題 在平面直角坐標(biāo)系xOy中,設(shè)二次函數(shù)f(x)=x2+2x+b(x∈R)的圖象與兩個(gè)坐標(biāo)軸有三個(gè)交點(diǎn),經(jīng)過(guò)這三點(diǎn)的圓記為C.
(Ⅰ)求實(shí)數(shù)b的取值范圍;
(Ⅱ)求圓C的方程;
(Ⅲ)問(wèn)圓C是否經(jīng)過(guò)某定點(diǎn)(其坐標(biāo)與b無(wú)關(guān))?請(qǐng)證明你的結(jié)論.
解:(Ⅰ)因?yàn)楫?dāng)b=0時(shí),二次函數(shù)與坐標(biāo)軸僅有二個(gè)交點(diǎn)(-2,0)和(0,0).
令f(x)=x2+2x+b=0,由題意知b≠0且Δ>0,解得b<1且b≠0.
(Ⅱ)解法一:(待定系數(shù)法)設(shè)所求圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,
令y=0得x2+Dx+F=0,這與x2+2x+b=0是同一個(gè)方程,故得D=2,F(xiàn)=b.
又已知拋物線與y軸的交點(diǎn)是(0,b);
在圓方程中,令x=0得y2+Ey+F=0,因b為此方程的一個(gè)根,又F=b,解得E=-b-1.
故所求圓C的方程為x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
解法二:(韋達(dá)定理、待定系數(shù)法)設(shè)所求圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0.
又設(shè)f(x)的圖象與x軸的交點(diǎn)為(x1,0),(x2,0),則由韋達(dá)定理得x1+x2=-2,即圓心在直線x=-1上,則有D=2.其與與y軸的交點(diǎn)為(0,b),故F=b.
并把坐標(biāo)(0,b)代入圓方程得b2-Eb+b=0,解得E=-(b+1).
故所求圓C的方程為x2+y2+2x-(b+1)y+b=0.
(Ⅲ)解法一:(利用曲線系方程)圓C必過(guò)定點(diǎn)(0,1)和(-2,1).
原方程變?yōu)閤2+y2+2x-y+b(-y+1)=0,故已知方程是過(guò)直線y=1和圓x2+y2+2x-y=0的交點(diǎn)的圓系方程,解此二個(gè)方程聯(lián)立的方程組,得x=0,y=1或x=-2,y=1.
經(jīng)檢驗(yàn)知,圓C必過(guò)定點(diǎn)(0,1)、(-2,1).
解法二:(特殊值法)圓C必過(guò)定點(diǎn)(0,1)和(-2,1).
令b=1,原方程變?yōu)閤2+y2+2x-2y+1=0,
令b=-1,原方程變?yōu)閤2+y2+2x-1=0,
解此二個(gè)方程聯(lián)立的方程組,得 x=0,x=-2.
y=1,y=1.
將此二組解代入圓方程x2+y2+2x-y+b(-y+1)=0,都適合,故圓C必過(guò)定點(diǎn)(0,1)、(-2,1).