已知圆CC:x2+y2−4x−2y+3=0x^{2}+y^{2}-4x-2y+3=0,过原点的直线ll与圆CC相交于AA,BB两点,则当△ABC\triangle ABC的面积最大时,直线ll的方程为()(\quad)
A. y=0y=0或y=43xy=\dfrac{4}{3}x
B. y=2xy=2x或y=−12xy=-\dfrac{1}{2}x
C. x=0x=0或y=13xy=\dfrac{1}{3}x
D. y=34xy=\dfrac{3}{4}x

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完整解法

1. 将圆的方程配方化为标准方程,确定圆心坐标和半径

将圆 CC 的方程 x2+y2−4x−2y+3=0x^2+y^2-4x-2y+3=0 配方,得:
(x−2)2+(y−1)2=2(x-2)^2 + (y-1)^2 = 2
因此,圆心为 C(2,1)C(2, 1),半径为 R=2R = \sqrt{2}。

2. 分析 $\triangle ABC$ 的面积公式,求出使面积最大时圆心到直线 $l$ 的距离 $d$

设 ∠ACB=θ\angle ACB = \theta (0∘<θ≤180∘0^\circ < \theta \le 180^\circ)。
△ABC\triangle ABC 的面积为:
S=12R2sin⁡θ=12×2×sin⁡θ=sin⁡θS = \frac{1}{2} R^2 \sin\theta = \frac{1}{2} \times 2 \times \sin\theta = \sin\theta
当 sin⁡θ=1\sin\theta = 1(即 θ=90∘\theta = 90^\circ)时,△ABC\triangle ABC 的面积取得最大值 11。
此时 △ABC\triangle ABC 为等腰直角三角形,斜边长 AB=2R=2AB = \sqrt{2} R = 2。
圆心 CC 到直线 ll 的距离 dd 满足:
d=R2−(AB2)2=2−1=1d = \sqrt{R^2 - \left(\frac{AB}{2}\right)^2} = \sqrt{2 - 1} = 1

3. 设出过原点的直线方程,利用点到直线距离公式求出斜率并得出选项

直线 ll 过原点 (0,0)(0,0)。
当直线 ll 垂直于 xx 轴时,方程为 x=0x = 0,此时圆心 C(2,1)C(2,1) 到 x=0x=0 的距离为 2≠12 \neq 1,不合题意。
故可设直线 ll 的方程为 y=kxy = kx,即 kx−y=0kx - y = 0。
根据点到直线的距离公式:
d=∣2k−1∣k2+1=1d = \frac{|2k - 1|}{\sqrt{k^2 + 1}} = 1
两边平方展开整理得:
(2k−1)2=k2+1  ⟹  3k2−4k=0(2k - 1)^2 = k^2 + 1 \implies 3k^2 - 4k = 0
解得 k=0k = 0 或 k=43k = \dfrac{4}{3}。
因此,直线 ll 的方程为 y=0y = 0 或 y=43xy = \dfrac{4}{3}x。
对应选项 A。

答案

A

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