Question

通過點A（0，a）的直線y=kx+a與圓（x-2）²+y²=1相交于不同的兩點B、C，在線段BC上取一點P，使|BP|：|PC|=|AB|：|AC|，設點B在點C的左邊，
（1）試用a和k表示P點的坐標；
（2）求k變化時P點的軌跡；
（3）證明不論a取何值時，上述軌跡恒過圓內的一定點．

Answer 1

（1）設B（x₁，y₁），c（x₂，y₂），P（x，y），
依題意知，

|BP|

|PC|

=

x-x1

x2-x

，

|AB|

|AC|

=

x1

x2

，
∴

x-x1

x2-x

=

x1

x2

，∴x=

2x1x2

x1+x2

…（4分）
由直線方程代入圓方程，整理得，（1+k²）x²+（2ak-4）x+（a²+3）=0
由x1+x2=

4-2ak

1+k2

，x1x2=

a2+3

1+k2

代入x=

2x1x2

x1+x2

得x=

a2+3

2-ak

，y=k

a2+3

2-ak

+a=

3k+2a

2-ak

…（6分）
（2）由x，y的表達式中消去k得2x-ay-3=0，
∴點P的軌跡是直線2x-ay-3=0在圓內的部分．…（8分）
（3）證明：直線2x-ay-3=0恒過定點M（

3

2

，0），點M到圓心C（2，0）的距離|MC|=

1

2

＜r=1，
∴該點在圓內
∴P點的軌跡恒過圓內的一定點  …（10分）