内容正文:
直线和圆的方程
2.2 直线的方程
2.2.3 直线的一般式方程
第二章
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Ax+By+C=0
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B
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解 析
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C
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D
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ABD
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课时梯级训练(18)
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学习目标
1.掌握直线的一般式方程.
2.理解关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)与直线的关系.
3.会进行直线方程的五种形式之间的转化.
知识点 直线的一般式方程
1.直线的点斜式、斜截式、两点式方程都是二元一次方程,任意一个关于x,y的二元一次方程都表示一条直线吗?
2.平面直角坐标系中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吗?
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不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
(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.
(3)系数的几何意义:
①当B≠0时,则- eq \f(A,B)=k(斜率),- eq \f(C,B)=b(y轴上的截距);
②当B=0,A≠0时,则- eq \f(C,A)=a(x轴上的截距),此时不存在斜率.
对于直线方程的一般式,规定如下:
(1)x的系数为正;
(2)x,y的系数及常数项一般不出现分数;
(3)按含x项、含y项、常数项顺序排列.
[例1] 根据下列各条件写出直线的方程,并且化成一般式.
(1)斜率是- eq \f(1,2),经过点A(8,-2);
(2)经过点B(4,2),平行于x轴;
(3)在x轴和y轴上的截距分别是 eq \f(3,2),-3;
(4)经过点A(-1,5),B(2,-1)两点.
(1)由点斜式得y-(-2)=- eq \f(1,2)(x-8),即x+2y-4=0.
(2)由斜截式得y=2,即y-2=0.
(3)由截距式得 eq \f(x,\f(3,2))+ eq \f(y,-3)=1,即2x-y-3=0.
(4)由两点式得直线方程为 eq \f(y-5,-1-5)= eq \f(x-(-1),2-(-1)),即2x+y-3=0.
求直线一般式方程的策略
在求直线方程时,设一般式方程有时并不简单,常用的还是根据给定条件选出四种特殊形式之一求方程,然后转化为一般式.
[练1] (2025·海口期末)已知直线l的方向向量为n=(3,2),且l经过点(3,1),则l的方程为( )
A.2x-3y-6=0
B. 2x-3y-3=0
C.3x+2y-11=0
D.3x-2y-7=0
由题意,因为直线l的一个方向向量为(3,2),所以l的斜率k= eq \f(2,3),所以直线方程为y-1= eq \f(2,3)(x-3),整理得2x-3y-3=0.故选B.
综合应用:直线一般式方程的应用
考法1 含参数的一般式方程
[例2] (2025·黄山八校联盟高二期中)已知直线l:y=kx-2k+1(k∈R).
(1)若直线l不经过第二象限,求k的取值范围;
(2)若直线l与x轴、y轴正半轴分别交于A,B两点,当△AOB的面积为 eq \f(9,2)时(O为坐标原点),求此时相应的直线l的方程.
(1)由题意可知直线l:y=kx-2k+1(k∈R),
y=k(x-2)+1易知直线l过定点(2,1),
当直线l过原点时,可得k= eq \f(1,2),
当k≥ eq \f(1,2)时,直线l不经过第二象限.
(2)由题意可知k<0,
∵直线l:y=kx-2k+1与x轴、y轴正半轴的交点分别是A eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2-\f(1,k),0)),B(0,1-2k),
∴S△AOB= eq \f(1,2)|2- eq \f(1,k)|×|1-2k|= eq \f(1,2)× eq \f((2k-1)2,|k|),
当k<0时,由S△AOB= eq \f(9,2)得
eq \f(1,2)× eq \f(4k2-4k+1,-k)= eq \f(9,2),
即4k2+5k+1=0,
解得k=-1或k=- eq \f(1,4),
即直线l的方程为x+y-3=0或x+4y-6=0.
含参直线方程的研究策略
(1)若方程Ax+By+C=0表示直线,则需满足A,B不同时为0.
(2)根据条件,结合直线经过的特殊点求参数的值域范围.
[练2] 设m为实数,若直线l的方程为mx+(m-1)y+3=0,根据下列条件分别确定m的值:
(1)直线l在y轴上的截距为6;
(2)直线l的斜率为2;
(3)直线l经过点(1,3).
(1)因为直线l在y轴上的截距为6,所以直线l一定经过点(0,6),则6m-6+3=0,
解得m= eq \f(1,2).
(2)当m=1时,斜率不存在,不合题意;
当m≠1时,把直线方程化为斜截式,y= eq \f(-mx,m-1)- eq \f(3,m-1).
因为斜率为2,所以 eq \f(-m,m-1)=2,解得m= eq \f(2,3).
(3)因为直线l经过点(1,3),所以m+3(m-1)+3=0,解得m=0.
考法2 一般式下直线的平行与垂直问题
[例3] 已知直线l1:3x+(m+1)y-6=0,l2:mx+2y-(m+2)=0.求分别满足下列条件的m的值.
(1)l1⊥l2;
(2)l1∥l2.
(1)∵l1⊥l2,∴3×m+(m+1)×2=0,
∴m=- eq \f(2,5).
(2)∵l1∥l2,∴3×2=m×(m+1),∴m=-3或m=2.
当m=-3时,l1∥l2;
当m=2时,l1与l2重合,不符合题意,舍去.
∴m=-3.
一般式下两直线平行与垂直的判定
若直线l1与l2的方程分别为A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0),
则l1∥l2⇔ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A1B2-A2B1=0,,B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.))
l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
[练3] 已知直线l1:ax+2y+6=0和直线l2:x+(a-1)y+a2-1=0.
(1)当l1⊥l2时,求a的值;
(2)在(1)的条件下,若直线l3∥l2,且l3过点A(1,-3),求直线l3的方程.
(1)由a×1+2×(a-1)=0,解得a= eq \f(2,3).
∴当l1⊥l2时,a的值为 eq \f(2,3).
(2)由(1)知,l2:3x-y- eq \f(5,3)=0.
∵l3∥l2,∴可设l3的方程为3x-y+m=0(m≠- eq \f(5,3)).
又l3过点A(1,-3),∴3×1-(-3)+m=0,得m=-6,
∴l3的方程为3x-y-6=0.
1.知识清单
(1)直线的一般式方程.
(2)直线方程五种形式间的互化.
(3)利用直线方程判定直线的平行与垂直.
2.方法归纳:分类讨论思想、化归转化思想.
3.常见误区:忽视直线斜率不存在的情况;忽视两直线重合的情况.
◎随堂演练
1.直线 eq \f(x,3)+ eq \f(y,4)=1化成一般式方程为( )
A.y=- eq \f(4,3)x+4
B. y=- eq \f(4,3)(x-3)
C.4x+3y-12=0
D.4x+3y=12
直线 eq \f(x,3)+ eq \f(y,4)=1化成一般式方程为4x+3y-12=0.
2.若直线l的一般式方程为2x-y+1=0,则直线l不经过 ( )
A.第一象限
B. 第二象限
C.第三象限
D.第四象限
直线方程变形为y=2x+1,由图象(图略)可知直线经过第一、二、三象限,即直线l不经过第四象限.
3.(多选)已知直线l1:x+(a-1)y+1=0,直线l2:ax+2y+2=0,则下列结论正确的是( )
A.l1在x轴上的截距为-1
B.l2恒过定点(0,-1)
C.若l1∥l2,则a=-1或a=2
D.若l1⊥l2,则a= eq \f(2,3)
直线l1:x+(a-1)y+1=0中,令y=0,得x=-1,A正确;
直线l2:ax+2y+2=0中,令x=0,得y=-1,即l2恒过定点(0,-1),故B正确;
若两直线平行,则1×2=a(a-1),1×2≠a×1,可得a=-1,故C错误;
若两直线垂直,则有1×a+2(a-1)=0,解得a= eq \f(2,3),故D正确.
故选ABD.
4.已知直线l的倾斜角为60°,在y轴上的截距为-4,则直线l的点斜式方程为___________;截距式方程为________________;斜截式方程为_________________;一般式方程为__________________.
答案:y+4= eq \r(3)(x-0) eq \f(x,\f(4\r(3),3))+ eq \f(y,-4)=1 y= eq \r(3)x-4 eq \r(3)x-y-4=0
5.若方程(m2-3m+2)x+(m-2)y-2m+5=0表示直线,则实数m的取值范围是____________________.
答案:(-∞,2)∪(2,+∞)
由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m2-3m+2=0,,m-2=0))解得m=2.若方程表示直线,则m2-3m+2与m-2不能同时为0,故m≠2,
则实数m的取值范围为(-∞,2)∪(2,+∞).
$$