三个圆的圆心分别为 O1(−1,0)、O2(1,0)、O3(0,3),半径均为 r=1。
对选项 A:直线 l:y=kx+b 要与三个圆都有两个交点,需满足圆心到直线的距离均小于 1。即
k2+1∣−k+b∣<1,k2+1∣k+b∣<1,k2+1∣3k+b∣<1
当 k 很大时(如 k→+∞),第一个条件要求 ∣b−1∣<1+k21→1,第二个要求 ∣b+1∣<1,第三个要求 ∣3+kb∣<1(不满足当 k 很大时)。因此 k 不能取任意值,A 错误。
对选项 B:由对称性,C1 和 C2 关于 y 轴对称。要使 s1=s2,直线应关于 y 轴对称(即 k=0 或直线过原点)。结合 s1=s3 的条件,可分析出满足三条弦长相等的直线恰好 3 条,B 正确。
对选项 D:当 b=0 时,l:y=kx 过原点。弦长 si=2r2−di2,其中 di 为圆心到直线的距离。d1=k2+1∣−k∣=k2+1∣k∣,d2=k2+1∣k∣,d3=k2+1∣3k∣=k2+13∣k∣。
s1+s2+s3=41−k2+1k2+21−k2+13k2=k2+14+2k2+11−k2
对 ∣k∣<1 时有效。令 t=k2+1∈(1,2],分析最大值可得 D 正确。
答案是 B、D。