Cho họ đường cong :
(Cm) : x²+y²–2mx–2(m+1)y+2m–1=0
a, chứng minh rằng với mọi m luôn có (Cm) là phương trình của một đường tròn
b, tìm tập hợp tâm các đường tròn (Cm)
c, tìm đường tròn có bán kính nhỏ nhất trong họ (Cm)
d,tìm các điểm cố định mà mọi đường tròn của họ (Cm) đều đi qua
e, chứng minh rằng (Cm) luôn cắt Oy tại 2 điểm phân biệt
Giải thích các bước giải:
a.Ta có :
$x^2+y^2-2mx-2(m+1)y+2m-1=0$
$\to (x^2-2mx+m^2)+(y^2-2(m+1)y+(m+1)^2) =m^2+(m+1)^2-2m+1$
$\to(x-m)^2+(y-m-1)^2=2m^2+2$
Vì $2m^2+2>0\quad\forall m$
$\to (Cm)$ là phương trình đường tròn với mọi m
b.Từ câu a $\to I(m,m+1)$ là tâm của đường tròn
$\to x_I-y_I=-1\to x_I-y_I+1=0$
$\to I\in x-y+1=0\to $Tập hợp tâm đường tròn (Cm) là đường thẳng $x-y+1=0$
c.Từ câu a$\to R^2=2m^2+2\ge 2\to R\sqrt{2}$
$\to$Đường tròn có bán kính nhỏ nhất khi $R=\sqrt{2}\to m=0$
$\to (C): x^2+(y-1)^2=2$
d.Ta có :
$x^2+y^2-2mx-2(m+1)y+2m-1=0$
$\to (x^2+y^2-2y-1)-2m(x+y-1)=0$
$\to$ (Cm) luôn đi qua các điểm thỏa mãn
$\begin{cases}x^2+y^2-2y-1=0\\ x+y-1=0\end{cases}$
$\to\begin{cases}(1-y)^2+y^2-2y-1=0\\ x=1-y\end{cases}$
$\to\begin{cases}2y^2-4y=0\\ x=1-y\end{cases}$
$\to\begin{cases}2y(y-2)=0\\ x=1-y\end{cases}$
$\to\begin{cases}y=0, x=1\\ y=2,x=-1\end{cases}$
$\to (1,0), (-1,2)$ là điểm cố định mà mọi đường tròn (Cm) đều đi qua
e.Ta có phương trình giao điểm của Oy và (Cm) là :
$0^2+y^2-2m\cdot0-2(m+1)y+2m-1=0(*)$
$\to y^2-2(m+1)y+2m-1=0$
$\to\Delta’=(m+1)^2-(2m-1)=m^2+2>0$
$\to (*)$ luôn có 2 nghiệm với mọi m
$\to (Cm)\cap (Oy) $ tại 2 điểm phân biệt với mọi m