内容正文:
§8.1 直线与直线的方程
第八章 直线与圆、圆锥曲线
课程标准
1.在平面直角坐标系中,结合具体图形,探索确定直线位置的几
何要素.
2.理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握经过两点的直线斜率的
计算公式.
3.根据确定直线的几何要素,探索并掌握直线方程的几种形式(点
斜式、两点式及一般式等).
4.能用直线的方程解决一些简单的数学问题与实际问题.
CONTECT
内
容
索
引
01
教材梳理 强基固本
02
考点探究 精准突破
03
课 时 测 评
教材梳理 强基固本
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理清主干知识
1.直线的倾斜角、斜率及其关系
[0,π]
[0,n)
k=tanα
增大
增大
不存在
<
微提醒 (1)倾斜角从“形”的方面直观地描述了直线对x 轴正方向的倾斜程度.每条直线都有唯一确定的倾斜角.(2)如果y2=y1 且x2≠x1,则直线与x 轴平行或重合,斜率等于 ;如果y2≠y1 且x2=x1,则直线与x 轴垂直,倾斜角等于,斜率不存在.
微提醒 若k是直线l的斜率,则v=(1,k)是它的一个方向向量;若直线l的一个方向向量的坐标为(x,y),其中x≠0,则它的斜率k= .
2.直线的方向向量
设P1,P2是直线l上的两个不同的点,则向量 是直线l的方向向量.
3.直线方程的五种形式
名称 方程 适用范围
点斜式 _________________ 不含直线x=x0
斜截式 __________ 不含垂直于x轴的直线
两点式 _______________(x1≠x2,y1≠y2) 不含直线x=x1和直线y=y1
截距式 _________ 不含垂直于坐标轴和过原点的直线
一般式 _____________(其中A,B不全为0) 平面直角坐标系内的直线都适用
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
Ax+By+C=0
微提醒 在斜截式和截距式方程中截距和距离的不同之处:“截距”是直线与坐标轴交点的坐标值,它可正,可负,也可以是零,而“距离”是一个非负数.
记牢常用结论
识记几种特殊位置的直线方程
1.x 轴:y=0.
2.y 轴:x=0.
3.平行于x 轴的直线:y=b(b≠0).
4.平行于y 轴的直线:x=a(a≠0).
5.过原点且斜率存在的直线:y=kx.
练透教材典题
1.[多选题]下列结论正确的是
A.根据直线的倾斜角的大小不能确定直线的位置
B.若一条直线的倾斜角为α,则此直线的斜率为tan α
C.斜率相等的两直线的倾斜角不一定相等
D.截距可以为负值
√
√
2.(链接北师选择性必修一P5T3)已知三点A(-3,-1),B(0,2),C(m,4)在同一直线上,则实数m的值为________.
2
3.(链接北师选择性必修一P13T3)过点(3,-2)且在x轴、y轴上截距相等的直线方程为_____________________.
2x+3y=0或x+y=1
4.(用结论)(2024·上海模拟)直线y=1 的斜率是________.
直线y=1 的图象如图所示:
0
易知其倾斜角α=0,其斜率k=tan 0=0
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考点探究 精准突破
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考点一
直线的倾斜角与斜率
综合练
例1
√
√
(变条件)本例(2)直线l改为y=kx,若l与线段AB相交,则k的取值范围是_________________________.
变式探究
规律方法
1.斜率的求法
(1)定义法:若已知直线的倾斜角α或α的某种三角函数值,一般根据k=tan α求斜率.
(2)公式法:若已知直线上两点A(x1,y1),B(x2,y2),一般根据斜率公式k=
(x1≠x2)求斜率.
2.倾斜角及斜率取值范围的两种求法
(1)数形结合法:作出直线在平面直角坐标系中可能的位置,借助图形,结合正切函数的单调性确定.
(2)函数图象法:根据正切函数图象,由倾斜角范围求斜率范围,反之亦可.
对点练1.(1)(2024·山东枣庄月考)已知直线l:x+ycos θ+3=0(θ∈R),则直线l的倾斜角α的取值范围是
√
(2)直线l过点P(1,0),且与以A(2,1),B(0, )为端点的线段有公共点,则直线l斜率的取值范围为_____________________.
考点二
直线的方程
基础练
例2
(1)已知直线l的一个方向向量为n=(2,3),若l过点A(-4,3),则直线l的方程为
√
(2)[多选题]过点(-3,1)且在两坐标轴上的截距相等的直线的方程可能是
A.x+3y=0 B.x+y+2=0
C.x-y+2=0 D.x-3y=0
√
√
规律方法
求直线方程的两种方法
提醒:在求直线方程时,应选择适当的形式,并注意各种形式的适用条件,特别是对于点斜式、截距式方程,使用时应注意分类讨论.
√
设直线l的倾斜角为α,则tan α=k=2,直线l绕点M按逆时针方向旋转45°,所得直线的斜率k′=tan(α+45°)= =-3,又直线过点M(2,0),所以y=-3(x-2),即3x+y-6=0.故选D.
对点练2.(1)已知点M是直线l:2x-y-4=0与x轴的交点,将直线l绕点M按逆时针方向旋转45°,得到的直线方程是
A.x+y-3=0 B.x-3y-2=0
C.3x-y+6=0 D.3x+y-6=0
设P(x,y),Q(x0,y0),所以= (x-x0,y-y0)=(1,-3),所以x-x0=1,y-y0=-3,即x0=x-1,y0=y+3,则Q(x-1,y+3),由Q在直线l:x+2y+1=0上,故x-1+2(y+3)+1=0,化简得x+2y+6=0,即P的轨迹E为直线且与直线l平行,E上的点到l的距离d= ,故A,B,D错误,C正确.故选C.
√
考点三
直线方程的综合应用
多维练
例3
角度1 直线过定点问题
设直线2x+(k-3) y-2k+6=0过定点P,则点P的坐标为
A.(3,0) B.(0,2)
C.(0,3) D.(2,0)
√
直线方程可化为2x-3y+6+k(y-2)=0,当y=2时,x=0,所以直线过定点P(0,2).故选B.
例4
已知直线l过点M(2,1),且分别与x轴的正半轴,y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,当△AOB面积最小时,求直线l的方程.
角度2 与直线有关的最值问题
1.(变设问)在本例条件下,当|OA|+|OB|取最小值时,求直线l的方程.
变式探究
2.(变设问)本例中,当|MA|·|MB|取得最小值时,求直线l的方程.
角度3 由直线方程求参数值(范围)
例5
√
直线方程综合应用的类型及解题策略
1.直线过定点问题:常常把直线方程整理变为以参数为主元的方程,得到两个关于直线方程中的变量的方程组,求解得到定点坐标.
2.求解与直线方程有关的最值问题:先设出直线方程,建立目标函数,再利用基本不等式或函数求解最值.
3.求参数值或范围:注意点在直线上,则点的坐标适合直线的方程,再结合函数的单调性或基本不等式求解.
规律方法
对点练3.已知直线l:kx-y+1+2k=0(k∈R).
(1)证明:直线l过定点;
(2)若直线l不经过第四象限,求k的取值范围;
(3)若直线l交x轴负半轴于点A,交y轴正半轴于点B,△AOB的面积为S(O为坐标原点),求S的最小值并求此时直线l的方程.
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4.如果AB>0 且BC<0,那么直线Ax+By+C=0不经过
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
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5.已知点A(1,3),B(-2,-1).若直线l:y=k(x-4)+1与线段AB 恒相交,则k 的取值范围是
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6.(2024·吉林通化模拟)若直线kx-y+2k-1=0恒过点A,点A也在直线mx+ny+2=0上,其中m,n均为正数,则mn的最大值为
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7.[多选题]已知直线xsin α+ycos α+1=0(α∈R),则下列命题正确的是
A.直线的倾斜角是π-α
B.无论α 如何变化,直线不过原点
C.直线的斜率一定存在
D.当直线和两坐标轴都相交时,它和坐标轴围成的三角形的面积不小于1
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8.[多选题]若直线过点A(1,2),且在两坐标轴上截距的绝对值相等,则直线l的方程为
A.x-y+1=0 B.x+y-3=0
C.2x-y=0 D.x-y-1=0
√
当直线经过原点时,斜率为k= =2,所求的直线方程为y=2x,即2x-y=0;当直线不过原点时,设所求的直线方程为x±y=a,把点A(1,2)代入可得1-2=a或1+2=a,求得a=-1或a=3,故所求的直线方程为x-y+1=0或x+y-3=0.综上知,所求的直线方程为2x-y=0,x-y+1=0或x+y-3=0.故选ABC.
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9.[多选题]已知直线l过点P(3,2),且与直线l1:x+3y-9=0以及x轴围成一个底边在x轴上的等腰三角形,则下列结论正确的是
A.直线l的方程为x-3y+3=0 B.直线l与直线l1的倾斜角互补
C.直线l在y轴上的截距为1 D.这样的直线l有两条
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10.(新设问)(2024·福建南平模拟)对于任意实数λ,直线x+y-3+λ(x-2y)=0恒过定点A,且点B(1,0),则直线AB的一个方向向量为_____________
_________________.
(-1,-1)
(答案不唯一)
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12.(新设问)(2024·广东梅州模拟)直线l1:y=2x和l2:y=kx+1与x轴围成的三角形是等腰三角形,写出满足条件的k的两个可能取值:_________和
________________.
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14.如图,射线OA,OB分别与x轴正半轴成45°和30°角,过点P(1,0)作直线AB分别交OA,OB于A,B两点,当AB的中点C恰好落在直线y= x上时,则直线AB的方程是_________________________.
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15.(新情境)(2024·河北衡水模拟)1949年公布的《国旗制法说明》中就五星的位置规定:大五角星有一个角尖正向上方,四颗小五角星均各有一个角尖正对大五角星的中心点.有人发现,第三颗小星的姿态与大星相近.为便于研究,如图,以大星的中心点为原点,建立直角坐标系,OO1,OO2,OO3,OO4分别是大星中心点与四颗小星中心点的连接线,α≈16°,则第三颗小星的一条边AB所在直线的倾斜角约为
A.0°
B.1°
C.2°
D.3°
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16.[多选题](2024·广东广州二模)在平面直角坐标系中,已知正方形ABCD四边所在直线与x轴的交点分别为(0,0),(1,0),(2,0),(4,0),则正方形ABCD四边所在直线中过点(0,0)的直线的斜率可以是
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谢谢观看
本节到此结束
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因为A,B,C三点在同一直线上,所以kAB=kBC,即=,故m=2.
由题知,若在x轴,y轴上截距均为0,即直线过原点,又过(3,-2),则直线方程为y=-x,即2x+3y=0;若截距不为0,设在x轴,y轴上的截距为a,则直线方程为+=1,又直线过点(3,-2),则+=1,解得a=1,所以此时直线方程为x+y=1.
(1)已知两点A(-1,2),B(m,3),且m∈,则直线AB的倾斜角α的取值范围是
A. B. C.∪ D.
①当m=-1时,α=;②当m≠-1时,因为k=∈(-∞,- ]∪,所以α∈∪.综合①②知直线AB的倾斜角α的取值范围是.故选D.
(2)已知点A(1,3),B(-2,-1).若直线l:y=k(x-2)+1与线段AB相交,则k的取值范围是
A.k≥ B.k≤-2
C.k≥或k≤-2 D.-2≤k≤
直线l:y=k(x-2)+1经过定点P(2,1),因为kPA==-2,kPB==,又直线l:y=k(x-2)+1与线段AB相交,所以-2≤k≤.故选D.
∪[3,+∞)
直线l过定点P(0,0),因为kPA=3,kPB=,所以k≥3或k≤.
A.[0,π) B. C.[,] D.∪
法一:当cos θ=0时,α=;当cos θ≠0时,斜率k=-,因为cos θ∈
[-1,0)∪(0,1],所以k∈,所以α∈[,)∪(,].综上,α∈[,].故选C.
法二:当cos θ=0时,直线方程为x+3=0,此时直线的倾斜角为,排除B,D.因为x的系数为1,所以斜率k≠0,故倾斜角α≠0,排除A.故选C.
∪
如图,因为kAP==1,kBP==-,所以直线l的斜率k∈
(-∞,-]∪[1,+∞).
A.y-3=-(x+4) B.y+3=(x-4)
C.y-3=(x+4) D.y+3=-(x-4)
法一:因为直线l的一个方向向量为n=(2,3),所以直线l的斜率k=(3,2),故直线l的方程为y-3=(x+4).故选C.
法二:设P(x,y)是直线l上的任意一点(不同于A),则=(x+4,y-3),因为直线l的一个方向向量为n=(2,3),所以3(x+4)-2(y-3)=0,即直线l的方程为y-3=(x+4).故选C.
当截距均为0时,设直线的方程为y=kx,将点(-3,1)的坐标代入得k=-,此时直线的方程为x+3y=0;当截距均不为0时,设直线的方程为+=1,将点(-3,1)的坐标代入得a=-2,此时直线的方程为x+y+2=0.故选AB.
(2)(2024·九省适应性测试)已知Q为直线l:x+2y+1=0上的动点,点P满足=(1,-3),记P的轨迹为E,则
A.E是一个半径为的圆 B.E是一条与l相交的直线
C.E上的点到l的距离均为 D.E是两条平行直线
=
解:法一:设直线l的方程为y-1=k(x-2)(k<0),则A,B(0,1-2k),
S△AOB=(1-2k)· =[4+(-4k)+]≥×(4+4)=4,
当且仅当-4k=-,即k=-时等号成立.
故直线l的方程为y-1=-(x-2),即x+2y-4=0.
法二:设直线l:+=1,且a>0,b>0,因为直线l过点M(2,1),
所以+=1,则1=+≥2,故ab≥8,故S△AOB的最小值为×ab=×8=4,
当且仅当==时取等号,此时a=4,b=2,故直线l的方程为+=1,即x+2y-4=0.
当且仅当a=2+,b=1+时等号成立,
所以当|OA|+|OB|取最小值时,直线l的方程为x+y-2-=0.
解:设直线l:+=1,
则+=1,a>0,b>0,
所以|OA|+|OB|=a+b=(a+b)·=3++≥3+2,
当且仅当a=b=3时取等号,此时直线l的方程为x+y-3=0.
解:法一:设直线l的方程为y-1=k(x-2),则A,B(0,1-2k) (k<0).
所以|MA|·|MB|=·=2×=2≥4,当且仅当-k=-,即k=-1时取等号.此时直线l的方程为x+y-3=0.
法二:设直线l:+=1,则A(a,0),B(0,b),a>0,b>0,+=1.
所以|MA|·|MB|=||·||=-·=-(a-2,-1)·(-2,b-1)=2(a-2)+b-1=2a+b-5=(2a+b)-5=2≥4,
已知直线l:x-my+m=0上存在点M满足与A(-1,0),B(1,0)两点连线的斜率kMA与kMB之积为3,则实数m的取值范围是
A.[-,]
B.∪
C.∪且m≠±
D.
设M(x,y),由于kMA·kMB=3,得·=3,即y2=3x2-3(x≠±1).
联立得x2+x+6=0.当-3=0时,x=±1不合题意,故只需解得m≥或m≤-,且m≠±.故选C.
解:证明:直线l的方程可化为k(x+2)+(1-y)=0,令解得
所以无论k取何值,直线l总经过定点(-2,1).
解:由方程知,当k≠0时,直线在x轴上的截距为-,在y轴上的截距为1+2k,要使直线不经过第四象限,则必有解得k>0;
当k=0时,直线为y=1,符合题意.
故k的取值范围是[0,+∞).
解:由题意可知k≠0,再由l的方程,
得A,B(0,1+2k).
依题意得解得k>0.
因为S=·|OA|·|OB|=··|1+2k|=·=≥×(2×2+4)=4,当且仅当4k=,即k=时等号成立,所以Smin=4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
1.(2024·重庆校考)已知直线l的一个方向向量为p=,则直线l的倾斜角为
A. B.
C. D.
由题意可得:直线l的斜率k===tan,即直线l的倾斜角为.故选A.
2.若A(-2,3),B(3,-2),C 三点共线,则m等于
A. B.-
C.-2 D.2
因为A(-2,3),B(3,-2),所以kAB=-1.因为A,B,C 三点共线,所以kAB=kAC==-1,故m=.故选A.
3.(2024·浙江绍兴模拟)已知直线l 的斜率为,在y 轴上的截距为另一条直线x-2y-4=0 的斜率的倒数,则直线l 的方程为
A.y=x+2 B.y=x-2
C.y=x- D.y=-x-2
直线x-2y-4=0 的斜率为,所以直线l在y 轴上的截距为2,所以直线l的方程为y=x+2.故选A.
由AB>0 且BC<0,可得A,B 同号,B,C 异号,所以A,C 也是异号,令x=0,得y=->0;
令y=0,得x=->0,所以直线Ax+By+C=0 不经过第三象限.故选C.
A.k≥ B.k≤-
C.k≥ 或k≤- D.- ≤k≤
直线l:y=k(x-4)+1 经过定点P(x-4),因为kPA==-,kPB==,又直线l 与线段AB 恒相交,所以- ≤k≤.故选D.
A. B. C.1 D.2
因为kx-y+2k-1=0,则k(x+2)-(y+1)=0,令解得即直线kx-y+2k-1=0恒过点A(-2,-1).又因为点A也在直线mx+ny+2=0上,则-2m-n+2=0,可得2m+n=2,且m,n>0,则2m+n=2≥2,即0<mn≤,当且仅当2m=n=1时,等号成立.所以mn的最大值为.故选B.
根据直线倾斜角的范围为[0,π),而π-α∈R,所以A不正确;当x=y=0 时,xsin α+ycos α+1=1≠0,所以直线必不过原点,所以B正确;当α= 时,直线斜率不存在,所以C不正确;当直线和两坐标轴都相交时,它和坐标轴围成的三角形的面积为S=·=≥1,所以D正确.故选BD.
因为直线l与l1及x轴围成一个底边在x轴上的等腰三角形,所以l与l1的倾斜角互补,故B正确;由直线l1的斜率为-,知直线l的斜率为,可得直线l的方程为y-2=(x-3),即l的方程为x-3y+3=0,故A正确;令x=0,得y=1,所以直线l在y轴上的截距为1,故C正确;过点P(3,2)且斜率为的直线只有一条,故D错误.故选ABC.
由题意对于任意实数λ,直线x+y-3+λ(x-2y)=0,即所以即定点A的坐标为(2,1),所以直线AB的一个方向向量为=(-1,-1).
11.(2024·安徽滁州二模)在平面直角坐标系xOy中,将点A绕原点O逆时针旋转90°到点B,那么点B坐标为__________,若直线OB的倾斜角为α,则其斜率为__________.
-
设点A为角θ终边上一点,如图所示,|OA|=2.由三角函数的定义可知: sin θ=, cos θ=,则θ=k·360°+30°,(k∈Z),则直线OA的倾斜角为30°,将点A绕原点O逆时针旋转90°到点B,得直线OB的倾斜角为120°,且点B在120°角的终边上,由三角函数定义可得点B的坐标为(2cos 120°,2sin 120°),即B,且α=120°,则k=tan α=-.
-2
(答案不唯一)
令直线l1,l2的倾斜角分别为α,θ,则tan α=2,tan θ=k,
当围成的等腰三角形底边在x轴上时,θ=π-α,k=tan(π-α)
=-tan α=-2;当围成的等腰三角形底边在直线l2上时,α=
2θ,θ∈(0,),tan α=tan 2θ===2,整理得k2+
k-1=0,而k>0,解得k=;当围成的等腰三角形底边在直线l1上时,θ=2α,k=tan θ=tan 2α===-.所以k的可能取值为-2,或-,任填其中两个均可.
直线l:ax+y+3=0是过点A(0,-3)的直线系,斜率为-a,易知PQ,QA,l的斜率分别为:kPQ=,kAQ=,kl=-a.若l与PQ延长线相交,由图可知kPQ<kl<kAQ,解得-<a<-.
13.已知P(-3,2),Q(3,4)及直线ax+y+3=0.若沿的方向延长线段PQ与直线有交点(不含Q点),则a的取值范围是____________.
x-2y-3-=0
由题意可得kOA=tan 45°=1,kOB=tan(180°-30°)=-,所以直线lOA:y=x,lOB:y=-x.设A(m,m),B,所以AB的中点C.
由点C在直线y=x上,且A,P,B三点共线得解得m=,所以A(,.又P(1,0),所以kAB=kAP==,所以lAB:y=1(x-1),即直线AB的方程为x-2y-3-=0.
因为O,O3都为五角星的中心点,所以OO3平分第三颗小星的一个角,又五角星的内角为36°,可知∠BAO3=18°,过O3作x轴的平行线O3E,如图,则∠OO3E=α≈16°,所以直线AB的倾斜角约为18°-16°=2°.故选C.
A.2 B.
C. D.
由四个选项中的数均为正值,不妨设AB所在的直线过点(0,0),倾斜角为α,且α∈(0,),斜率为k.
①若CD所在的直线过点(1,0),如图①,可得|BC|=sin α,|CD|=2cos α,因为|BC|=|CD|,所以sin α=2cos α,则k=tan α=2;
②若CD所在的直线过点(2,0),如图②,可得|BC|=2sin α,|CD|=3cos α,
因为|BC|=|CD|,所以2sin α=3cos α,则k=tan α=;
③若CD所在的直线过点(4,0),如图③,可得|BC|=4sin α,|CD|=cos α,因为|BC|=|CD|,所以4sin α=cos α,则k=tan α=.
综上,k的值可能为2或或.故选ABD.
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