内容正文:
新知预览1 一次函数的图象与直线的方程及
直线的倾斜角、斜率及其关系
★[学习目标] 1.理解一次函数的图象与直线方程的关系.2.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.3.理解直线的倾斜角和斜率的概念,理解直线的方向向量与
直线的倾斜角、斜率的关系,掌握过两点的直线斜率的计算公式.
知识梳理———自学教材,素养奠基
1.一次函数的图象与直线的方程
一般地,一次函数y=kx+b(k≠0)的图象
是一条直线,它是以满足y=kx+b的每一
对x,y的值为坐标的点构成的.同时函数解
析式y=kx+b可以看作二元一次方程.
2.直线的确定及直线的倾斜角
(1)直线的确定:在平面直角坐标系中,确定
直线位置的几何条件是:已知直线上的
和这条直线的 .
(2)直线的倾斜角:
①定义:在平面直角坐标系中,对于一条与
x轴相交的直线l,把 按
方向绕着交点旋转到和直线l
首次重合时所成的角,称为直线l的倾斜
角,通常倾斜角用α表示.当直线l与x 轴
平行或重合时,规定它的倾斜角为0.
②范围: .
3.直线的斜率
在直线l上任取两个不同的点P1(x1,y1),
P2(x2,y2)记Δx=x2-x1(Δx≠0),Δy=y2
-y1,则k=
Δy
Δx
的大小与两点P1,P2 在直
线上的位置无关,称k=y2
-y1
x2-x1
(其中x1≠
x2)为经过不同两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)
的直线l的斜率.常用斜率来表示直线的倾
斜程度.
4.直线的斜率与倾斜角、方向向量的关系
(1)倾斜角不是π2
的直线,它的斜率k和它
的倾斜角α满足k=tanα 其中α≠π2
æ
è
ç
ö
ø
÷;
(2)在直线l上任取两个不同的点P1(x1,
y1),P2(x2,y2),则有关系k=
y2-y1
x2-x1
=
tanα(其中x1≠x2);
(3)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=yx.
5.斜率与倾斜角的对应关系
图示
倾斜角
(范围)
α=0 0<α<π2 α=
π
2
π
2<α<π
斜率
(范围)
k=0 k>0 不存在 k<0
k的增
减情况
k随α的增
大而增大
k随α的增
大而增大
96
典例探究———探究学习,素养形成
◆[题型一] 直线的倾斜角
设直线l过坐标原点,它的倾斜角为α,
如果将l绕坐标原点按逆时针方向旋转
45°,得到直线l1,那么l1 的倾斜角为( )
A.α+45°
B.α-135°
C.135°-α
D.当0°≤α<135°时,倾斜角为α+45°;当
135°≤α<180°时,倾斜角为α-135°
[解析] D [根据题意,画 出 图 形,如 图
所示:
因为0°≤α<180°,显然 A,B,C 未分类讨
论,均不全面,不合题意,通过画图可知:
当0°≤α<135°时,l1 的倾斜角为α+45°;
当135°≤α<180°时,l1 的倾斜角为45°+α
-180°=α-135°.故选 D.]
求直线的倾斜角的关注点
(1)求直线的倾斜角主要根据定义来求,其关
键是根据题意画出图形,找准倾斜角,有
时要根据情况分类讨论.
(2)结合图形求角时,应注意平面几何知识的
应用,如 三 角 形 内 角 和 定 理 及 其 有 关
推论.
[变式训练]
1.图中α能表示直线l的倾斜角的是 ( )
◆[题型二] 直线斜率的计算
经过下列两点的直线的斜率是否存在?
如果存在,求其斜率,并确定直线的倾斜
角α.
(1)A(2,3),B(4,5);
(2)C(-2,3),D(2,-1);
(3)P(-3,1),Q(-3,10).
[解] (1)存在,直线AB 的斜率kAB=
5-3
4-2
=1,
即tanα=1,又0°≤α<180°,所以倾斜角α
=45°.
(2)存在.直线CD 的斜率kCD=
-1-3
2-(-2)
=-1,
即tanα=-1,又0°≤α<180°,
所以倾斜角α=135°.
(3)不存在.因为xP=xQ=-3,
所 以 直 线 PQ 的 斜 率 不 存 在,倾 斜 角 α
=90°.
应用斜率公式求斜率应注意的
问题
(1)运用公式的前提条件是“x1≠x2”,即直线
不与x 轴垂直,因为当直线与x 轴垂直
时,斜率是不存在的.
(2)斜率公式与两点P1,P2 的先后顺序无关,
也就是说公式中的x1 与x2,y1 与y2 可
以同时交换位置.
[变式训练]
2.经过两点A(-1,3),B(2,4 3)的直线的
斜率为 ,倾斜角为 .
07
◆[题型三] 直线的倾斜角及斜率的应用
若经过两点A(2,1),B(1,m2)的直线l的
倾斜角为锐角,则m的取值范围是 ( )
A.(-∞,1) B.(-1,+∞)
C.(-1,1) D.(-∞,-1)∪(1,+∞)
[解析] C [因为直线l的倾斜角为锐角,
所以斜率k=m
2-1
1-2>0
,所以-1<m<1.]
解与斜率、倾斜角有关的参数问
题时应牢记斜率公式.
[变式训练]
3.直线l过点P(1,0),且与以A(2,1),B(0,
3)为端点的线段有公共点,求直线l的斜
率的范围和倾斜角的范围.
检测评价———诊断落实,素养达标
一、选择题
1.直线x=1的倾斜角和斜率分别是 ( )
A.45°,1 B.135°,-1
C.90°,不存在 D.180°,不存在
2.过两点A(4,y),B(2,-3)的直线的倾斜角
为45°,则y= ( )
A.- 32 B.
3
2
C.-1 D.1
3.直线l经过第二、四象限,则直线l的倾斜角
的范围是 ( )
A.0°≤α<90° B.90°≤α<180°
C.90°<α<180° D.0°<α<180°
4.若直线的倾斜角为60°,则直线的斜率为
( )
A.3 B.- 3 C.33 D.-
3
3
5.已知A(2,3),B(-3,-2),若直线l过点
P(1,1)与线段AB 有公共点,则直线l的斜
率的取值范围是 ( )
A.k≥34 B.
3
4≤k≤2
C.k≤34
或k≥2 D.k≤2
6.(多选)下列说法中,正确的是 ( )
A.直线的倾斜角为α,则此直线的斜率为
tanα
B.一条直线的倾斜角为-30°
C.若直线的倾斜角为α,则sinα≥0
D.任意直线都有倾斜角α,且α≠90°时,斜
率为tanα
7.(多选)直线l1 的倾斜角为α,l1⊥l2,则直线
l2 的倾斜角可能为 ( )
A.90°-α B.90°+α
C.|90°-α| D.180°-α
二、填空题
8.经过A(2,0),B(0,-1)两点的直线的方向
向量为(1,k).则k= .
9.已知三点A(-3,-1),B(0,2),C(m,4)在
同一条直线上,则实数m 的值为 .
10.已知O(O为坐标原点)是等腰直角三角形
OAB 的 直 角 顶 点,点 A 在 第 一 象 限,
∠AOy=15°,则 斜 边 AB 的 斜 率 为
.
17
三、解答题
11.求经过下列两点的直线的斜率,并判断其
倾斜角是锐角、直角还是钝角.
(1)(-3,5),(0,2);
(2)(4,4),(4,5);
(3)(m,2 3m+3),(2m-1,3 3m)(m≠1).
12.已知A(m,-m+3),B(2,m-1),C(-1,4),
直线AC的斜率等于直线BC的斜率的3倍,
求m的值.
27
在直角三角形EBG 中,BG=OM=5,EB= EG2+BG2=
( 39)2+52=8,
又因为EF=AB-5-5=25-5-5=15,
所有棱长之和为2×25+2×10+15+4×8=117m.]
10.解析:当m⊥α,m⊥n时,有n∥α或n⊂α,∴当n⊥β时,α⊥β,即
①③④⇒②.或当α⊥β,m⊥α时,有m∥β或m⊂β,∴当n⊥β
时m⊥n,即②③④⇒①.
答案:①③④⇒②(或②③④⇒①)
11.解:(1)因为AB=BC=2,所以BE⊥AC,又因为是直三棱
柱ABC-A1B1C1,不妨设AC=2a,
因为BF⊥A1B1,
所以BF⊥AB,连接AF,
E,F 分别为AC 和CC1 的中点,则
AF2=BF2+AB2,
⇒4a2+1=5+4⇒a2=2⇒a= 2,
所以BE= BC2-EC2= 2,
所以VF-EBC=
1
3S△BEC
FC=13×
1
2× 2× 2×1=
1
3.
(2)连 接 A1E,取 BC 中 点 为 H,
连接EH,B1H,
因 为 E,H 分 别 为AC,BC 的 中
点,所以EH∥AB,
又因为A1B1∥AB,所以 A1B1∥
EH,所以A1EHB1 共面,
易知DE⊂平面A1EHB1,
易知△FCB≌△HBB1,所 以 BF
⊥HB1,
又因为BF⊥A1B1,且A1B1∩HB1=B1,
所以BF⊥平面A1EHB1,所以BF⊥DE.
12.(1)解:证明 由已知可得,∠BAC=90°,
即BA⊥AC.又BA⊥AD,AD∩AC=A,AD,
AC⊂平面ACD,
所以AB⊥平面ACD.
又AB⊂平面ABC,所以平面ACD⊥平面ABC.
(2)由 已 知 可 得,DC=
CM=AB=3,
DA=3 2.
又BP=DQ=23DA
,
所以BP=2 2.
如图,过 点 Q 作 QE ⊥
AC,垂足为E,则QE∥DC且QE=13DC.
由已知及(1)可得,DC⊥平面ABC,
所以QE⊥平面ABC,QE=1.
因为,三棱锥Q-ABP 的体积为
VQ-ABP=
1
3×S△ABP×QE
=13×
1
2×3×2 2sin45°×1=1.
新题快递
1.C [取 AB 的中点E,连接CE,
DE,因 为 △ABC 是 等 腰 直 角 三
角 形,且 AB 为 斜 边,则 有 CE
⊥AB,
又△ABD 是等边三角形,则 DE
⊥AB,从 而 ∠CED 为 二 面 角C
-AB-D 的 平 面 角,即 ∠CED
=150°,
显然CE∩DE=E,CE,DE⊂平
面CDE,于是AB⊥平面CDE,又AB⊂平面ABC,
因此平 面 CDE⊥ 平 面 ABC,显 然 平 面 CDE∩ 平 面 ABC
=CE,
直线CD⊂平面CDE,则直线CD 在平面ABC 内的射影为
直线CE,
从而∠DCE 为直线CD 与平面ABC 所成的角,令 AB=2,
则CE=1,DE= 3,在△CDE 中,由余弦定理得:
CD= CE2+DE2-2CEDEcos∠CED
= 1+3-2×1× 3× - 32
æ
è
ç
ö
ø
÷ = 7,
由正弦定理 DE
sin∠DCE=
CD
sin∠CED
,
得sin∠DCE= 3sin150°
7
= 3
2 7
,
显 然 ∠DCE 是 锐 角,cos∠DCE = 1-sin2∠DCE =
1- 3
2 7
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 5
2 7
,
所以直线CD 与平面ABC 所成的角的正切为 35.
]
2.解析:因为PA⊥平面ABC,PA⊂平面PAC,所以平面PAC
⊥平面ABC.
过点B 作BD⊥AC于点D,过点 D 作DE⊥PC 于点E,连
接BE.
因为平面 PAC⊥平面 ABC,平面 PAC∩平面 ABC=AC,
BD⊂平面ABC,
所以BD⊥平面PAC.因为PC⊂平面PAC,所以BD⊥PC.
因为DE⊥PC,BD∩DE=D,BD,DE⊂平面BDE,所以PC
⊥平面BDE.因为BE⊂平面BDE,所以PC⊥BE,
所以二面角A-PC-B 的平面角为∠BED.
因为AB⊥BC,且 PA=AB=1,BC
= 2,PA⊥ 平 面 ABC,所 以 PB=
2,AC= 3,PC=2,PB⊥BC.又因
为BE⊥PC,所以 E 为PC 的中点,
所以BE=1.
由等面积法得BD= 63.
因为BD⊥平面PAC,所以sin∠BED=BDBE=
6
3.
所以二面角A-PC-B 的正弦值为 63.
答案:6
3
[第二部分] 新知预览1
知识梳理———自学教材,素养奠基
2.(1)一个点 方向 (2)①x轴(正方向) 逆时针 ②[0,π)
典例探究———探究学习,素养形成
变式训练
1.A [结合直线l的倾斜角的定义可知 A可以.]
2.解析:设此直线的倾斜角为α,则tanα=k=4 3- 32-(-1)= 3.
因为0°≤α<180°,所以α=60°.
答案:3 60°
3.解:如图所示.因为kAP=
1-0
2-1=1
,
kBP=
3-0
0-1=- 3
,
所以k∈(-∞,- 3]∪[1,+∞),
所以45°≤α≤120°.
701
检测评价———诊断落实,素养达标
1.C [根据题意,作出图象,可知 C选项正确.]
2.C [tan45°=kAB=y
+3
4-2
,即y+3
4-2=1
,所以y=-1.]
3.C [直线倾斜角的取值范围是0°≤α<180°,又直线l经过
第 二、四 象 限,所 以 直 线l 的 倾 斜 角 的 范 围 是 90°<α
<180°.]
4.A [因为直线的斜率k和倾斜角α 的关系是k=tanα(α≠
90°),所以当倾斜角为60°时,对应的斜率k=tan60°= 3.]
5.C [kPA=
3-1
2-1=2
,kPB=
-2-1
-3-1=
3
4.
因为直线l过点P(1,1)与线段AB 有公共点,则直线l的斜
率的取值范围是k≤34
或k≥2.故选 C.]
6.CD [根据题意,依次分析选项:对于 A,直线的倾斜角为α,
当α=90°时,斜率不存在,A 错误;对于 B,直线的倾斜角的
范围为[0,π),B 错 误;对 于 C,直 线 的 倾 斜 角α 的 范 围 为
[0,π),则有sinα≥0,C正确;对于 D,任意直线都有倾斜角
α,且α≠90°时,斜率为tanα,D正确.]
7.ABC [(1)当α=0°时,l2 的倾斜角为90°,(如图1)
(2)当0°<α<90°时,l2 的倾斜角为90°+α.(如图2)
(3)当α=90°时,l2 的倾斜角为0°.(如图3)
(4)当90°<α<180°时,l2 的倾斜角为α-90°.(如图4)
]
8.解析:因为A(2,0),B(0,-1),
所以AB→=(-2,-1),所以k=-1-2=
1
2.
答案:1
2
9.解析:因为A,B,C三点在同一条直线上,
所以kAB=kBC,所以
2-(-1)
0-(-3)=
4-2
m-0
,
所以m=2.
答案:2
10.解析:如图,设直线AB 与x 轴的交
点为C,
则∠ACO=180°-∠A-∠AOC=
180°-45°-105°=30°.
所以kAB=tan30°=
3
3.
答案:3
3
11.解:(1)k= 2-50-(-3)=-1<0
,倾斜角为钝角;
(2)k不存在,倾斜角为直角;
(3)k=3 3m-
(2 3m+ 3)
(2m-1)-m =
3m- 3
m-1 = 3>0
,倾 斜 角
为锐角.
12.解:由题意可知直线AC的斜率存在,即m≠-1.
所以kAC=
(-m+3)-4
m+1
,kBC=
(m-1)-4
2-(-1).
所以
(-m+3)-4
m+1 =3
(m-1)-4
2-(-1).
整理得-m-1=(m-5)(m+1),即(m+1)(m-4)=0,所
以m=4或m=-1(舍去),所以m=4.
新知预览2
知识梳理———自学教材,素养奠基
1.每一点 2.y-y0=k(x-x0) y=kx+b
典例探究———探究学习,素养形成
变式训练
1.(1)A [∵直线l的斜率k=tan45°=1,
∴直线l的方程为y+3=x-2.]
(2)C [直线方程y+2=-x-1可化为y-(-2)=-[x-
(-1)],故直线经过点(-1,-2),斜率为-1.]
2.(1)D [直线的倾斜角为60°,则其斜率为 3,利用斜截式得
y= 3x-2.]
(2)解析:直线y=3x-2的斜率为3,在y轴上的截距为-2.
答案:3 -2
3.解:依题意直线的斜率存在,设为k,
直线方程为y-3=k(x+2),
令x=0得纵截距为y=2k+3.
令y=0得横截距为x=-3k-2
,
依题意得,2k+3=-3k-2
,
解得k=-32
或k=-1,
所以直线方程为y=-32x
或y=-x+1.
检测评价———诊断落实,素养达标
1.D [因为直线的点斜式方程不能表示斜率不存在的直线,
所以y-y0=k(x-x0)不 能 表 示 与x 轴 垂 直 的 直 线,故
选 D.]
2.A [直线的斜率为k=tan120°=- 3.
∴直线的斜截式方程为y=- 3x+2.]
3.A [已知直线的点斜式方程为y-2=k(x-3),所以直线
过定点(3,2).]
4.C [由y-b=2(x-a),得y=2x-2a+b,故在y轴上的截
距为b-2a.]
5.D [对于 A,由l1 得a>0,b<0,而由l2 得a>0,b>0,矛
盾;对于B,由l1 得a<0,b>0,而由l2 得a>0,b>0,矛盾;
对于C,由l1 得a>0,b<0,而由l2 得a<0,b>0,矛盾;对于
D,由l1 得a>0,b>0,而由l2 得a>0,b>0.故选 D.]
6.BC [对于 A,将(3,-2)代入l:3x-y-1=0,可知不满
足方程,故 A不正确;对于B,由 3x-y-1=0,可得y= 3x
-1,所以k= 3,故B正确;对于 C,由k= 3,即tanα= 3,
可得直线倾斜角为60°,故 C正确;对于 D,由 3x-y-1=
0,可得y= 3x-1,直线在y 轴上的截距为-1,故 D 不正
确.故选BC.]
7.BC [对于 A,方程k=y-2x+1
,表示不过(-1,2)的直线,故与
方程y-2=k(x+1)表示不同直线,错误;对于 B,直线l过
点P(x1,y1),倾斜角为
π
2
,则其斜率不存在,直线垂直于x
轴,正确;对于C,因为斜率为0,故方程为y=y1,显然正确;对
于D,所有直线都有点斜式和斜截式方程,是不对的,比如斜率
不存在的直线就没有点斜式方程,故D不正确.故选BC.]
8.解析:由直线的点斜式方程可得y+3=4(x-2),
即y=4x-11.
答案:y=4x-11
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