Question

在矩形ABCD中，以DA所在直線為x軸，以DA中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系．已知點(diǎn)B的坐標(biāo)為（3，2），E、F為AD的兩個三等分點(diǎn)，AC和BF交于點(diǎn)G，△BEG的外接圓為⊙H．
（1）求證：EG⊥BF；
（2）求⊙H的方程；
（3）設(shè)點(diǎn)P（0，b），過點(diǎn)P作直線與⊙H交于M，N兩點(diǎn)，若點(diǎn)M恰好是線段PN的中點(diǎn)，求實(shí)數(shù)b的取值范圍．

Answer 1

（1）證明：由題意，A（3，0），B（3，2），C（-3，2），F(xiàn)（-1，0）．
所以直線AC和直線BF的方程分別為：x+3y-3=0，x-2y+1=0，
由

x+3y-3=0 x-2y+1=0

解得

x= 3 5 y= 4 5

所以G點(diǎn)的坐標(biāo)為（

3

5

，

4

5

）．
所以k_EG=-2，kBF=

1

2

，
因?yàn)閗_EG•k_BF=-1，所以EG⊥BF，
（2）⊙H的圓心為BE中點(diǎn)H（2，1），半徑為BH=

2

，
所以⊙H方程為（x-2）²+（y-1）²=2．
（3）設(shè)M點(diǎn)的坐標(biāo)為（x₀，y₀），則N點(diǎn)的坐標(biāo)為（2x₀，2y₀-b），
因?yàn)辄c(diǎn)M，N均在⊙H上，所以

(x0-2)2+(y0-1)2=2① (2x0-2)2+(2y0-b-1)2=2②

由②-①×4，得8x₀+4（1-b）y₀+b²+2b-9=0，
所以點(diǎn)M（x₀，y₀）在直線8x+4（1-b）y+b²+2b-9=0，
又因?yàn)辄c(diǎn)M（x₀，y₀）在⊙H上，
所以圓心H（2，1）到直線8x+4（1-b）y+b²+2b-9=0的距離

|16+4(1-b)+b2+2b-9|

64+16(1-b)2

≤

2

，
即|（b-1）²+10|≤4

8+2(b-1)2

，
整理，得（b-1）⁴-12（b-1）²-28≤0，即[（b-1）²+2][（b-1）²-14]≤0，
所以1-

14

≤b≤1+

14

，故b的取值范圍為[1-

14

，1+

14

]．