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CalcGospel 國際數學圖譜
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P2 2025 Jan Q6

A Level / Edexcel / P2

IAL 2025 Jan Paper · Question 6

题目

Problem

The point A(−1,2)A(-1,2) and the point B(11,6)B(11,6) both lie on a circle with centre PP. The point MM is the midpoint of ABAB. Given that the line ll passes through MM and PP, as shown in Figure 2,

(a) find an equation for ll, giving your answer in the form y=mx+cy=mx+c, where mm and cc are constants.

(4)

Given that PP has coordinates (7,k)(7,k), where kk is a constant,

(b) find the value of kk,

(1)

(c) find an equation for the circle.

(3)
题目中文翻译

点 A(−1,2)A(-1,2) 和 B(11,6)B(11,6) 都在圆心为 PP 的圆上。点 MM 是 ABAB 的中点。

已知直线 ll 经过 MM 和 PP,如图2所示,

(a) 求 ll 的方程,以 y=mx+cy=mx+c 的形式作答,其中 mm 和 cc 是常数。(4分)

已知 PP 的坐标为 (7,k)(7,k),其中 kk 是常数,

(b) 求 kk。(1分)

(c) 求圆的方程。(3分)

解答

(a)

解法一

思路

展开

圆心到弦的中点连线垂直于弦,所以 MPMP 垂直于 ABAB。先求 MM 和 ABAB 的斜率,再求垂线方程。

答题过程

展开

The midpoint of A(−1,2)A(-1,2) and B(11,6)B(11,6) is

xM= −1+112=5,yM= 2+62=4.\begin{align*} x_M=&\,\frac{-1+11}{2}=5,\\ y_M=&\,\frac{2+6}{2}=4. \end{align*}

Therefore M=(5,4)M=(5,4). The gradient of ABAB is

6−211−(−1)= 412= 13.\begin{align*} \frac{6-2}{11-(-1)} =&\,\frac4{12}\\ =&\,\frac13. \end{align*}

Since MPMP is perpendicular to ABAB, the gradient of ll is −3-3.

Using point M(5,4)M(5,4),

y−4= −3(x−5)y−4= −3x+15y= −3x+19.\begin{align*} y-4=&\,-3(x-5)\\ y-4=&\,-3x+15\\ y=&\,-3x+19. \end{align*}

Therefore, the equation of ll is

y=−3x+19.\begin{align*} y=-3x+19. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

因为 P(7,k)P(7,k) 在直线 ll 上,把 x=7x=7 代入第 (a) 题的直线方程。

答题过程

展开

Since P(7,k)P(7,k) lies on ll,

k= −3(7)+19= −21+19= −2.\begin{align*} k=&\,-3(7)+19\\ =&\,-21+19\\ =&\,-2. \end{align*}

So k=−2k=-2.

(c)

解法一

思路

展开

圆心是 P(7,−2)P(7,-2)。半径可以用 PP 到 BB 的距离求,所以圆方程是 (x−7)2+(y+2)2=r2(x-7)^2+(y+2)^2=r^2。

答题过程

展开

The centre is

P(7,−2).\begin{align*} P(7,-2). \end{align*}

Using point B(11,6)B(11,6),

r2= (11−7)2+(6−(−2))2= 42+82= 16+64= 80.\begin{align*} r^2=&\,(11-7)^2+(6-(-2))^2\\ =&\,4^2+8^2\\ =&\,16+64\\ =&\,80. \end{align*}

Therefore, the equation of the circle is

(x−7)2+(y+2)2=80.\begin{align*} (x-7)^2+(y+2)^2=80. \end{align*}

解法二

思路

展开

圆的一般式方程。已知圆心坐标为 (7,−2)(7,-2),可以将圆的方程设为 x2+y2−14x+4y=λx^2 + y^2 - 14x + 4y = \lambda。由于已知点 B(11,6)B(11,6) 在圆上,代入此点可以直接解出常数 λ\lambda,得到圆的方程。

答题过程

展开

Since the circle has centre P(7,−2)P(7,-2), we can write its equation in general form:

x2+y2−14x+4y=λ\begin{align*} x^2 + y^2 - 14x + 4y = \lambda \end{align*}

Since the point B(11,6)B(11,6) lies on the circle, substitute x=11x = 11 and y=6y = 6:

λ= 112+62−14(11)+4(6)= 121+36−154+24= 27.\begin{align*} \lambda=&\,11^2+6^2-14(11)+4(6)\\ =&\,121+36-154+24\\ =&\,27. \end{align*}

Therefore, the equation of the circle is:

x2+y2−14x+4y=27\begin{align*} x^2 + y^2 - 14x + 4y = 27 \end{align*}

这与标准式 (x−7)2+(y+2)2=80(x-7)^2+(y+2)^2=80 等价。换用点 AA 也得到 PA2=(−1−7)2+(2+2)2=80PA^2=(-1-7)^2+(2+2)^2=80,只是同一半径公式的核验。