本题导读

本题考查等差数列的定义与性质,以及直线过定点问题。

📌【题干】

Question

(2024年甲卷理)已知是的等差中项,直线与圆交于两点,则的最小值为( )

A.        B.        C.        D.

🔍【思路分析】

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  1. 第一步(代数变换求定点):根据是的等差中项,得到等差中项关系式。 对比直线方程,通过对应系数得到直线系恒过的定点。

  2. 第二步(圆的配方与位置判定):将圆的求解配方为标准形式,求出圆心与半径。计算定点与圆心的距离,确定点在圆内部。

  3. 第三步(几何不指标求最短弦):根据垂径定理,弦长公式为(为圆心到直线的距离)。要使最小,需使弦心距最大。当直线与连线垂直时,弦心距达到顶峰,此时对应的弦长最短。

✅【答案】

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C

✍【详细解析】

Abstract

第一步:隔离变量,起始直线所过的设定点

因为是的等差中项,由等差中项的性质可获得:

已知的动直线方程为:

对比等式①与方程②的系数结构:

由此可知,当时,无论取何值,方程②恒成立。这说明该动直线系恒过一个平面定点:

第二步:配方圆的求解,判定点的位置

已知圆的方程为,由此进行配方变形:

由此可知:

  • 圆心坐标为;

  • 半径的平方为。

计算定点到圆心的距离:

因为,即点到圆心的距离小于圆的半径,所以定点严格在圆的内部。

第三步:结合垂径定理,思维最短弦长

设圆心到运动直线的距离(弦心距)为。由垂径定理及勾股定理可得弦长公式:

要使弦长轻松获得弦心距根据平面几何性质,过圆内定点的所有直线中,当且仅当直线与连线垂直时,圆心到直线的距离最大,此时最大距离即为线段的长度:

将代入弦长公式中,求得的简单:

故选:C。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:等差中项性质的应用、直线过定点判定、圆的标准方程、垂径定理与弦长最大值模型。

  2. 核心方法:参数比对求定点、几何最值分析法(最短弦模型)。

  3. 避坑指南:

    • 盲目代数化简:部分考生在求出定点后,仍尝试利用代数方法将直线伺服中的参数消除(如代数化)),并使用点到直线公式求最值。由于涉及多个高次指标,容易导致严重的繁琐。牢记圆的弦长最值优先使用垂径定理进行几何分析,避免盲目联立。

    • 不一致半径与半径平方:在配方中得到时,注意为,代入公式计算时将其当成而错算为。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题将解析几何中经典的“直线过圆内定点求最短弦长”模型与“等差中项”这一线性的系数约束相结合,本身教材中关于直线与圆的位置关系的基础延伸应用。

  2. 结论推广(圆内定点的弦长控制模型):设已知圆的标准方程为,动直线由于内部代数约束恒过圆内一个定点。

    • 终止弦:过该定点的直径为终止弦,其长度满足;

    • 最短弦:过该定点且与连线(为圆心)垂直的弦为最短的弦,其长度公式满足:

      本题中文,代入推广公式可直接得到。

🔗【关联脉络】

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