如图,过圆
O 外一点
M 作它的一条切线. 切点为
A,过
A 点作直线
AP 垂直直线
OM,垂足为
P.
(1) 证明:
OM⋅OP=OA2;
(2)
N 为线段
AP 上一点,直线
NB 垂直直线
ON,且交圆
O 于
B 点. 过
B 点的切线交直线
ON 于
K. 证明:
∠OKM=90∘.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 设圆
O 的半径为
r. 因为
MA 是切线,所以
OA⊥MA,从而
△OAM 是直角三角形. 又
AP⊥OM,所以
AP 是直角三角形
OAM 斜边
OM 上的高. 由直角三角形斜边上的高的性质,得
OA2=OM⋅OP.
\item 建立平面直角坐标系,使
O 为原点,
OM 为
x 轴. 设
M(m,0),
A(p,q),且
p2+q2=r2. 因为
OA⊥MA,有
(p,q)⋅(m−p,−q)=0,即
mp=p2+q2=r2. 由
AP⊥OM,得
P(p,0). 设
N(p,n),并记
s=p2+n2. 直线
NB⊥ON,所以若
B(u,v),则
{p(u−p)+n(v−n)=0,pu+nv=s
圆在
B 点的切线方程为
ux+vy=r2.
设切线与直线
ON 的交点为
K. 因为
K∈ON,可设
K=λ(p,n). 将其代入
B 点的切线方程,得到
λ(pu+nv)=λs=r2,所以
λ=sr2,于是
K=sr2(p,n).
由
M=(m,0) 及
mp=r2,有
KO⋅KM=(−K)⋅(M−K)=∣K∣2−K⋅M=sr4−sr2mp=0
故
OK⊥KM,即
∠OKM=90∘.
\end{enumerate}
\end{solution}