光线l过点P(1,-1),经y轴反射后与圆C:(x-4)2+(y-4)2=1相切,求光线l所在的直线方程.

问题描述:

光线l过点P(1,-1),经y轴反射后与圆C:(x-4)2+(y-4)2=1相切,求光线l所在的直线方程.

由圆C:(x-4)2+(y-4)2=1,得到圆心C(4,4),半径r=1,
设光线l与y轴的交点(即反射点)为Q,点P关于y轴的对称点为P′(-1,-1),
由光学知识可知直线P′Q为反射线所在的直线,且为圆C的切线,…(2分)
设P′Q的方程为y+1=k(x+1),即kx-y+k-1=0,…(4分)
∵直线P′Q与圆C相切,
∴圆心C(4,4)到直线P′Q的距离等于半径长,即

|4k−4+k−1|
k2+1
=1,
解得:k=
4
3
或k=
3
4
,…(8分)
由光线l与直线P′Q关于y轴对称可得:光线l的斜率为-
4
3
或-
3
4
,…(10分)
∴光线l所在的直线方程为y+1=-
4
3
(x-1)或y+1=-
3
4
(x-1),即4x+3y-1=0或3x+4y+1=0.…(12分)