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这是一道关于直线与圆相交弦长的问题。题目给出b是a和c的等差中项,这意味着2b等于a加c。我们需要找到直线ax加by加c等于0与圆x平方加y平方加4y减1等于0的交点弦长AB的最小值。首先理解等差中项条件,它将为我们简化直线方程提供关键信息。
现在我们将圆的一般方程转换为标准形式。对于方程x平方加y平方加4y减1等于0,我们使用配方法。首先移项得到x平方加y平方加4y等于1,然后对y项配方,加上4得到x平方加括号y加2括号平方等于5。这就是圆的标准形式,圆心为原点0逗号负2,半径为根号5。
利用等差中项条件2b等于a加c,我们可以将直线方程进行变形。将c等于2b减a代入原方程ax加by加c等于0,得到ax加by加括号2b减a括号等于0。整理后得到a括号x减1括号加b括号y加2括号等于0。这个方程揭示了一个重要性质:无论a和b取什么值,直线都恒过定点括号1逗号负2括号。
现在推导弦长公式。当直线与圆相交于A、B两点时,弦长AB等于2倍根号r平方减d平方,其中r是圆的半径根号5,d是圆心到直线的距离。根据几何关系,圆心、弦的中点和弦的端点构成直角三角形。要使弦长AB最小,需要使圆心到直线的距离d最大。
这是一道关于直线与圆相交的几何问题。题目给出b是a和c的等差中项,即2b等于a加c。圆的方程可以化为标准形式:x平方加括号y加2括号平方等于5,圆心为原点0负2,半径为根号5。
利用等差中项条件2b等于a加c,可以得到c等于2b减a。将这个关系代入直线方程ax加by加c等于0,得到a括号x减1括号加b括号y加2括号等于0。这表明直线恒过定点括号1逗号负2括号。
我们来分析定点和圆心的位置关系。定点为括号1逗号负2括号,圆心为括号0逗号负2括号。它们之间的距离为1,而圆的半径为根号5约等于2点24。由于距离小于半径,所以定点在圆内。
根据弦长公式,弦长AB等于2倍根号r平方减d平方,其中r是圆的半径根号5,d是圆心到直线的距离。要使弦长AB最小,需要距离d最大。代入半径值,得到弦长AB等于2倍根号5减d平方。
现在计算圆心到直线的距离。对于直线a括号x减1括号加b括号y加2括号等于0,圆心括号0逗号负2括号到直线的距离为a的绝对值除以根号a平方加b平方。通过几何分析,当直线垂直于圆心与定点的连线时,距离达到最大值1。此时弦长AB的最小值为2倍根号5减1等于4,答案是C。