Câu hỏi
Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ \(Oxy,\) cho hai đường tròn \(\left( {{C_1}} \right),\left( {{C_2}} \right)\) có phương trình lần lượt là: \({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} = 9\) và \({\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 4\).
Câu 1: Tìm tọa độ tâm, bán kính của hai đường tròn và chứng minh hai đường tròn tiếp xúc với nhau.
- A \(\begin{array}{l}{I_1}\left( { - 1; - 2} \right)\,\,;\,\,{R_1} = 3\\{I_2}\left( {2;2} \right)\,\,;\,\,{R_2} = 2\end{array}\)
- B \(\begin{array}{l}{I_1}\left( {1;2} \right)\,\,;\,\,{R_1} = 3\\{I_2}\left( { - 2; - 2} \right)\,\,;\,\,{R_2} = 2\end{array}\)
- C \(\begin{array}{l}{I_1}\left( { - 1; - 2} \right)\,\,;\,\,{R_1} = 9\\{I_2}\left( {2;2} \right)\,\,;\,\,{R_2} = 4\end{array}\)
- D \(\begin{array}{l}{I_1}\left( {1;2} \right)\,\,;\,\,{R_1} = 9\\{I_2}\left( { - 2; - 2} \right)\,\,;\,\,{R_2} = 4\end{array}\)
Phương pháp giải:
Đường tròn \({\left( {x - a} \right)^2} + {\left( {y - b} \right)^2} = {c^2}\) có tâm \(I\left( {a;b} \right)\) bán kính \(R = c\). Hai đường tròn tiếp xúc nhau \( \Leftrightarrow \) khoảng cách giữa hai tâm bằng tổng bán kính hai đường tròn.
Lời giải chi tiết:
Ta thấy đường tròn \(\left( {{C_1}} \right)\) có tâm \({I_1}\left( { - 1; - 2} \right)\) bán kính \({R_1} = 3\)
Đường tròn \(\left( {{C_2}} \right)\) có tâm \({I_2}\left( {2;2} \right)\) bán kính \({R_2} = 2\)
Khi đó: \(5 = {R_1} + {R_2} = {I_1}{I_2} = \sqrt {{{\left( {2 + 1} \right)}^2} + {{\left( {2 + 2} \right)}^2}} = 5\)
\( \Rightarrow \left( {{C_1}} \right)\) và \(\left( {{C_2}} \right)\) tiếp xúc nhau.
Chọn A.
Câu 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua gốc tọa độ và tạo với đường thẳng nối tâm của hai đường tròn một góc bằng \({45^o}\).
- A \(7x - y = 0\) và \(x + 7y = 0.\)
- B \(7x - y = 0\) và \( - x + 7y = 0.\)
- C \(7x + y = 0\) và \(x + 7y = 0.\)
- D \(7x + y = 0\) và \( - x + 7y = 0.\)
Phương pháp giải:
Gọi \(\overrightarrow {{n_2}} = \left( {a,b} \right) \ne \overrightarrow 0 \) là VTPT của đường thẳng \(d\) cần tìm.
Góc giữa hai đường thẳng bằng góc giữa hai VTPT (VTCP)
Giải phương trình tìm tỉ số \(\frac{a}{b}\) từ đó suy ra phương trình của \(\left( d \right).\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(\overrightarrow {{I_1}{I_2}} = \left( {3;4} \right) \Rightarrow \overrightarrow {{n_1}} = \left( { - 4;3} \right)\) là một VTPT của đường thẳng \({I_1}{I_2}\)
Gọi \(\overrightarrow {{n_2}} = \left( {a;\,b} \right) \ne \overrightarrow 0 \) là VTPT của đường thẳng \(d\) cần tìm
\( \Rightarrow d:\,\,ax + by = 0.\)
Ta có: \(\cos \left( {{I_1}{I_2},d} \right) = \left| {\cos \left( {\overrightarrow {{n_1}} ,\overrightarrow {{n_2}} } \right)} \right| \Leftrightarrow \frac{1}{{\sqrt 2 }} = \cos {45^o} = \frac{{\left| { - 4a + 3b} \right|}}{{5\sqrt {{a^2} + {b^2}} }}\)
\( \Leftrightarrow 25\left( {{a^2} + {b^2}} \right) = 2{\left( { - 4a + 3b} \right)^2} \Leftrightarrow 7{a^2} - 48ab - 7{b^2} = 0\)
Với \(b = 0 \Rightarrow a = 0\) (ktm)
Với \(b \ne 0\), chia cả hai vế cho \({b^2}\) ta được:
\(7{\left( {\frac{a}{b}} \right)^2} - 48.\frac{a}{b} - 7 = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}\frac{a}{b} = 7 \Rightarrow \left( {a;b} \right) = \left( {7;1} \right) \Rightarrow 7x + y = 0\\\frac{a}{b} = - \frac{1}{7} \Rightarrow \left( {a;b} \right) = \left( { - 1;7} \right) \Rightarrow - x + 7y = 0\end{array} \right.\)
Vậy có hai đường thẳng d thỏa mãn bài toán: \(7x + y = 0\) và \( - x + 7y = 0.\)
Chọn D.
Câu 3: Cho Elip \(\left( E \right)\) có phương trình \(16{x^2} + 49{y^2} = 1\). Viết phương trình đường tròn \(\left( C \right)\) có bán kính gấp đôi độ dài trục lớn của Elip \(\left( E \right)\) và \(\left( C \right)\) tiếp xúc với hai đường tròn \(\left( {{C_1}} \right),\left( {{C_2}} \right).\)
- A \(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x + \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y - \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 1\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} = 1\end{array} \right.\)
- B \(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x - \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y + \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 1\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 1\end{array} \right.\)
- C \(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x + \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y - \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 4\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} = 4\end{array} \right.\)
- D \(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x - \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y + \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 4\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 4\end{array} \right.\)
Phương pháp giải:
\(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x - \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y + \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 4\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 4\end{array} \right.\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(16{x^2} + 49{y^2} = 1 \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{4}} \right)}^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{7}} \right)}^2}}} = 1\)
\( \Rightarrow \) Độ dài trục lớn của \(\left( E \right)\) là \(2a = 2.\frac{1}{4} = \frac{1}{2}\)
\( \Rightarrow \) Bán kính của đường tròn \(\left( C \right)\) cần lập là \(R = 1\)
Xét \(\Delta I{I_1}{I_2}\) ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{I_1}{I_2} = 5\\I{I_1} = {R_1} + R = 4\\I{I_2} = {R_2} + R = 3\end{array} \right. \Rightarrow \) \(\Delta I{I_1}{I_2}\) vuông tại I
Gọi \(I\left( {a;b} \right)\) ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {I{I_1}} .\overrightarrow {I{I_2}} = 0\\I{I_2} = 3\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left( {a - 2} \right)\left( {a + 1} \right) + \left( {b - 2} \right)\left( {b + 2} \right) = 0\\{\left( {a - 2} \right)^2} + {\left( {b - 2} \right)^2} = 9\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{a^2} + {b^2} - a - 6 = 0\\{a^2} + {b^2} - 4a - 4b - 1 = 0\end{array} \right.\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}3a + 4b = 5\\{a^2} + {b^2} - a - 6 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = \frac{{5 - 3a}}{4}\\25{a^2} - 46a - 71 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = \frac{{5 - 3a}}{4}\\\left[ \begin{array}{l}a = \frac{{71}}{{25}}\\a = - 1\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}I\left( {\frac{{71}}{{25}}; - \frac{{22}}{{25}}} \right)\,\,\,\,\,\,\,\,\,(tm)\\I\left( { - 1;2} \right)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(tm)\end{array} \right.\)
Vậy phương trình đường tròn thỏa mãn bài toán: \(\left[ \begin{array}{l}\left( {{C_1}} \right):\,\,\,\,{\left( {x - \frac{{71}}{{25}}} \right)^2} + {\left( {y + \frac{{22}}{{25}}} \right)^2} = 1\\\left( {{C_2}} \right):\,\,\,{\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} = 1\end{array} \right..\)
Chọn B.