内容正文:
第01讲 直线的斜率与倾斜角
内容导航——预习三步曲
第一步:导
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标明确内容掌握
第二步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练考点 强知识:6核心考点精准练
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识导图梳理
学习目标明确
1.结合图形,探索确定直线位置的几何要素:点和方向;
2.理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线斜率的计算公式;
3.理解倾斜角与斜率的关系,会求倾斜角与斜率的范围.
知识点1 直线的斜率
1、斜率的定义
对于直线上的任意两点、,如果,如图(1),那么由相似三角形的知识可知,是一个定值,我们将其称直线的斜率,即.如果,如图(2),那么直线的斜率不存在.
对于与轴不垂直的直线,它的斜率也可以看作.
2、注意事项
(1),两点的纵坐标和横坐标在斜率公式中的次序可以同时调换,也就是说,如果分子是,分母必须是;如果分子是,分母必须是,即.
(2)若,,则直线与轴平行或重合,斜率.
(24-25高二下·河北保定·开学考试)已知直线经过点,,则的斜率为( )
A. B.2 C. D.
知识点2 直线的倾斜角
1、倾斜角的定义
平面直角坐标系中,对于一条与轴相交的直线,把轴绕着交点按逆时针方向旋转到和直线重合时,所转的最小正角记为刻画了直线的倾斜程度,我们把这个角称为直线的倾斜角.
2、倾斜角的范围
当直线与轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0.由定义可知,直线的倾斜角的取值范围为,具体如下
直线
与轴平行或重合
由左向右上升
垂直于轴
由左向右下降
倾斜角
设直线过坐标原点,它的倾斜角为,如果将绕坐标原点按逆时针方向旋转,得到直线,那么的倾斜角为( )
A.
B.
C.
D.当时,倾斜角为;当时,倾斜角为
知识点3 直线的倾斜角与斜率之间的关系
当直线的斜率为正时,直线的倾斜角为锐角,如(1)所示,此时.
当直线的斜率为负时,直线的倾斜角为钝角,如(2)所示,此时
.
因此,当直线与轴不垂直时,该直线的斜率与倾斜角之间的关系为.
当直线与轴垂直时,即倾斜角为时,斜率不存在.
直线的倾斜角与斜率的变化情况的对应关系如下表:
直线情况
平行或重合于轴
由左向右上升
垂直于轴
由左向右下降
的大小
的范围
不存在
的增减性
递增,由0趋向于正无穷大
递增,由负无穷大趋向于0
(24-25高二上·山东东营·期末)已知直线的斜率为,直线的倾斜角比直线的倾斜角小,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
考点一:求直线的倾斜角
例1.(24-25高二上·贵州遵义·月考)在平面直角坐标系内,已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【变式1-1】(24-25高二下·云南文山·月考)已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】(24-25高二上·天津·月考)直线经过,,其倾斜角为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(24-25高二上·河南·期中)经过两点的直线的倾斜角是( )
A. B. C. D.
考点二:求直线的斜率
例2.(24-25高二上·河南驻马店·期中)已知直线l的倾斜角满足,则l的斜率k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式2-1】(24-25高二上·江西九江·期末)已知经过点和点的直线的斜率为,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【变式2-2】(23-24高二上·四川绵阳·月考)已知直线经过点两点.直线的倾斜角是直线的倾斜角的2倍,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【变式2-3】(24-25高二上·广东佛山·期末)已知点,在斜率为的直线l上,则( )
A. B. C. D.
考点三:图象中的斜率与倾斜角
例3.(24-25高二上·江苏镇江·月考)如图中的直线,,的斜率分别为,,,则( )
A. B. C. D.
【变式3-1】(24-25高二下·上海浦东新·期中)如图,直线、、的斜率分别为、、,则( )
A. B.
C. D.
【变式3-2】(24-25高三上·新疆乌鲁木齐·模拟预测)如图,直线、、、中,斜率最小的是( )
A. B. C. D.
【变式3-3】(24-25高二上·河北张家口·期中)如图,直线,,,的斜率分别为,,,,则( )
A. B.
C. D.
考点四:利用直线斜率处理共线问题
例4.(24-25高二上·山东济南·月考)已知点,,,若A,B,C三点共线,则a,b的值分别是( )
A.,3 B.,2 C.1,3 D.,2
【变式4-1】(24-25高一上·上海嘉定·期中)设,若三个不同的点,都在直线l上,则m的值为 .
【变式4-2】(24-25高二下·广东深圳·开学考试)若三点在同一条直线上,则实数( )
A. B. C.2 D.4
【变式4-3】(24-25高二上·贵州贵阳·月考)若点、、在同一直线上,则实数k的值为 .
考点五:直线与线段有公共点问题
例5.(24-25高二上·广东中山·月考)设点、,若直线l过点且与线段AB相交,则直线l的斜率k的取值范围是( )
A.或 B.或
C. D.
【变式5-1】(24-25高二上·福建莆田·期中)已知两点,,直线过点且与线段有交点,则直线的倾斜角的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【变式5-2】(24-25高二上·浙江吴兴·期中)已知点,,若直线过点且与线段相交,则直线的斜率的取值范围是( )
A.或 B.或
C.或 D.
【变式5-3】(24-25高二上·安徽蚌埠·月考)已知点A(0,3),B(3,2),直线l过点且与线段AB有公共点,则直线l的斜率的取值范围是( )
A.[-2,0)∪(0,] B.(-∞,-]∪[2,+∞)
C.[-2,] D.(-∞,-2]∪[,+∞)
考点六:斜率公式的几何意义应用
例6.(24-25高二上·山东烟台·月考)已知点,若点在线段上,则的取值范围为 .
【变式6-1】(23-24高二上·广东广州·期中)已知实数x、y满足方程,当时,则的取值范围是 .
【变式6-2】(23-24高二上·上海·期中)点在函数的图象上,当,则的取值范围为 .
【变式6-3】已知函数,且,则,,的大小关系是( )
A. B.
C. D.
一、单选题
1.(24-25高二上·江苏苏州·月考)过两点的直线的倾斜角是,则( )
A.2 B. C.4 D.
2.(24-25高二上·浙江嘉兴·月考)直线只经过第一、三、四象限,则直线的斜率( )
A.大于零 B.小于零
C.大于零或小于零 D.以上结论都有可能
3.(24-25高二上·天津·月考)已知直线斜率为,且.那么倾斜角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.(24-25高二上·广东·月考)已知,且点,,则直线的倾斜角的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知、,若斜率存在的直线l经过点,且与线段AB有交点,则l的斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
二、多选题
6.(24-25高二上·广东湛江·月考)下列说法正确的是( )
A.若是直线l的倾斜角,则
B.若k是直线的斜率,则
C.任意一条直线都有斜率,但不一定有倾斜角
D.任意一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率
7.(24-25高二上·陕西西安·月考)下列各组中的三点共线的是( )
A. B.
C. D.
8.(24-25高二上·河南南阳·月考)已知直线的斜率分别是,倾斜角分别是,且,则下列关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
9.(24-25高二上·江西南昌·月考)直线过点,,则直线的倾斜角为
10.(24-25高二上·河南·月考)已知实数满足,且,则的最小值为 .
11.(24-25高二上·辽宁大连·月考)在平面直角坐标系中,已知点,则角平分线所在直线斜率为 .
四、解答题
12.(24-25高二上·广东东莞·月考)已知,,三点.
(1)若过两点的直线的倾斜角为45°,求m的值.
(2)三点可能共线吗?若能,求出m值.
13.已知直线l经过两点,,问:当m取何值时:
(1)直线l与x轴平行?
(2)直线l与y轴平行?
(3)直线的倾斜角为?
(4)直线的倾斜角为锐角?
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第01讲 直线的斜率与倾斜角
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第二步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练考点 强知识:6核心考点精准练
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识导图梳理
学习目标明确
1.结合图形,探索确定直线位置的几何要素:点和方向;
2.理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线斜率的计算公式;
3.理解倾斜角与斜率的关系,会求倾斜角与斜率的范围.
知识点1 直线的斜率
1、斜率的定义
对于直线上的任意两点、,如果,如图(1),那么由相似三角形的知识可知,是一个定值,我们将其称直线的斜率,即.如果,如图(2),那么直线的斜率不存在.
对于与轴不垂直的直线,它的斜率也可以看作.
2、注意事项
(1),两点的纵坐标和横坐标在斜率公式中的次序可以同时调换,也就是说,如果分子是,分母必须是;如果分子是,分母必须是,即.
(2)若,,则直线与轴平行或重合,斜率.
(24-25高二下·河北保定·开学考试)已知直线经过点,,则的斜率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】C
【解析】直线的斜率.故选:C
知识点2 直线的倾斜角
1、倾斜角的定义
平面直角坐标系中,对于一条与轴相交的直线,把轴绕着交点按逆时针方向旋转到和直线重合时,所转的最小正角记为刻画了直线的倾斜程度,我们把这个角称为直线的倾斜角.
2、倾斜角的范围
当直线与轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0.由定义可知,直线的倾斜角的取值范围为,具体如下
直线
与轴平行或重合
由左向右上升
垂直于轴
由左向右下降
倾斜角
设直线过坐标原点,它的倾斜角为,如果将绕坐标原点按逆时针方向旋转,得到直线,那么的倾斜角为( )
A.
B.
C.
D.当时,倾斜角为;当时,倾斜角为
【答案】D
【解析】根据题意,画出图形,如图所示:
因为,显然A,B,C未分类讨论,均不全面,不合题意,
通过画图(如图所示)可知:
当时,的倾斜角为;
当时,的倾斜角为.故选:D.
知识点3 直线的倾斜角与斜率之间的关系
当直线的斜率为正时,直线的倾斜角为锐角,如(1)所示,此时.
当直线的斜率为负时,直线的倾斜角为钝角,如(2)所示,此时
.
因此,当直线与轴不垂直时,该直线的斜率与倾斜角之间的关系为.
当直线与轴垂直时,即倾斜角为时,斜率不存在.
直线的倾斜角与斜率的变化情况的对应关系如下表:
直线情况
平行或重合于轴
由左向右上升
垂直于轴
由左向右下降
的大小
的范围
不存在
的增减性
递增,由0趋向于正无穷大
递增,由负无穷大趋向于0
(24-25高二上·山东东营·期末)已知直线的斜率为,直线的倾斜角比直线的倾斜角小,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为直线的斜率为,所以直线的倾斜角为,
又直线的倾斜角比直线的倾斜角小,
所以直线的倾斜角为,
,
故直线的斜率为故选:B.
考点一:求直线的倾斜角
例1.(24-25高二上·贵州遵义·月考)在平面直角坐标系内,已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】在平面直角坐标系内,已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为.故选:D.
【变式1-1】(24-25高二下·云南文山·月考)已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设倾斜角为,,则,解得,故倾斜角为,故选:A.
【变式1-2】(24-25高二上·天津·月考)直线经过,,其倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为直线经过,,
所以直线的斜率为:,
设直线的倾斜角为,则,
又 ,所以,故选:B
【变式1-3】(24-25高二上·河南·期中)经过两点的直线的倾斜角是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由已知两点横坐标知直线的斜率不存在,即轴,所以倾斜角为,故选:C.
考点二:求直线的斜率
例2.(24-25高二上·河南驻马店·期中)已知直线l的倾斜角满足,则l的斜率k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】当时,.
当时,.
因为在上单调递增,在上也单调递增.
当时,;
当时,.
所以的取值范围是.故选:C.
【变式2-1】(24-25高二上·江西九江·期末)已知经过点和点的直线的斜率为,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】依题意,得,解得,故选:C.
【变式2-2】(23-24高二上·四川绵阳·月考)已知直线经过点两点.直线的倾斜角是直线的倾斜角的2倍,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由得,
设的倾斜角为,所以,
故,
故直线的斜率为,故选:A
【变式2-3】(24-25高二上·广东佛山·期末)已知点,在斜率为的直线l上,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点,在斜率为的直线l上,
则.故选:D.
考点三:图象中的斜率与倾斜角
例3.(24-25高二上·江苏镇江·月考)如图中的直线,,的斜率分别为,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设直线,的倾斜角为,
由图可知,
所以,即,,所以.故选:D
【变式3-1】(24-25高二下·上海浦东新·期中)如图,直线、、的斜率分别为、、,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设直线、、的倾斜角为、、,由图可知,
所以,即.故选:A.
【变式3-2】(24-25高三上·新疆乌鲁木齐·模拟预测)如图,直线、、、中,斜率最小的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由图可知的倾斜角为锐角,、、的倾斜角为钝角,
则直线的斜率为正数,直线、、的斜率均为负数,
且、、中,直线的倾斜角最小,故直线的斜率最小.故选:B.
【变式3-3】(24-25高二上·河北张家口·期中)如图,直线,,,的斜率分别为,,,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】直线的倾斜角为钝角,斜率为负,且直线的倾斜角大于直线的倾斜角,
直线的倾斜角为锐角,斜率为正,直线的倾斜角大于直线的倾斜角,
所以.故选:D.
考点四:利用直线斜率处理共线问题
例4.(24-25高二上·山东济南·月考)已知点,,,若A,B,C三点共线,则a,b的值分别是( )
A.,3 B.,2 C.1,3 D.,2
【答案】D
【解析】因为,,,
所以,,
因为A,B,C三点共线,所以存在实数,使,
所以,
所以,解得.故选:D
【变式4-1】(24-25高一上·上海嘉定·期中)设,若三个不同的点,都在直线l上,则m的值为 .
【答案】
【解析】当时,为同一点,不合题意,
当,则,可得,
此时满足题意,所以.
【变式4-2】(24-25高二下·广东深圳·开学考试)若三点在同一条直线上,则实数( )
A. B. C.2 D.4
【答案】C
【解析】由题意可得,即,解得.故选:C.
【变式4-3】(24-25高二上·贵州贵阳·月考)若点、、在同一直线上,则实数k的值为 .
【答案】
【解析】因为三点、、在同一直线上,
∴的斜率和的斜率相等,
即,∴.
考点五:直线与线段有公共点问题
例5.(24-25高二上·广东中山·月考)设点、,若直线l过点且与线段AB相交,则直线l的斜率k的取值范围是( )
A.或 B.或
C. D.
【答案】A
【解析】如图所示:
依题意,,
要想直线l过点且与线段AB相交,
则或,故选:A
【变式5-1】(24-25高二上·福建莆田·期中)已知两点,,直线过点且与线段有交点,则直线的倾斜角的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】如图所示,直线的斜率,直线的斜率.
由图可知,当直线与线段有交点时,直线的斜率,
因此直线的倾斜角的取值范围是.故选:C
【变式5-2】(24-25高二上·浙江吴兴·期中)已知点,,若直线过点且与线段相交,则直线的斜率的取值范围是( )
A.或 B.或
C.或 D.
【答案】D
【解析】直线的斜率为,直线的斜率为,
结合图象可得直线的斜率的取值范围是.故选:D
【变式5-3】(24-25高二上·安徽蚌埠·月考)已知点A(0,3),B(3,2),直线l过点且与线段AB有公共点,则直线l的斜率的取值范围是( )
A.[-2,0)∪(0,] B.(-∞,-]∪[2,+∞)
C.[-2,] D.(-∞,-2]∪[,+∞)
【答案】D
【解析】根据题意,作出图形如下图:
直线PA的斜率为,直线PB的斜率为,
所以由图可知过点且与线段AB有公共点时,
直线l的斜率取值范围是.故选:D.
考点六:斜率公式的几何意义应用
例6.(24-25高二上·山东烟台·月考)已知点,若点在线段上,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】表示过点和点的直线斜率,
如图,
因为,结合图形可知或,
所以的取值范围为.
【变式6-1】(23-24高二上·广东广州·期中)已知实数x、y满足方程,当时,则的取值范围是 .
【答案】
【解析】
方程,令,则,令,则,
设点,,
所以可以表示线段上的点与构成的直线的斜率,
,,
所以的取值范围为.
【变式6-2】(23-24高二上·上海·期中)点在函数的图象上,当,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】由表示与点所成直线的斜率,
又由是在部分图象上的动点,
如图所示:可得,则,
所以,即的取值范围为.
【变式6-3】已知函数,且,则,,的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由,得的几何意义是过点和原点的直线的斜率,
画出函数的图象,如图,
直线的斜率分别为,,,而,
所以,,的大小关系是.故选:A
一、单选题
1.(24-25高二上·江苏苏州·月考)过两点的直线的倾斜角是,则( )
A.2 B. C.4 D.
【答案】B
【解析】因为过两点的直线的倾斜角是,
所以,解得. 故选:B.
2.(24-25高二上·浙江嘉兴·月考)直线只经过第一、三、四象限,则直线的斜率( )
A.大于零 B.小于零
C.大于零或小于零 D.以上结论都有可能
【答案】A
【解析】由图像可知:
该直线的斜率.故选:A
3.(24-25高二上·天津·月考)已知直线斜率为,且.那么倾斜角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由题意可得,且,解得.故选:C.
4.(24-25高二上·广东·月考)已知,且点,,则直线的倾斜角的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设直线的倾斜角为,
由题意,
因为,所以,所以,
所以,即,
所以,
即直线的倾斜角的取值范围是.故选:D.
5.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知、,若斜率存在的直线l经过点,且与线段AB有交点,则l的斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由直线的斜率公式可得:
;.
结合图形,要使直线l经过点,且与线段AB有交点,l的斜率需满足或.故选:C.
二、多选题
6.(24-25高二上·广东湛江·月考)下列说法正确的是( )
A.若是直线l的倾斜角,则
B.若k是直线的斜率,则
C.任意一条直线都有斜率,但不一定有倾斜角
D.任意一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率
【答案】ABD
【解析】直线的倾斜角必定存在,且满足;
直线的斜率,但不是所有直线都存在斜率.
所以ABD正确,C错误.故选:ABD
7.(24-25高二上·陕西西安·月考)下列各组中的三点共线的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【解析】对于A:,不共线;
对于B: ,共线;
对于C:,共线;
对于D:,共线.故选:BCD
8.(24-25高二上·河南南阳·月考)已知直线的斜率分别是,倾斜角分别是,且,则下列关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】当倾斜角都为锐角或都是钝角时,;
当为两个锐角,即为锐角,是钝角时,;
一个锐角,即为锐角,是钝角时,.故选:ABD
三、填空题
9.(24-25高二上·江西南昌·月考)直线过点,,则直线的倾斜角为
【答案】
【解析】由斜率公式,
设倾斜角为,由.
10.(24-25高二上·河南·月考)已知实数满足,且,则的最小值为 .
【答案】
【解析】为线段(如图中的)上的点与点的连线的斜率,
如图,当点在点时,取最小,此时,
则,即的最小值为.
11.(24-25高二上·辽宁大连·月考)在平面直角坐标系中,已知点,则角平分线所在直线斜率为 .
【答案】
【解析】如下图:在平面直角坐标系中,描出,
,,
所以为等腰三角形,则的角平分线也为中线,
边的中点为,所以角平分线所在直线斜率为:,
四、解答题
12.(24-25高二上·广东东莞·月考)已知,,三点.
(1)若过两点的直线的倾斜角为45°,求m的值.
(2)三点可能共线吗?若能,求出m值.
【答案】(1)1;(2)3
【解析】(1)过两点的直线斜率,
所以,解得.
(2),,
若三点共线,则,
即,解得,
所以当时,三点共线.
13.已知直线l经过两点,,问:当m取何值时:
(1)直线l与x轴平行?
(2)直线l与y轴平行?
(3)直线的倾斜角为?
(4)直线的倾斜角为锐角?
【答案】(1);(2);(3);(4)
【解析】(1)若直线l与x轴平行,则直线l的斜率,所以.
(2)若直线l与y轴平行,则直线l的斜率不存在,所以.
(3)由题意可知,直线l的斜率,即,解得.
(4)由题意可知,直线l的斜率,即,解得.
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