공통수학2원의 방정식AI발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

중심이 x축 위에 있는 원 찾기

문제

두 원 x2+y22x4y+1=0x ^{2} + y ^{2} - 2 x - 4 y + 1 = 0, x2+y24x2y+1=0x ^{2} + y ^{2} - 4 x - 2 y + 1 = 0의 두 교점을 지나는 원 중에서 중심이 xx축 위에 있는 원의 반지름의 길이를 rr라 할 때, r2r ^{2}의 값을 구하시오. [3점]

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8

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해설

두 원의 교점을 지나는 원의 방정식은 (x2+y22x4y+1)+k(x2+y24x2y+1)=0\left( x ^{2} + y ^{2} - 2 x - 4 y + 1 \right) + k \left( x ^{2} + y ^{2} - 4 x - 2 y + 1 \right) = 0 (단, k1k \ne - 1) 정리하면 (1+k)(x2+y2)(2+4k)x(4+2k)y+(1+k)=0\left( 1 + k \right) \left( x ^{2} + y ^{2} \right) - \left( 2 + 4 k \right) x - \left( 4 + 2 k \right) y + \left( 1 + k \right) = 0 이 원의 중심의 yy좌표는 4+2k2(1+k)\displaystyle \frac{4 + 2 k}{2 \left( 1 + k \right)} 중심이 xx축 위에 있으므로 이 값이 00이어야 한다. 4+2k=04 + 2 k = 0에서 k=2k = - 2 k=2k = - 2를 대입하여 정리하면 x2y2+6x1=0- x ^{2} - y ^{2} + 6 x - 1 = 0, 즉 x2+y26x+1=0x ^{2} + y ^{2} - 6 x + 1 = 0 (x3)2+y2=8\left( x - 3 \right) ^{2} + y ^{2} = 8 따라서 r2=8r ^{2} = 8

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