Question

如圖所示，⊙O的直徑的長是關(guān)于x的二次方程x²+2（k-2）x+k=0（k是整數(shù)）的最大整數(shù)根． P是⊙O外一點(diǎn)，過點(diǎn)P作⊙O的切線PA和割線PBC，其中A為切點(diǎn)，點(diǎn)B，C是直線PBC與⊙O的交點(diǎn)．若PA，PB，PC的長都是正整數(shù)，且PB的長不是合數(shù)，求PA²+PB²+PC²的值．

Answer 1

分析：設(shè)方程x²+2（k-2）x+k=0的兩個(gè)根為x₁，x₂，x₁≤x₂，x₁，x₂都是整數(shù)，因?yàn)锽C=PC-PB為正整數(shù)，所以BC=1，2，3或4，討論BC的值即可求得PA²+PB²+PC²的值，即可解題．

解答：解：
設(shè)方程x²+2（k-2）x+k=0的兩個(gè)根
為x₁，x₂，x₁≤x₂．由根與系數(shù)的關(guān)系得x₁+x₂=4-2k，①x₁x₂=k．②
由題設(shè)及①知，x₁，x₂都是整數(shù)．從①，②消去k，得2x₁x₂+x₁+x₂=4，（2x₁+1）（2x₂+1）=9．
由上式知，x₂≤4，且當(dāng)k=0時(shí)，x₂=4，故最大的整數(shù)根為4．
于是⊙O的直徑為4，所以BC≤4．
因?yàn)锽C=PC-PB為正整數(shù)，所以BC=1，2，3或4．
連接AB，AC，因?yàn)椤螾AB=∠PCA，所以△PAB∽△PCA，

PA

PB

=

PC

PA

．
故PA²=PB（PB+BC）③
（1）當(dāng)BC=1時(shí)，由③得，PA²=PB²+PB，于是PB²＜PA²＜（PB+1）²，矛盾！
（2）當(dāng)BC=2時(shí)，由③得，PA²=PB²+2PB，于是PB²＜PA²＜（PB+1）²，矛盾！
（3）當(dāng)BC=3時(shí)，由③得，PA²=PB²+3PB，于是（PA-PB）（PA+PB）=3PB，
由于PB不是合數(shù)，結(jié)合PA-PB＜PA+PB，
故只可能

PA-PB=1 PA+PB=3PB

，

PA-PB=3 PA+PB=PB

，

PA-PB=PB PA+PB=3

，
解得

PA=2 PB=1.

此時(shí)PA²+PB²+PC²=21．
（4）當(dāng)BC=4，由③得，PA²=PB²+4PB，于是（PB+1）²＜PB²+4PB=PA²＜（PB+2）²，矛盾．
綜上所述PA²+PB²+PC²=21．

點(diǎn)評：本題考查了一元二次方程的求解，考查了分類討論思想，本題中討論BC的值并求PA²+PB²+PC²是解題的關(guān)鍵．