内容正文:
衔接教材 夯基固本
落实
第1节 直线的倾斜角、斜率与直线方程
第二章 解析几何
衔接教材 夯基固本
落实
x轴正向
向上
0°≤α<180°
衔接教材 夯基固本
落实
正切值
tan α
衔接教材 夯基固本
落实
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
衔接教材 夯基固本
落实
Ax+By+C=0(A2+B2≠0)
衔接教材 夯基固本
落实
衔接教材 夯基固本
落实
衔接教材 夯基固本
落实
B
衔接教材 夯基固本
落实
C
衔接教材 夯基固本
落实
D
衔接教材 夯基固本
落实
C
衔接教材 夯基固本
落实
衔接教材 夯基固本
落实
A
关键能力 进阶突破
提升
B
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
AD
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
B
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
B
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
A
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
关键能力 进阶突破
提升
请完成:课时训练(10)
温馨提示
谢谢观看!
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计算公式,会求直线的倾斜角.
2.根据已知直线位置要素,掌握直线方程的几种形式(点斜式、斜截式、两点式、截距式、一般式).
一、直线的倾斜角
1.定义:当直线l与x轴相交时,我们以x轴为基准,________与直线l____的方向之间所成的角α叫做直线l的倾斜角.
2.范围:直线的倾斜角α的取值范围为__________________.
二、直线的斜率
1.定义:把一条直线的倾斜角α的______叫做这条直线的斜率.斜率常用小写字母k表示,即k=__________(α≠90°).
2.过两点的直线的斜率公式
如果直线经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2),其斜率k= eq \f(y2-y1,x2-x1).
三、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
eq \f(y-y1,y2-y1)= eq \f(x-x1,x2-x1)
(x1≠x2,y1≠y2)
不含直线x=x1和直线y=y1
名称
方程
适用范围
截距式
eq \f(x,a)+ eq \f(y,b)=1
不含垂直于坐标轴和过原点的直线
一般式
______________________________
平面直角坐标系内的直线都适用
1.直线的斜率k与倾斜角α之间的关系
α
0°
0°<α<90°
90°
90°<α<180°
k
0
k>0
不存在
k<0
牢记口诀:“斜率变化分两段,90°是分界线;遇到斜率要谨记,存在与否要讨论”.
2.截距不是距离.“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.应注意过原点的特殊情况是否满足题意.
3.斜率为k的直线的一个方向向量为(1,k).
一、教材典题改编
1.(人教A版选择性必修第一册P55T4改编)已知点A(2,0),B(3, eq \r(3)),则直线AB的倾斜角为( )
A.30° B.60° C.120°
D.150°
解析:由题意得,直线AB的斜率k= eq \f(\r(3)-0,3-2)= eq \r(3),设直线AB的倾斜角为α,则tan α= eq \r(3),∵0°≤α<180°,∴α=60°.
2.(人教A版选择性必修第一册P55T5改编)过A(2,4),B(1,m)两点的直线的一个方向向量为(-1,1),则m=( )
A.-1 B.1 C.5
D.3
解析:方法一 由题意可知 eq \f(m-4,1-2)=-1,∴m=5.
方法二 ∵ eq \o(AB,\s\up16(→))=(-1,m-4),∴m-4=1,即m=5.
3.(人教A版选择性必修第一册P62T3改编)倾斜角为135°,在y轴上的截距为-1的直线方程是( )
A.x-y+1=0
B.x-y-1=0
C.x+y-1=0
D.x+y+1=0
解析:直线的斜率为k=tan 135°=-1,所以直线方程为y=-x-1,即x+y+1=0.
4.(人教A版选择性必修第一册P64T1改编)过两点(-2,4)和(4,-1)的直线在y轴上的截距为( )
A. eq \f(14,5) B.- eq \f(14,5) C. eq \f(7,3)
D.- eq \f(7,3)
解析:由题可知,直线方程为y+1= eq \f(4-(-1),-2-4)·(x-4),即y=- eq \f(5,6)(x-4)-1,令x=0,则y= eq \f(7,3),故直线在y轴上的截距为 eq \f(7,3).
二、易误易混澄清
1.(忽视斜率公式中x1≠x2)已知经过两点A(m2+2,m2-3),B(3-m-m2,2m)的直线l的倾斜角为135°,则m的值为_______.
答案: eq \f(4,3)
2.(忽略截距为0的情形)过点P(2,3)且在两坐标轴上的截距相等的直线方程为________________________.
答案:3x-2y=0或x+y-5=0
考点一 直线的倾斜角与斜率
[例1] (1)(2024·重庆南开中学模拟)已知直线l的一个方向向量为p=(sin eq \f(π,3),cos eq \f(π,3)),则直线l的倾斜角为( )
A. eq \f(π,6) B. eq \f(π,3) C. eq \f(2π,3)
D. eq \f(5π,6)
(2)已知两点A(2,-3),B(-3,2),直线l过点P(1,1)且与线段AB相交,则直线l的斜率k的取值范围是( )
A.-4≤k≤- eq \f(1,4)
B.k≤-4或k≥- eq \f(1,4)
C.-4≤k≤ eq \f(3,4)
D.- eq \f(3,4)≤k≤4
解析:(1)由题意可得,直线l的斜率k= eq \f(cos \f(π,3),sin \f(π,3))= eq \f(\r(3),3),又倾斜角的范围是[0,π),所以k= eq \f(\r(3),3)=tan eq \f(π,6),即直线l的倾斜角为 eq \f(π,6).
(2)结合图形,由题意得,所求直线的斜率k满足k≥kPB或k≤kPA,
即k≥- eq \f(1,4)或k≤-4,即直线l的斜率k的取值范围是k≤-4或k≥- eq \f(1,4).
1.斜率的两种求法:定义法、斜率公式法.
2.倾斜角和斜率范围求法:(1)图形观察(数形结合);(2)充分利用函数k=tan α(α≠90°)的单调性.
训练1 (1)(多选)如图,直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,倾斜角分别为α1,α2,α3,则下列选项正确的是( )
A.k1<k3<k2
B.k3<k2<k1
C.α1<α3<α2
D.α3<α2<α1
解析:由题图知k2>k3>0,k1<0,故 eq \f(π,2)>α2>α3>0,而α1为钝角,所以α3<α2<α1.
(2)(2025·绵阳模拟)已知直线l的方程为x sin α+ eq \r(3)y-1=0,α∈R,则直线l的倾斜角的范围是( )
A.(0, eq \f(π,3)]∪[ eq \f(2π,3),π)
B.[0, eq \f(π,6)]∪[ eq \f(5π,6),π)
C.[ eq \f(π,6), eq \f(5π,6)]
D.[ eq \f(π,3), eq \f(2π,3)]
解析:x sin α+ eq \r(3)y-1=0,则k=- eq \f(\r(3),3)sin α.因为α∈R,所以sin α∈[-1,1],所以k∈[- eq \f(\r(3),3), eq \f(\r(3),3)].设直线l的倾斜角为θ(0≤θ<π),故k=tan θ∈[- eq \f(\r(3),3), eq \f(\r(3),3)].当k∈[0, eq \f(\r(3),3)]时,直线l的倾斜角θ∈[0, eq \f(π,6)];当k∈[- eq \f(\r(3),3),0)时,直线l的倾斜角θ∈[ eq \f(5π,6),π).
综上所述,直线l的倾斜角θ∈[0, eq \f(π,6)]∪[ eq \f(5π,6),π).
考点二 求直线的方程
[例2] 求满足下列条件的直线方程:
(1)直线过点A(-1,-3),且斜率为- eq \f(1,4);
(2)直线过点(2,1),且横截距为纵截距的两倍;
(3)经过两条直线l1:x+y=2,l2:2x-y=1的交点,且直线的一个方向向量为v=(-3,2).
解:(1)∵所求直线过点A(-1,-3),且斜率为- eq \f(1,4),
∴直线方程为y+3=- eq \f(1,4)(x+1),即x+4y+13=0.
(2)当横截距与纵截距都为0时,可设直线方程为y=kx.∵直线过点(2,1),∴1=2k,解得k= eq \f(1,2),
∴直线方程为y= eq \f(1,2)x,即x-2y=0;
当横截距与纵截距都不为0时,可设直线方程为 eq \f(x,a)+ eq \f(y,b)=1,
由题意可得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(2,a)+\f(1,b)=1,,a=2b,))解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=4,,b=2,))
∴直线方程为 eq \f(x,4)+ eq \f(y,2)=1,即x+2y-4=0.
综上所述,所求直线方程为x-2y=0或x+2y-4=0.
(3)联立 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+y=2,,2x-y=1,))解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1,))
∴直线过点(1,1).
∵直线的一个方向向量为v=(-3,2),
∴直线的斜率k=- eq \f(2,3).
∴直线的方程为y-1=- eq \f(2,3)(x-1),即2x+3y-5=0.
求直线方程的注意点
(1)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.
(2)对于点斜式、截距式方程,要注意分类讨论(若采用点斜式,应先考虑斜率不存在的情况;若采用截距式,应判断截距是否为零).
训练2 (1)(2024·龙岩质检)过点A(-1,1)的直线l的倾斜角是直线l1: eq \r(3)x-y+1=0的倾斜角的2倍,则直线l的方程是( )
A. eq \r(3)x-y+ eq \r(3)+1=0
B. eq \r(3)x+y+ eq \r(3)-1=0
C. eq \r(3)x-3y+ eq \r(3)+3=0
D. eq \r(3)x+3y+ eq \r(3)-3=0
解析:由k1=tan α= eq \r(3),得α=60°,所以k=tan 120°=- eq \r(3),所以直线l的方程是y-1=- eq \r(3)(x+1),即 eq \r(3)x+y+ eq \r(3)-1=0.
(2)直线过点(-3,4),且在两坐标轴上的截距之和为12,则该直线的方程为________________.
答案:4x-y+16=0或x+3y-9=0 解析:由题设知直线的纵、横截距不为0,设直线方程为 eq \f(x,a)+ eq \f(y,12-a)=1.又直线过点(-3,4),从而 eq \f(-3,a)+ eq \f(4,12-a)=1,解得a=-4或a=9.故所求直线方程为4x-y+16=0或x+3y-9=0.
考点三 直线方程的综合应用
[例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.
(1)证明:直线l的方程可化为k(x+2)+(1-y)=0,
令 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+2=0,,1-y=0,))解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=-2,,y=1.))
∴无论k取何值,直线总经过定点(-2,1).
(2)解:由方程知,当k≠0时,直线在x轴上的截距为- eq \f(1+2k,k),在y轴上的截距为1+2k,
要使直线不经过第四象限,则 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(1+2k,k)≤-2,,1+2k≥1,))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,+∞).
(3)解:由题意可知k≠0,再由直线l的方程,得A为(- eq \f(1+2k,k),0),B为(0,1+2k).
依题意得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(-\f(1+2k,k)<0,,1+2k>0,))解得k>0.
∵S= eq \f(1,2)·|OA|·|OB|= eq \f(1,2)·| eq \f(1+2k,k)|·|1+2k|= eq \f(1,2)· eq \f((1+2k)2,k)= eq \f(1,2)×(4k+ eq \f(1,k)+4)≥ eq \f(1,2)×(2 eq \r(4k·\f(1,k))+4)=4,当且仅当4k= eq \f(1,k),即k= eq \f(1,2)时,等号成立.
∴Smin=4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
直线方程综合应用的三个问题
(1)直线过定点问题:将参数的“系数”化为0,解关于x,y的方程组可求定点.
(2)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.
(3)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,再利用基本不等式求解最值.
训练3 (1)直线(a-1)x-(a+1)y+2=0恒过定点( )
A.(1,1)
B.(1,-1)
C.(-1,1)
D.(-1,-1)
解析:将(a-1)x-(a+1)y+2=0变形为(x-y)·a-x-y+2=0,令 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-y=0,,-x-y+2=0,))解得x=1,y=1,所以直线恒过定点(1,1).
(2)已知直线l1:ax-2y=2a-4,l2:2x+a2y=2a2+4.当0<a<2时,直线l1,l2与两坐标轴围成一个四边形,当四边形的面积最小时,实数a=________________.
答案: eq \f(1,2) 解析:由题意知,直线l1,l2恒过定点P(2,2),直线l1在y轴上的截距为2-a,直线l2在x轴上的截距为a2+2,
所以四边形的面积S= eq \f(1,2)×2×(2-a)+ eq \f(1,2)×2×(a2+2)=a2-a+4=(a- eq \f(1,2))2+ eq \f(15,4).又0<a<2,所以当a= eq \f(1,2)时,四边形的面积最小.
$$