已知圆A:x2+y2+2x+2y-2=0,若圆B平分圆A的周长,且圆B的圆心在直线l:y=2x上,求满足上述条件的半径最小的圆B的方程.

问题描述:

已知圆A:x2+y2+2x+2y-2=0,若圆B平分圆A的周长,且圆B的圆心在直线l:y=2x上,求满足上述条件的半径最小的圆B的方程.

设圆B的半径为r,∵圆B的圆心在直线l:y=2x上,∴圆B的圆心可设为B(t,2t);
圆A的方程变成:(x+1)2+(y+1)2=4,圆心A(-1,-1),设圆A,圆B交于C,D两点,∵圆B平分圆A的周长,∴圆心A在CD上,如下图所示:
连接BA,BC,则△ABC是直角三角形,|BC|=r,|AC|=2;
∴(t+1)2+(2t+1)2+4=r2,整理得:r2=5t2+6t+6=5(t+

3
5
)2+
21
5

t=−
3
5
时,r2最小,r最小
,此时圆心B(−
3
5
,−
6
5
)
,半径r=
21
5

∴圆B的方程为(x+
3
5
)2+(y+
6
5
)2
21
5