题目:已知椭圆方程为$\frac{x^{2}}{9} + \frac{y^{2}}{5} = 1$,圆心在点C(0,1)的圆与椭圆相切。求圆的方程。
已知椭圆方程为 \(\frac{x^2}{9} + \frac{y^2}{5} = 1\),圆心在点 \(C(0,1)\) 的圆与椭圆相切,我们可以通过以下步骤来求圆的方程:
1. 首先确定椭圆的半长轴和半短轴。椭圆的半长轴 \(a = 3\),半短轴 \(b = \sqrt{5}\)。
2. 由于圆与椭圆相切,圆的半径 \(radius\) 等于从圆心到椭圆上最近的点的距离,即圆心在椭圆上的投影点到圆心的距离。
3. 设圆的半径为 \(r\),由于圆心在 \(C(0,1)\),我们可以利用椭圆方程来求解这个半径。将圆心坐标代入椭圆方程,得到:
\[
\frac{0^2}{9} + \frac{(1 - r)^2}{5} = 1
\]
即:
\[
\frac{(1 - r)^2}{5} = 1
\]
解这个方程,得到:
\[
(1 - r)^2 = 5
\]
\[
1 - r = \pm \sqrt{5}
\]
\[
r = 1 \pm \sqrt{5}
\]
4. 由于半径 \(r\) 必须为正值,我们选择正号:
\[
r = 1 + \sqrt{5}
\]
5. 最后,我们可以得到圆的方程为:
\[
(x - 0)^2 + (y - 1)^2 = (1 + \sqrt{5})^2
\]
简化后得到:
\[
x^2 + (y - 1)^2 = 6 + 2\sqrt{5}
\]
因此,圆的方程是 \(x^2 + (y - 1)^2 = 6 + 2\sqrt{5}\)。
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