曲线y=2x+ln⁡xy=2x+\ln x在x=1x=1处的切线的倾斜角为αα,则cos⁡α+sin⁡α\cos α+\sin α的值为( )
A. 1010\dfrac{ \sqrt{10}}{10}
B. 105\dfrac{ \sqrt{10}}{5}
C. 31010\dfrac{3 \sqrt{10}}{10}
D. 2105\dfrac{2 \sqrt{10}}{5}

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完整解法

1. 求导函数并计算切点处的导数值以确定切线斜率

设 f(x)=2x+ln⁡xf(x) = 2x + \ln x,对 f(x)f(x) 求导数得:
f′(x)=2+1xf'(x) = 2 + \frac{1}{x}
将 x=1x=1 代入,求得切点处的导数值,即切线斜率 kk:
k=f′(1)=2+11=3k = f'(1) = 2 + \frac{1}{1} = 3

2. 根据斜率与倾斜角的关系确定斜率的正切值

因为曲线在 x=1x=1 处的切线倾斜角为 α\alpha,所以有:
tan⁡α=k=3\tan \alpha = k = 3
又因为 tan⁡α=3>0\tan \alpha = 3 > 0,倾斜角 α∈[0,π)\alpha \in [0, \pi),所以 α\alpha 为锐角,即 α∈(0,π2)\alpha \in \left(0, \frac{\pi}{2}\right),因此 sin⁡α>0,cos⁡α>0\sin \alpha > 0, \cos \alpha > 0。

3. 利用同角三角函数的基本关系求出目标表达式的值

由 tan⁡α=sin⁡αcos⁡α=3\tan \alpha = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = 3,可得 sin⁡α=3cos⁡α\sin \alpha = 3\cos \alpha。
代入同角三角函数平方关系式 sin⁡2α+cos⁡2α=1\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1,得:
(3cos⁡α)2+cos⁡2α=1  ⟹  10cos⁡2α=1(3\cos \alpha)^2 + \cos^2 \alpha = 1 \implies 10\cos^2 \alpha = 1
因为 cos⁡α>0\cos \alpha > 0,所以:
cos⁡α=110=1010\cos \alpha = \frac{1}{\sqrt{10}} = \frac{\sqrt{10}}{10}
从而得到:
sin⁡α=3cos⁡α=31010\sin \alpha = 3\cos \alpha = \frac{3\sqrt{10}}{10}
所以:
cos⁡α+sin⁡α=1010+31010=41010=2105\cos \alpha + \sin \alpha = \frac{\sqrt{10}}{10} + \frac{3\sqrt{10}}{10} = \frac{4\sqrt{10}}{10} = \frac{2\sqrt{10}}{5}
故正确答案为 D。

答案

D

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