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22解析几何★★★★☆
如图,过圆 OO 外一点 MM 作它的一条切线. 切点为 AA,过 AA 点作直线 APAP 垂直直线 OMOM,垂足为 PP.
(1) 证明:OM⋅OP=OA2OM \cdot OP = OA^2; (2) NN 为线段 APAP 上一点,直线 NBNB 垂直直线 ONON,且交圆 OO 于 BB 点. 过 BB 点的切线交直线 ONON 于 KK. 证明:∠OKM=90∘\angle OKM = 90^{\circ}.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设圆 OO 的半径为 rr. 因为 MAMA 是切线,所以 OA⊥MAOA\perp MA,从而 △OAM\triangle OAM 是直角三角形. 又 AP⊥OMAP\perp OM,所以 APAP 是直角三角形 OAMOAM 斜边 OMOM 上的高. 由直角三角形斜边上的高的性质,得 OA2=OM⋅OPOA^{2}=OM\cdot OP.
\item 建立平面直角坐标系,使 OO 为原点,OMOM 为 xx 轴. 设 M(m,0)M(m,0),A(p,q)A(p,q),且 p2+q2=r2p^{2}+q^{2}=r^{2}. 因为 OA⊥MAOA\perp MA,有 (p,q)⋅(m−p,−q)=0(p,q)\cdot(m-p,-q)=0,即 mp=p2+q2=r2mp=p^{2}+q^{2}=r^{2}. 由 AP⊥OMAP\perp OM,得 P(p,0)P(p,0). 设 N(p,n)N(p,n),并记 s=p2+n2s=p^{2}+n^{2}. 直线 NB⊥ONNB\perp ON,所以若 B(u,v)B(u,v),则
{p(u−p)+n(v−n)=0,pu+nv=s\begin{cases} p(u-p)+n(v-n)=0,\\ pu+nv=s \end{cases}
圆在 BB 点的切线方程为 ux+vy=r2ux+vy=r^{2}. 设切线与直线 ONON 的交点为 KK. 因为 K∈ONK\in ON,可设 K=λ(p,n)K=\lambda(p,n). 将其代入 BB 点的切线方程,得到 λ(pu+nv)=λs=r2\lambda(pu+nv)=\lambda s=r^{2},所以 λ=r2s\lambda=\frac{r^{2}}{s},于是 K=r2s(p,n)K=\frac{r^{2}}{s}(p,n). 由 M=(m,0)M=(m,0) 及 mp=r2mp=r^{2},有
KO→⋅KM→=(−K)⋅(M−K)=∣K∣2−K⋅M=r4s−r2smp=0\overrightarrow{KO}\cdot\overrightarrow{KM} =(-K)\cdot(M-K) =|K|^{2}-K\cdot M =\frac{r^{4}}{s}-\frac{r^{2}}{s}mp =0
故 OK⊥KMOK\perp KM,即 ∠OKM=90∘\angle OKM=90^{\circ}. \end{enumerate} \end{solution}

2008 · 全国 · 新课程卷 · 文 · 第 22 题 · 解答题

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