已知圆$O: x^2+y^2=1$,$A$是圆$O$上的一动点,$B(2,0)$,若存在一个半径为$r$的圆与直线$AB$相切于点$B$,圆与圆$x^2+y^2=1$内切,则$r$的最小值为_______.
双圆内切结合椭圆,妙求半径最值
![图片[1]-25~26高三下·深圳二模·第14题-学孜孜](http://www.xuezizi.com/wp-content/uploads/2026/01/数学彼岸.jpg)
$\boldsymbol{\dfrac{6}{5}}$
如图,设所求圆的圆心为$P$,连接$PB$,$PO$,设点$P(x,y)$,
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由于$|OP|=4-r=4-|PB|$,则$|PB|+|PO|=4(>|OB|=2)$,
于是点$P$的轨迹是以$O,B$为焦点的椭圆,从而椭圆的中心为$(1,0)$,
于是设点$P$的轨迹方程为:$\dfrac{(x-1)^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1(a>b>0)$,
其中$\begin{cases}2a=4\2c=2\end{cases}$,则$b=\sqrt{3}$,椭圆方程为$\dfrac{(x-1)^2}{4}+\dfrac{y^2}{3}=1$.
由于直线$AB$始终与$x^2+y^2=1$有公共点$A$,不妨设$PB$的倾斜角为$\theta$,如图,$\theta>\dfrac{\pi}{2}$才能取到最小值.
当$\theta>\dfrac{\pi}{2}$时,由于直线$AB$与圆相切,即$AB\perp PB$,则$\theta-\dfrac{\pi}{2}=\angle OBA$.
设直线$BH$与圆$O$相切,由$OH=1$,$OB=2$,则$\theta-\dfrac{\pi}{2}=\angle OBA\le\angle OBH=\dfrac{\pi}{6}$,从而$\dfrac{\pi}{2}<\theta\le\dfrac{2\pi}{3}$.
由焦半径公式可知$r=|PB|=\dfrac{\dfrac{b^2}{a}}{1-e\cos\theta}$$\ge\dfrac{\dfrac{3}{2}}{1+\dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{2}}=\dfrac{6}{5}$.



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