096_07A_q10
96 指考數學甲 第 10 題
📅 96 年 📝 指考數學甲 第 10 題 題型:選填 課綱:99課綱
在坐標平面上,一圓通過點 $(-2,7)$,且與直線 $4x+3y-14=0$ 相切於點 $(-1,6)$,若此圓的方程式為 $x^2+y^2+ax+by+c=0$,則 $a = $ ______ , $b = $ ______ , $c = $ ______ 。
圓的方程式 (標準式與一般式)直線與圓的切線幾何性質點與圓的位置關係與距離直線與圓圓與直線
解題手法設未知數〔AI 推測〕
答案

$a=10, b=-6, c=9$

詳解
設圓的圓心為 $O(h, k)$,半徑為 $R$。 直線 $L: 4x+3y-14=0$ 與圓相切於切點 $P(-1, 6)$。 這表示通過切點 $P$ 且與切線 $L$ 垂直的直線(即法線)必通過圓心 $O$。 切線 $L$ 的法向量為 $(4, 3)$,因此法線的參數式可寫成: $$\begin{cases} h = 4t - 1 \\ k = 3t + 6 \end{cases} \ (t \in \mathbb{R})$$ 圓心 $O$ 坐標為 $(-1+4t, \ 6+3t)$。 圓心 $O$ 到切點 $P(-1, 6)$ 的距離即為半徑 $R$: $$R^2 = OP^2 = (4t)^2 + (3t)^2 = 25t^2$$ 又圓通過點 $Q(-2, 7)$,所以圓心 $O$ 到 $Q$ 的距離平方亦為 $R^2$: $$OQ^2 = R^2 \implies (h - (-2))^2 + (k - 7)^2 = 25t^2$$ 將 $h = 4t-1$ 且 $k = 3t+6$ 代入上式: $$(4t-1+2)^2 + (3t+6-7)^2 = 25t^2$$ $$(4t+1)^2 + (3t-1)^2 = 25t^2$$ $$16t^2 + 8t + 1 + 9t^2 - 6t + 1 = 25t^2$$ $$25t^2 + 2t + 2 = 25t^2 \implies 2t + 2 = 0 \implies t = -1$$ 將 $t = -1$ 代回圓心坐標與半徑: - 圓心 $O = (-1 - 4, \ 6 - 3) = (-5, \ 3)$。 - 半徑平方 $R^2 = 25(-1)^2 = 25$。 因此,此圓的方程式為: $$(x+5)^2 + (y-3)^2 = 25 \implies x^2 + 10x + 25 + y^2 - 6y + 9 = 25$$ $$x^2 + y^2 + 10x - 6y + 9 = 0$$ 與標準形式 $x^2 + y^2 + ax + by + c = 0$ 對照,可得: $$a = 10, \ b = -6, \ c = 9$$

題目來源:大學入學考試中心公開試題。

解析狀態:本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。