Question

已知圆C经过点P₁（1，0），P₂（1，2），P₃（2，1），斜率为k且经过原点的直线l与圆C交于M、N两点．点G为弦MN的中点．
（Ⅰ）求圆C的方程
（Ⅱ）当取得最大值时，求直线l的方程．

Answer

（I）设椭圆的一般式方程：x2+y2+Dx+Ey+F=0，将P1、P2、P3的坐标代入解出D=-2，E=-2且F=1，即可得到圆C的一般式方程，再化成标准形式即可；
（II）设直线l方程为y=kx，与圆C消去y得关于x的一元二次方程，利用根与系数的关系化简算出点G（，），结合算出，再用基本不等式求最值即可得到当k=1时，取得最大值，此时直线l的方程为y=x．
【解析】
（Ⅰ）设圆C的方程：x2+y2+Dx+Ey+F=0（D2+E2-4F＞0）（1分）
则，解得
∴圆C的方程x2+y2-2x-2y+1=0，化成标准形式得（x-1）2+（y-1）2=（15分）
（Ⅱ）设直线l：y=kx，M（x1，y1），N（x2，y2），G（x，y）
由，消y得（1+k2）x2-2（k+1）x+1=0（7分）
由题意得△=4（1+k）2-4（1+k2）＞0，解出k＞0（8分）
，即
∴点
又∵（9分）
∴
∵≤，∴≤2（13分）
因此，可得当即k=1时，取得最大值是2（13分）
此时直线l的方程为y=x（14分）