中线 等于斜边一半。故圆 的半径 。
- 相切条件:圆 与直线 相切,意味着圆心 到直线 的距离 等于半径 。
- 轨迹转化:结合以上两点,得到 。根据抛物线的定义(到定点距离等于到定直线距离),圆心 的轨迹是以原点 为焦点,以直线 为准线的抛物线。
- 最值求解:要求面积最小值,即求半径 的最小值。由定义知, 的最小值即焦点 到准线 距离的一半。
✅【答案】
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A
✍【详细解析】
Abstract
第一步:确定半径与圆心的关系 设 ,。 圆心 为 中点,坐标为 。 因为 ,由直角三角形斜边中线性质知: 圆 的半径 。
第二步:利用相切条件列式 圆 与直线 相切, 所以圆心 到直线 的距离 。 即:。
第三步:寻找半径最小值 根据抛物线定义,圆心 的轨迹是以原点 为焦点,直线 为准线的抛物线。 半径 即为抛物线上一点到焦点的距离。 由几何性质可知,当圆心 位于过焦点 且垂直于准线 的直线上(即抛物线的顶点处)时, 取得最小值。 。 利用点到直线距离公式计算原点 到直线 的距离 : 。 所以,。
第四步:计算面积最小值 。
故选 A
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:直角三角形中线的性质()与抛物线定义()的无缝衔接。
核心方法:定义法。若能识别出轨迹模型,可以避免繁琐的代数运算(如设坐标联立判别式等)。
避坑指南:本题易错点在于无法建立 与 的联系,或者试图直接用代数方法强行计算,导致运算量过大。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 圆的切线方程、抛物线的顶点性质。
结论推广: 若定点在两互相垂直的动线上运动,其中点到原点距离恒定为定值。本题中原点即为定点。
方法推广: 动点到定点距离与到定直线距离的比值为常数 时,轨迹为圆锥曲线。本题 。
🔗【关联脉络】
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