直线x+my+m=0被一圆x-1²+y-1²=9所截求形成的弦长最小值?请得出计算结果是多少最终结果?请得出答案
首先,我们需要确定直线和圆的交点坐标。将直线方程代入圆的方程,得到:
(x-1)² + (mx+m-1)² = 9
展开并整理,得到二次方程:
(m²+1)x² + (2m-2)x + (m²-2m-7) = 0
根据二次方程的性质,这个方程有两个根,即直线和圆的交点的横坐标。
设这两个根分别为 x1 和 x2,则根据 Vieta's formulas(韦达定理),有:
x1 + x2 = -(2m-2)/(m²+1) (1)
根据直线方程 x + my + m = 0,可以解出 y = -1/m - 1。将这个结果代入圆的方程,得到:
(x-1)² + (-1/m-2)² = 9
展开并整理,得到二次方程:
(m²+4)x² + (4-4/m)x + (1-4/m²) = 0
同样根据 Vieta's formulas,这个方程的两个根为 x3 和 x4,有:
x3 + x4 = -4+4/m / (m²+4) (2)
我们需要求出直线和圆的交点,也就是求解方程组 (1) 和 (2)。可以通过消元法解这个方程组,得到:
(x1, x2) = ((-2m+2)/(m²+1), (-2m-2)/(m²+1))
(x3, x4) = ((4-4/m)/(m²+4), (-4/m-4)/(m²+4))
接下来,我们需要计算这两个交点的纵坐标 y1 和 y2。将 x1 和 x2 代入直线方程,得到:
y1 = -1/m - 1
y2 = -1/m - 1
同样地,将 x3 和 x4 代入直线方程,得到:
y3 = -m(x3)+m
y4 = -m(x4)+m
接下来,我们可以计算这两个点的距离,即弦长。根据两点间距离公式,有:
d = sqrt((x1-x2)² + (y1-y2)²)
= sqrt(((-2m+2)/(m²+1) - (-2m-2)/(m²+1))² + (-1/m - 1 - (-1/m - 1))²)
= sqrt(16/(m⁴+2m²+1))
最终结果为弦长 d = sqrt(16/(m⁴+2m²+1))
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