已知圆CC:(x+1)2+(y−1)2=1(x+1)^{2}+(y-1)^{2}=1与xx轴切于AA点,与yy轴切于BB点,设劣弧A^B \hat AB的中点为MM,则过点MM的圆CC的切线方程是()()
A. y=x+2−2y=x+2- \sqrt {2}
B. y=x+1−12y=x+1- \dfrac {1}{ \sqrt {2}}
C. y=x−2+2y=x-2+ \sqrt {2}
D. y=x+1−2y=x+1- \sqrt {2}

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完整解法

1. 确定圆 $C$ 的圆心坐标和半径,以及切点 $A$ 和 $B$ 的坐标

由圆的方程 (x+1)2+(y−1)2=1(x+1)^2+(y-1)^2=1 可知,圆心为 C(−1,1)C(-1, 1),半径 R=1R = 1。
圆 CC 与 xx 轴切于点 A(−1,0)A(-1, 0),与 yy 轴切于点 B(0,1)B(0, 1)。

2. 求出劣弧 $\hat{AB}$ 的中点 $M$ 的坐标

由于 A(−1,0)A(-1, 0),B(0,1)B(0, 1),且圆心为 C(−1,1)C(-1, 1),两半径对应的向量为 CA⃗=(0,−1)\vec{CA} = (0, -1),CB⃗=(1,0)\vec{CB} = (1, 0)。
劣弧 AB^\hat{AB} 的中点为 MM,由圆的对称性,向量 CM⃗\vec{CM} 位于 CA⃗\vec{CA} 与 CB⃗\vec{CB} 的角平分线上。
因为该角平分线方向对应的方向角为 −45∘-45^\circ,且 ∣CM⃗∣=R=1|\vec{CM}| = R = 1,
所以 CM⃗=(cos⁡(−45∘),sin⁡(−45∘))=(22,−22)\vec{CM} = (\cos(-45^\circ), \sin(-45^\circ)) = (\frac{\sqrt{2}}{2}, -\frac{\sqrt{2}}{2})。
故点 MM 的坐标为 xM=−1+22x_M = -1 + \frac{\sqrt{2}}{2},yM=1−22y_M = 1 - \frac{\sqrt{2}}{2},即 M(−1+22,1−22)M(-1+\frac{\sqrt{2}}{2}, 1-\frac{\sqrt{2}}{2})。

3. 确定切线的斜率

因为切线与半径 CMCM 垂直,
直线 CMCM 的斜率为 kCM=1−22−1−1+22−(−1)=−1k_{CM} = \frac{1-\frac{\sqrt{2}}{2}-1}{-1+\frac{\sqrt{2}}{2}-(-1)} = -1,
因此过点 MM 的切线的斜率为 k=−1kCM=1k = -\frac{1}{k_{CM}} = 1。

4. 求出切线方程并得出答案

由直线的点斜式方程,过点 M(−1+22,1−22)M(-1+\frac{\sqrt{2}}{2}, 1-\frac{\sqrt{2}}{2}) 且斜率为 11 的直线方程为:
y−(1−22)=1⋅[x−(−1+22)]y - (1-\frac{\sqrt{2}}{2}) = 1 \cdot [x - (-1+\frac{\sqrt{2}}{2})]
化简整理得:y=x+2−2y = x + 2 - \sqrt{2}。
对照选项,可知答案选 A。

答案

A

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