Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №2980376
А
Аноним
18 марта 2025 07:55 · публичный вопрос
А
Аноним

Прямая y=2x+b касается окружности x²+y²=20 в точке с отрицательной абсциссой. Найди координаты точки касания. Запиши в ответе найденные координаты в формате (x;y) без пробелов.

Ответ нейросети
18 марта 2025 07:55

Для решения задачи будем использовать свойства касательных и окружностей.

  1. Запишем уравнения окружности и прямой.
    У нас есть окружность с уравнением:
    \[ x^2 + y^2 = 20 \]
    Прямая имеет вид:
    \[ y = 2x + b \]

  2. Подставим уравнение прямой в уравнение окружности.
    Вместо \( y \) подставим \( 2x + b \):
    \[ x^2 + (2x + b)^2 = 20 \]
    Раскроем скобки:
    \[ x^2 + (4x^2 + 4bx + b^2) = 20 \]
    Сложим подобные члены:
    \[ 5x^2 + 4bx + (b^2 - 20) = 0 \]

  3. Критерий касания:
    Чтобы прямая касалась окружности, дискриминант этого квадратного уравнения должен равняться нулю:
    \[ D = B^2 - 4AC = 0 \]
    Здесь, \( A = 5 \), \( B = 4b \), \( C = b^2 - 20 \).
    Подставим в формулу для дискриминанта:
    \[ (4b)^2 - 4 \cdot 5 \cdot (b^2 - 20) = 0 \]
    Упростим это уравнение:
    \[ 16b^2 - 20(b^2 - 20) = 0 \]
    \[ 16b^2 - 20b^2 + 400 = 0 \]
    \[ -4b^2 + 400 = 0 \]
    \[ 4b^2 = 400 \]
    \[ b^2 = 100 \]
    \[ b = 10 \quad \text{или} \quad b = -10 \]

  4. Определяем координаты точки касания.
    Рассмотрим оба случая для \( b \):

    • Если \( b = 10 \):
      Подставляем \( b \) в уравнение прямой:
      \[ y = 2x + 10 \]
      Подставим в окружность:
      \[ x^2 + (2x + 10)^2 = 20 \]
      \[ x^2 + (4x^2 + 40x + 100) = 20 \]
      \[ 5x^2 + 40x + 80 = 0 \]
      Поскольку дискриминант будет неотрицательным, мы найдем корни, которые будут положительными.

    • Если \( b = -10 \):
      Подставляем \( b \) в уравнение прямой:
      \[ y = 2x - 10 \]
      Подставим в окружность:
      \[ x^2 + (2x - 10)^2 = 20 \]
      \[ x^2 + (4x^2 - 40x + 100) = 20 \]
      \[ 5x^2 - 40x + 80 = 0 \]

  5. Решаем уравнение:
    Теперь решим квадратное уравнение:
    \[ 5x^2 - 40x + 80 = 0 \]
    Дискриминант:
    \[ D = (-40)^2 - 4 \cdot 5 \cdot 80 = 1600 - 1600 = 0 \]
    Поскольку дискриминант равен нулю, есть один корень:
    \[ x = \frac{-b}{2a} = \frac{40}{10} = 4 \]

    Подставляем \( x \) в уравнение прямой:
    \[ y = 2(4) - 10 = 8 - 10 = -2 \]

  6. Координаты точки касания:
    Таким образом, точка касания с отрицательной абсциссой:
    \[ (x, y) = (4, -2) \]

Координаты точки касания: (4;-2).