内容正文:
第3课时 直线方程的一般式
第4课时 直线方程的点法式
课程标准 素养解读
1.掌握直线方程的一般式,并会熟练应用
2.会选择适当的方程形式求直线方程
3.掌握一般式与其他形式的互化
通过直线方程的一般式的学习与应用,提升逻
辑推理、直观想象、数学运算的数学素养
[情境引入]
问题:由下列各条件,写出直线的方程,并画出
图形.
(1)斜率是1,经过点A(1,8);
(2)在x轴和y 轴上的截距分别是-7,7;
(3)经过两点P1(-1,6),P2(2,9);
(4)在y轴上的截距是7,倾斜角是45°.
[知识梳理]
[知识点一] 直线的一般式方程
1.定义:关于x,y的二元一次方程
(其中A,B 不全为0),表示的是一条直
线,称它为直线方程的一般式.
2.适用范围:平面直角坐标系中,任何一条直
线都可用一般式表示.
1.当A=0或B=0或C=0时,方程
Ax+By+C=0分别表示什么样的直线?
2.任何直线方程都能表示为一般式吗?
[知识点二] 直线方程的点法式
1.直线的法向量:与直线的方向向量垂直的向
量称为直线的法向量.
2.定义:已知直线l经过点P(x0,y0),且它的
一个法向量为n=(A,B).
直线l的方程为A(x-x0)+B(y-y0)=0,
称这个方程为直线方程的点法式.
[预习自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)二元一次方程Ax+By+C=0(A,B 不同
时为0)可表示平面内的任何一条直线.
( )
(2)当C=0时,方程Ax+By+C=0(A、B 不
同时为0)表示的直线过原点. ( )
(3)当B=0,A≠0时,方程Ax+By+C=0表
示的直线与y轴平行. ( )
(4)任何一条直线的一般式方程都能与其他四
种形式互化. ( )
2.在直角坐标系中,直线x+ 3y-3=0的倾
斜角是 ( )
A.30° B.60° C.150° D.120°
3.如果AC<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
4.已知直线l过点P(3,1),且与两点P1(-1,0),
P2(3,2)的连线垂直,则直线l的方程为
.
11
第一章 直线与圆
直线的一般式方程
[例1] 根据下列条件分别写出直线的方程,
并化为一般式方程.
(1)斜率是 3,且经过点A(5,3);
(2)斜率为4,在y轴上的截距为-2;
(3)经过A(-1,5),B(2,-1)两点;
(4)在x轴、y轴上的截距分别是-3,-1.
[思路点拨] 先选择合适的形式将直线方
程写出来,再化为一般式.
直线的一般式方程的特征
求直线方程时,要求将方程化为一般式方
程,其形式一般作如下设定:x 的系数为
正;系数及常数项一般不出现分数;一般按
含x项、含y项、常数项的顺序排列.
[变式训练]
1.根据下列各条件写出直线的方程,并化成一
般式.
(1)斜率是-12
,经过点A(8,-2);
(2)经过点B(4,2),且平行于x轴;
(3)在x轴和y 轴上的截距分别是32
,-3;
(4)经过两点P1(3,-2),P2(5,-4).
直线方程的点法式
[例2] (1)写出下列直线经过的一个点和直
线的一个法向量及方向向量:
①(x+1)-2(y-4)=0;
②-(x-3)+4(y+2)=0.
(2)求过点P(-3,1)且与向量n=(-1,3)
垂直的直线方程.
[思路点拨] 根据直线l的点法式方程A(x
-x0)+B(y-y0)=0,求解.
利用直线的点法式方程求直线的方程关键的
问题是通过垂直关系求解直线的法向量,再
有直线上的一个点即可代入方程求解.
[变式训练]
2.已知△ABC的三个顶点分别为A(2,2),B
(3,0),C(0,-1),求AB 边上的高所在直线
的方程.
21
数学(BS)选择性必修第一册
与含参数的一般式方程有关的问题
[例3] 已知直线l:5ax-5y-a+3=0.
(1)求证:不论a为何值,直线l总经过第一
象限;
(2)为使直线不经过第二象限,求a的取值
范围.
[思路点拨] (1)当直线恒过第一象限内的
一定点时,必然可得该直线总经过第一象
限;(2)直线不过第二象限即斜率大于0且
与y轴的截距不大于0.
直线恒过定点的求解策略
(1)将方程化为点斜式,求得定点的坐标;
(2)将方程变形,把x,y看作参数的系数,因
为此式子对于任意的参数的值都成立,故
需系数为零,解方程组可得x,y的值,即
为直线过的定点.
[变式训练]
3.(1)若方程(m2+5m+6)x+(m2+3m)y+1
=0 表示一条直线,则实 数 m 满 足
.
(2)已知方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y=4m
-1表示直线.当m= 时,直线的
倾斜角为45°;当m= 时,直线在
x轴上的截距为1.
[当堂达标]
1.若方程Ax+By+C=0表示直线,则A,B
应满足的条件为 ( )
A.A≠0 B.B≠0
C.AB≠0 D.A2+B2≠0
2.直线 3x-y+a=0(a为常数)的倾斜角为
( )
A.30° B.60°
C.150° D.120°
3.过点P(1,2),法向量n=(3,5)的直线l的
点法式方程为 .
4.设直线l的方程为2x+(k-3)y-2k+6=
0(k≠3),根据下列条件分别确定k的值:
(1)直线l的斜率为-1;
(2)直线l在x 轴、y 轴上的截距之和等
于0.
学习至此,请完成配套训练
31
第一章 直线与圆
当直线l在两坐标轴上的截距互为相反数且为0时,直线的
方程为y=43x
,即4x-3y=0.
综上,直线l的方程为x-y+1=0或4x-3y=0.
3.C [∵直线ax+by=ab(a>0,b>0)过点(1,1),
∴a+b=ab,即1a+
1
b=1
,∴a+b=(a+b) 1a+
1
b( )=
2+ba +
a
b ≥2+2
b
a
a
b =4
,
当且仅当a=b=2时上式等号成立.
∴直线在x轴、y轴上的截距之和的最小值为4.]
当堂达标
1.D [由于直线过A(0,3),B(-2,0)两点,∴直线在x 轴,y
轴上的截距分别为-2,3,由截距式可知,方程为 x-2 +
y
3
=1.]
2.ABD [由题意设所求直线的横截距为a,(1)当a=0时,由题意
可设直线的方程为y=kx,将(1,2)代入可得k=2,∴直线的方
程为2x-y=0;
(2)当a≠0时,由截距式方程可得直线的方程为xa +
y
a =1
(截距相等)或x
a +
y
-a=1
(截距相反),将(1,2)代入可得a
=3或a=-1,∴直线的方程为x+y=3或x-y+1=0.]
3.解析:直线方程为x-13-1=
y-2
4-2
,即x-y+1=0.
答案:x-y+1=0
4.解:设直线方程的截距式为 xa+1+
y
a =1.
则 6
a+1+
-2
a =1
,
解得a=2或a=1,
则直线方程是 x
2+1+
y
2=1
或 x
1+1+
y
1=1
,
即2x+3y-6=0或x+2y-2=0.
第3课时 直线方程的一般式
第4课时 直线方程的点法式
课前预习学案
情境引入
提示:(1)y-8=x-1;(2)x-7+
y
7 =1
;(3)y-69-6=
x+1
2+1
;
(4)y=x+7.如果我们画出这4条直线的图象,你会惊奇地
发现:这4条直线是重合的.事实上,它们的方程都可以化简
为x-y+7=0.这样前几种直线方程就有了统一的形式,这
就是本节我们要学习的直线的一般式方程.
知识梳理
知识点一(1)Ax+By+C=0
[思考]
1.[提示] (1)若A=0,则y=-CB
,表示与y轴垂直的一条
直线.
(2)若B=0,则x=-CA
,表示与x轴垂直的一条直线.
(3)若C=0,则Ax+By=0,表示过原点的一条直线.
2.[提示] 能.因为平面上任意一条直线都可以用一个关于
x,y的二元一次方程表示.
预习自测
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2.C [直线斜率k=- 33
,所以倾斜角为150°.]
3.C [由已知得直线Ax+By+C=0在x轴上的截距-CA >
0,在y轴上的截距-CB >0
,故直线经过第一、二、四象限,
不经过第三象限.]
4.解析:∵P1P2
→
⊥l,∴P1P2
→
=(3+1,2-0)=(4,2)为所求直
线l的一个法向量,即n=(4,2),
又∵直线l过点(3,1),代入直线的点法式方程得4(x-3)
+2(y-1)=0.
故所求方程为2x+y-7=0
答案:2x+y-7=0
课堂互动学案
[例1] [解] (1)由点斜式方程可知,所求直线方程为y-3
= 3(x-5),化为一般式方程为 3x-y+3-5 3=0.
(2)由斜截式方程可知,所求直线方程为y=4x-2,
化为一般式方程为4x-y-2=0.
(3)由两点式方程可知,
所求直线方程为 y-5
-1-5=
x-(-1)
2-(-1)
,
化为一般式方程为2x+y-3=0.
(4)由截距式方程可得,所求直线方程为 x-3+
y
-1=1
,化为
一般式方程为x+3y+3=0.
[例2] [解] (1)①直线(x+1)-2(y-4)=0经过点(-1,
4),一个法向量是(1,-2),一个方向向量是(-2,-1);②直
线-(x-3)+4(y+2)=0经过点(3,-2),一个法向量是
(-1,4),一个方向向量是(4,1).
(2)由直线方程的点法式,得-(x+3)+3(y-1)=0.
故所求直线方程为x-3y+6=0.
[例3] [解] (1)证明:法一:将直线l的方程整理为y-35
=a x-15( ) ,
∴直线l的斜率为a,且过定点A 15
,3
5( ) ,
而点A 15
,3
5( ) 在第一象限内,故不论a为何值,l恒过第
一象限.
法二:直线l的方程可化为(5x-1)a-(5y-3)=0.
∵上式对任意的a总成立,
必有 5x-1=0,5y-3=0,{ 即
x=15
,
y=35.
{
即l过定点A 15
,3
5( ).以下同法一.
(2)直线OA 的斜率为k=
3
5-0
1
5-0
=3.
如图所示,要使l不经过第二象限,需斜率a
≥kOA=3,∴a≥3.
变式训练
1.解:(1)由点斜式方程,得y-(-2)=- 12
(x-8),即x+2y-4=0.
(2)由点斜式方程,得y-2=0.
(3)由截距式方程,得x3
2
+ y-3=1
,即2x-y-3=0.
(4)由两点式方程,得 y-
(-2)
-4-(-2)=
x-3
5-3
,即x+y-1=0.
2.解:∵AB
→
=(3-2,0-2)=(1,-2)为所求高的法向量,又
∵高线过点C(0,-1)
代入点法式方程得1×(x-0)+(-2)×(y-(-1))=0
整理得x-2y-2=0,∴AB 边上的高所在直线的方程为x
-2y-2=0.
3.解析:(1)若方程不能表示直线,则 m2+5m+6=0且 m2+
3m=0.
解方程组 m
2+5m+6=0,
m2+3m=0,{ 得m=-3,所以m≠-3时,方程表
示一条直线.
(2)因为已知直线的倾斜角为45°,所以此直线的斜率是1,
所以-2m
2+m-3
m2-m
=1,所以 m
2-m≠0,
2m2+m-3=-(m2-m),{
解得 m≠0且m≠1,m=-1或m=1.{ 所以m=-1.
因为已 知 直 线 在 x 轴 上 的 截 距 为 1,令 y=0 得 x=
4m-1
2m2+m-3
,所以 4m-1
2m2+m-3
=1,
所以 2m
2+m-3≠0,
4m-1=2m2+m-3,{
解得
m≠1且m≠-32
,
m=-12
或m=2.{ 所以m=-12或m=2.
答案:(1)m≠-3 (2)-1 -12
或2
当堂达标
1.D [方程Ax+By+C=0表示直线的条件为 A,B 不能同
时为0,即A2+B2≠0.]
812
数学(BS)选择性必修第一册
2.B [设直线的倾斜角为α,斜率为k,化直线方程为y= 3x
+a,∴k=tanα= 3.∵0°≤α<180°,∴α=60°.]
3.解析:由题意,直线l的点法式方程为3(x-1)+5(y-2)=0.
答案:3(x-1)+5(y-2)=0
4.解:(1)因为直线l的斜率存在,所以直线l的方程可化为y
=- 2k-3x+2
,由题意得- 2k-3=-1
,解得k=5.
(2)直线l的方程可化为 xk-3+
y
2=1
,由题意得k-3+2=
0,解得k=1.
1.4 两条直线的平行与垂直
课前预习学案
知识梳理
知识点一 k1=k2
[思考]
1.[提示] 不一定.只有在两条直线的斜率都存在的情况下斜
率才相等.
知识点二 不存在
[思考]
2.[提示] 不一定.若两条直线的斜率都存在,它们垂直时斜
率之积是-1,若两条直线垂直时,还可能它们的斜率一个是
0,另一个不存在.
预习自测
1.(1)× (2)× (3)× (4)√
2.C [直线l1 的斜率k1=
x-3
-1-2=
3-x
3
,由题意可知3-x
3 =
-1,∴x=6.]
3.C [由于直线x-2y-2=0的斜率为12
,
故所求直线的斜率等于-2,故所求直线的方程为y-0=-
2(x-1),即2x+y-2=0.]
4.解析:∵直线l2:mx-my+1=0(m≠0),
∴直线l2:y=x+
1
m
(m≠0)
∴kl2=1,又∵直线l1 经过点(4,5)且与直线l2:mx-my+1
=0(m≠0)平行,
∴直线l1:y-5=x-4,即x-y+1=0.
答案:x-y+1=0
课堂互动学案
[例1] [解] (1)将两直线方程分别化为斜截式:
l1:y=-
3
5x+
6
5
,l2:y=-
3
5x-
3
10.
则k1=-
3
5
,b1=
6
5
,k2=-
3
5
,b2=-
3
10.
∵k1=k2,b1≠b2,∴l1∥l2.
(2)将两直线方程分别化为斜截式:
l1:y=
1
2x+
7
3
,l2:y=-2x+2.
则k1=
1
2
,k2=-2.∵k1k2=-1,∴l1⊥l2.
(3)由方程知l1⊥x轴,l2⊥x 轴,且两直线在x 轴上的截距
不相等,则l1∥l2.
(4)由方程知l1⊥y轴,l2⊥x轴,则l1⊥l2.
[例2] [解] 法一:(1)由l:3x+4y-20=0,得kl=-
3
4.
设过A 点且平行于l的直线为l1,则kl1=kl=-
3
4
,
所以l1 的方程为y-2=-
3
4
(x-2),即3x+4y-14=0.
(2)设过点A 与l垂直的直线为l2.
因为klkl2=-1,所以kl2 =
4
3
,故直线l2 的方程为y-2
=43
(x-2),即4x-3y-2=0.
法二:(1)设过点A 且平行于直线l的直线l1 的方程为3x+
4y+m=0.
由点A(2,2)在直线l1 上,得3×2+4×2+m=0,解得 m=
-14,故直线l1 的方程为3x+4y-14=0.
(2)设过点A 与l垂直的直线l2 的方程为4x-3y+m=0.
因为l2 经过点A(2,2),所以4×2-3×2+m=0,解得 m=
-2,故l2 的方程为4x-3y-2=0.
[例3] [解] (1)方法一 ①当m=0时,显然l1 与l2 不平行.
②当m≠0时,l1∥l2,需
2
m=
m+1
3 ≠
4
-2.
解得m=2或m=
-3.∴m 的值为2或-3.
方法二 令2×3=m(m+1),解得m=-3或m=2.
当m=-3时,l1:x-y+2=0,l2:3x-3y+2=0,
显然l1 与l2 不重合,∴l1∥l2.
同理当m=2时,l1∶2x+3y+4=0,l2∶2x+3y-2=0,l1
与l2 不重合,l1∥l2,∴m 的值为2或-3.
(2)方法一 由题意,直线l1⊥l2,
①若1-a=0,即a=1时,直线l1:3x-1=0与直线l2:5y+
2=0显然垂直.
②若2a+3=0,即a=-32
时,直线l1:x+5y-2=0与直线
l2:5x-4=0不垂直.
③若1-a≠0,且2a+3≠0,则直线l1,l2 的斜率k1,k2 都存
在,k1=-
a+2
1-a
,k2=-
a-1
2a+3
,当l1⊥l2 时,k1k2=-1,
即 -a+21-a( ) -
a-1
2a+3( )=-1,所以a=-1.
综上可知,当a=1或a=-1时,直线l1⊥l2.
方法二 由直线l1⊥l2,
得(a+2)(a-1)+(1-a)(2a+3)=0,解得a=±1.
将a=±1代入方程,均满足题意.故当a=1或a=-1时,
直线l1⊥l2.
[例4] [解] A,B,C,D 四点在坐标
平面内的位置如图:
由斜率公式可得
kAB=
5-3
2-(-4)=
1
3
,kCD =
0-3
-3-6=
1
3
,kAD =
0-3
-3-(-4)=-3
,
kBC=
3-5
6-2=-
1
2
,
∴kAB=kCD,由图可知AB与CD不重合,∴AB∥CD.
由kAD ≠kBC,∴AD 与BC 不平行.又kAB kAD =
1
3×
(-3)
=-1,∴AB⊥AD.
故四边形ABCD 为直角梯形.
变式训练
1.解析:∵kCD =
4-1
2-1=3
,kAB =
-1
2a
,AB⊥CD,∴kAB kCD =
-1
2a×3=-1
,解得a=32.
答案:3
2
2.B [∵k1=-
2
3
,b1=
2
3
,k2=-
2
3
,b2=-
2
3
,∴k1=k2 且
b1≠b2,∴l1∥l2.]
3.C [设直线l的方程为3x+2y+C=0,将点(-1,2)代入得
-3+4+C=0,∴C=-1,
∴直线l的方程为3x+2y-1=0.]
4.B [设直线方程为x-2y+C=0(C≠-2),将(-1,0)代入
上式,得C=1,所求方程为x-2y+1=0.]
5.解:(1)∵直线l1:x+my+6=0,直线l2:(m-2)x+3y+2m
=0,
∴A1=1,B1=m,C1=6,A2=m-2,B2=3,
C2=2m.
若l1∥l2,则有
A1B2-A2B1=0,
B1C2-B2C1≠0,{
即 3-m(m-2)=0,
2m2-18≠0,{
即 m
2-2m-3=0,
m2≠9,{ 即
m=3或m=-1,
m≠3且m≠-3,{
∴m=-1.故当m=-1时,直线l1 与l2 平行.
(2)由a×1+2×(a-1)=0,解得a= 23.∴
当l1⊥l2 时,a
的值为2
3.
6.解:①若∠A=∠D=90°,如图(1),
由已知AB∥DC,AD⊥AB,而kCD =0,故
A(1,-1).
②若∠A=∠B=90°,如图(2).
设A(a,b),则kBC =-3,kAD =
b-2
a-1
,
kAB=
b+1
a-6.
由AD∥BC,得kAD =kBC,即
b-2
a-1=-3
;①
由AB⊥BC,得kABkBC=-1,即
b+1
a-6
(-3)=-1.②
912
参考答案