内容正文:
2.2 直线及其方程
2.2.1 直线的倾斜角与斜率
[素养目标] 1.理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线的斜率公式,重点培养数学抽象核心素养. 2.理解直线的方向向量,法向量的概念,掌握它们与斜率的关系,提升数学抽象、数学运算核心素养.
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知识点一
直线的倾斜角与斜率
1.直线的倾斜角
(1)定义:一般地,给定平面直角坐标系中的一条直线,如果这条直线与x轴相交,将x轴绕着它们的交点按_______________旋转到与直线______时所转的____________记为θ,则称θ为这条直线的倾斜角;如果这条直线与x轴平行或重合,则规定这条直线的倾斜角为______,倾斜角的取值范围是_____________________.
逆时针方向
重合
最小正角
0°
0°~180°
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(2)性质:一般地,如果A(x1,y1),B(x2,y2)是直线l上两个不同的点,直线l的倾斜角为θ,则
①当y1=y2时(此时必有x1≠x2),θ=______;
②当x1=x2时(此时必有y1≠y2),θ=_________;
③当x1≠x2且y1≠y2时,tan θ=______.
0°
90°
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2.直线的斜率
(1)定义:一般地,如果直线l的倾斜角为θ,则当θ≠90°时,称__________________为直线l的斜率;当θ=90°时,称直线l的斜率_________.
(2)若A(x1,y1),B(x2,y2)是直线l上两个不同的点,则当x1≠x2时,直线l的斜率为k=
_______;当x1=x2时,直线l的斜率_________.
k=tan θ
不存在
不存在
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斜率与倾斜角的关系
[点睛]
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提醒:k的增减性与θ的关系可借助正切函数y=tan θ的性质进行记忆.
直线 与x轴平行 由左向右上升 与y轴平行 由左向右下降
k的
范围 k=0 k>0 k不存在 k<0
k的增
减性 随θ的增大而增大 随θ的增大而增大
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知识点二
线的方向向量
1.直线的方向向量
定义:一般地,如果表示非零向量a的有向线段所在的直线与直线l_______________,则称向量a为直线l的一个方向向量,记作______.
2.直线l的方向向量的性质
(1)如果a为直线l的一个方向向量,那么对于任意的实数λ≠0,向量λa都是l的一个方向向量,而且直线l的任意两个方向向量一定______;
平行或重合
a∥l
共线
(x2-x1,y2-y1)
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3.直线的方向向量与直线的斜率的关系
一般地,如果已知a=(u,v)为直线l的一个方向向量,则:
(1)当u=0时,显然直线l的斜率不存在,倾斜角为_________;
(2)当u≠0时,直线l的斜率是存在的,而且此时(1,k)与a=(u,v)都是直线l的一个方向向量,由直线的任意两个方向向量共线可知1×v=k×u,从而k=___,因此可知倾斜角满足tan θ=___.
90°
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直线的法向量
1.直线的法向量
定义:一般地,如果表示非零向量ν的有向线段所在直线与直线l______,则称向量ν为直线l的一个法向量,记作ν⊥l.
2.一条直线的方向向量与法向量____________.特别地,当x0与y0不全为0时,因为向量(x0,y0)与(y0,-x0)是互相垂直的,所以,如果其中一个为直线l的一个方向向量,则另一个一定是直线l的一个_________.
知识点3
垂直
互相垂直
法向量
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1.任意一条直线的方向向量和法向量都有无数个.
2.若直线的方向向量a=(u,v),法向量ν=(x,y),则
(1)ux+vy=0;
(2)ν=λ(-v,u),λ≠0.
[点睛]
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1.思维辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)直线的倾斜角α的取值范围是[0°,180°].( )
(2)直线的倾斜角越大,其斜率也越大.( )
(3)若直线的斜率k=tan θ,则θ一定为该直线的倾斜角.( )
(4)两条直线的倾斜角相等,它们的斜