本题导读

本题考查标准方程,以及相交。

📌【题干】

Question

(2021年北京卷)已知圆 ,直线 ,当 变化时, 截得圆 弦长的最小值为 ,则 ()

A.        B.        C.        D.

🔍【思路分析】

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识别问题类型:本题考查动直线截定圆所得弦长的最值问题。

已知条件转化与求解策略:

  • 思路一(代数法-通法): 利用圆心到直线的距离公式求出距离 ,结合圆的半径 ,由勾股定理表示出弦长 。将其转化为关于斜率 的函数,通过分析分式函数的极值,求出最值点对应的 。

  • 思路二(几何法-快捷技巧): 观察直线 ,发现不论 如何变化,直线始终过 轴上的定点 。根据圆的几何性质:“过圆内一点的弦中,与过该点的直径垂直的弦最短”,直接得出当直线水平(即 )时弦长最短,进而快速求解。

✅【答案】

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C

✍【详细解析】

Abstract

方法一:代数法(点到直线的距离公式 + 勾股定理)

第一步:提取圆的特征

圆 的圆心为 ,半径 。

第二步:表示圆心到直线的距离

直线 的一般式方程为 。

圆心 到直线 的距离为:

。

第三步:利用勾股定理表示弦长并求最值

由圆的几何性质可知,弦长 ,

代入 和 得到:

。

因为要求弦长的最小值,即要求 取得最大值。

显然,当 变化时,,所以 。

要使分式 最大,其分母需最小,故当 时,分母最小为 ,该分式取得最大值 。

此时弦长的最小值为:

。

第四步:求解参数

已知弦长的最小值为 ,所以:

解得 。

方法二:几何法(定点最短弦性质)

直线 恒过定点 。

要使动直线截圆的弦长最短,根据平面几何性质,该弦必须与过定点 的直径垂直。

因为定点 在 轴上,所以过该点的直径所在的直线就是 轴。

与之垂直的直线必然平行于 轴,即直线方程为 (此时斜率 )。

圆心到直线 的距离即为 。

根据弦长公式 ,

代入得 ,解得 。

结论:对应选项 C 正确。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:

  1. 圆的弦长公式:(半弦、弦心距、半径构成的直角三角形)。

  2. 点到直线的距离公式:。

  3. 动直线的定点问题:对于直线 或 ,要敏锐地观察出它所过的定点。

    巧妙转化(快捷性质):“过圆内一定点的所有弦中,以垂直于过该点直径的弦最短”。这是处理圆锥曲线中“弦长最值问题”非常实用的几何直观规律,能够大幅减少计算量并避免代数讨论中的陷阱。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:待补

  2. 结论推广:待补

🔗【关联脉络】

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