内容正文:
直线与圆
§1 直线与直线的方程
1.1 一次函数的图象与直线的方程
1.2 直线的倾斜角、斜率及其关系
第1课时 直线的倾斜角和斜率 [教学方式:基本概念课——逐点理清式教学]
[课时目标]
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.
逐点清(一) 直线的倾斜角
[多维理解]
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x轴(正方向)按逆时针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
范围
当直线l和x轴平行或重合时,规定它的倾斜角为0.因此,直线的倾斜角α的取值范围为[0,π)
|微|点|助|解|
(1)每一条直线都有唯一的倾斜角与之对应.
(2)直线的倾斜角是对直线方向的定量刻画,是对直线的倾斜程度的刻画,是相对于x轴正向位置的刻画,如图.
倾斜角
α=0°
0°<α<90°
α=90°
90°<α<180°
直线
平行(重合)于x轴
由左向右上升
垂直于x轴
由左向右下降
直线的倾斜角刻画了直线的倾斜程度,倾斜角越接近,倾斜程度越大.
[微点练明]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任意一条直线都有唯一的倾斜角. ( )
(2)一条直线的倾斜角可以为-30°. ( )
(3)倾斜角为0°的直线有无数条. ( )
(4)若直线的倾斜角为α,则sin α∈(0,1). ( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)×
2.如图,直线l与y轴正向之间的夹角为30°,则直线的倾斜角为 ( )
A.30° B.60°
C.45° D.不确定
解析:选B 由倾斜角的定义可得,该直线的倾斜角为90°-30°=60°.
3.若直线l经过第二、三、四象限,则直线l的倾斜角α的取值范围是 ( )
A.0°≤α<90° B.90°≤α<180°
C.90°<α<180° D.0°≤α<180°
解析:选C 因为直线l经过第二、三、四象限,所以直线l的斜率小于0,所以直线l的倾斜角为钝角,故选C.
4.已知直线l1的倾斜角α1=15°,直线l1与l2的交点为A,直线l1和l2向上的方向所成的角为120°,如图,则直线l2的倾斜角为 .
解析:设直线l2的倾斜角为α2,l1和l2向上的方向所成的角为120°,所以∠BAC=120°,所以α2=120°+α1=135°.
答案:135°
逐点清(二) 直线的斜率
[多维理解]
称k=(其中x1≠x2)为经过不同两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)的直线l的斜率.
|微|点|助|解|
(1)k的值与两点P1,P2的位置无关.
(2)当直线l与x轴垂直时,斜率不存在,倾斜角为90°.
(3)当直线l与x轴不垂直时,斜率存在且唯一.
(4)当直线与x轴平行或重合时,k=0.
(5)常用斜率表示直线的倾斜程度.
[微点练明]
1.若过点P(-2,m)和Q(m,4)的直线斜率不存在,则m的值等于 ( )
A.1 B.-1
C.2 D.-2
答案:D
2.已知经过两点(5,m)和(2,8)的直线的斜率大于1,则m的取值范围是 ( )
A.(2,8) B.(8,+∞)
C.(11,+∞) D.(-∞,11)
解析:选C 由题意得>1,解得m>11.
3.满足下列条件的直线的斜率是否存在?若存在,求其斜率.
(1)经过点A(2,3),B(4,5);
(2)经过点C(-2,3),D(2,-1);
(3)经过点P(-3,1),Q(-3,10);
(4)经过点M(a,2),N(3,6).
解:(1)存在.直线AB的斜率kAB==1.
(2)存在.直线CD的斜率kCD==-1.
(3)不存在.因为xP=xQ=-3.
(4)当a=3时,斜率不存在;当a≠3时,直线MN的斜率kMN=.
逐点清(三) 直线斜率的应用
[典例] 已知三点A(a,2),B(3,7),C(-2,-9a).
(1)若A,B,C三点在同一直线上,求实数a的值;
(2)若点A不在直线BC上,求实数a的取值范围.
解:(1)∵A,B,C三点共线,∴kAB=kBC,
即=,解得a=2或a=.
(2)当A,B,C三点共线时,a=2或a=,
那么当A,B,C三点不共线,
即点A不在直线BC上时,a≠2且a≠.
故实数a的取值范围为∪∪(2,+∞).
|思|维|建|模|
(1)判断三点是否共线,先判断任意两点连线的斜率是否存在.
(2)若三点共线,则任意两点连线的斜率不一定相等,也可能都不存在.若斜率相等,说明有公共点,才能得出三点共线.
[针对训练]
1.已知a>0,平面内三点A(0,-a),B(1,a2),C(3,2a3)共线,则a= .
解析:因为A,B,C三点共线,所以kAB=kAC,故a2+a=,整理得2a3-3a2-2a=0,即a(2a+1)(a-2)=0,解得a=0或a=-或a=2.因为a>0,所以a=2.
答案:2
2.判断下列三点是否在同一条直线上.
(1)A(-3,1),B(2,-4),C(3,0);
(2)D(5,-1),E(-1,2),F(-5,4).
解:(1)因为kAB==-1,
kAC==-,
所以kAB≠kAC,
所以A,B,C三点不在同一条直线上.
(2)因为kDE==-,
kDF==-,
所以kDE=kDF.
又直线DE与直线DF有公共点D,
所以D,E,F三点在同一条直线上.
[课时检测]
1.[多选]图中α能表示直线l的倾斜角的是 ( )
答案:AC
2.[多选]下列说法正确的是 ( )
A.若α是直线l的倾斜角,则0°≤α<180°
B.若k是直线的斜率,则k∈R
C.任意一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率
D.任意一条直线都有斜率,但不一定有倾斜角
答案:ABC
3.如图,直线l的倾斜角为 ( )
A.60° B.120°
C.30° D.150°
解析:选D 由题图易知l的倾斜角为45°+105°=150°.
4.下面选项中,两点确定的直线的斜率不存在的是 ( )
A.(4,2)与(-4,1) B.(0,3)与(3,0)
C.(3,-1)与(2,-1) D.(-2,2)与(-2,5)
解析:选D 对于D,因为x1=x2=-2,所以直线垂直于x轴,倾斜角为90°,斜率不存在.
5.已知点A的坐标为(3,4),在坐标轴上有一点B,若kAB=4,则点B的坐标为 ( )
A.(2,0)或(0,-4) B.(2,0)或(0,-8)
C.(2,0) D.(0,-8)
解析:选B 设点B的坐标为(x,0)或(0,y),所以kAB=或kAB=,即=4或=4,解得x=2或y=-8,所以点B的坐标为(2,0)或(0,-8).
6.已知直线l的倾斜角为θ-25°,则角θ的取值范围为 ( )
A.25°≤θ≤155° B.-25°≤θ≤155°
C.0°≤θ≤180° D.25°≤θ<205°
解析:选D 因为直线的倾斜角α的取值范围是0°≤α<180°,所以由0°≤θ-25°<180°得25°≤θ<205°.
7.如果直线l先沿x轴负方向平移2个单位长度,再沿y轴正方向平移2个单位长度后,又回到原来的位置,那么直线l的斜率是 ( )
A.-2 B.-1
C.1 D.2
解析:选B 设A(a,b)是直线l上任意一点,则平移后得点A'(a-2,b+2),于是直线l的斜率k=kAA'==-1.
8.[多选]下列各组中,三点不能构成三角形的三个顶点的为 ( )
A.(1,3),(5,7),(10,12)
B.(-1,4),(2,1),(-2,5)
C.(0,2),(2,5),(3,7)
D.(1,-1),(3,3),(5,7)
解析:选ABD 当三点共线时,不能构成三角形,A,B,C,D四个选项中,A,B,D中的三点共线,故选ABD.
9.若三点A(2,-3),B(4,3),C(5,b)在同一直线上,则实数b等于 ( )
A.-12 B.-6
C.6 D.12
解析:选C 因为kAB=kAC,又kAB==3,kAC==,所以3=,即b=6.
10.设直线l过原点,其倾斜角为α,将直线l绕坐标原点沿逆时针方向旋转40°,得直线l1,则直线l1的倾斜角为 ( )
A.α+40° B.α-140°
C.140°-α D.α+40°或α-140°
解析:选D 根据题意,画出图象,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(如图所示)可知,当0°≤α<140°时,l1的倾斜角为α+40°;当140°≤α<180°时,l1的倾斜角为40°+α-180°=α-140°.故选D.
11.已知三点A(x,2x),B(1,0),C(3x,x),若直线AB的斜率为1,则直线BC的斜率为 .
解析:由kAB==1,解得x=-1,则点C为(-3,-1).所以kBC==.
答案:
12.若直线l向上的方向与y轴的正方向成40°角,则直线l的倾斜角为 .
解析:如图,直线l有两种情况,故直线l的倾斜角为50°或130°.
答案:50°或130°
13.若三点A(3,3),B(a,0),C(0,b)(其中ab≠0)共线,则+= .
解析:由于A(3,3),B(a,0),C(0,b)三点共线且a≠0,b≠0,显然AB,AC的斜率存在,则kAB=kAC,所以=,所以ab=3a+3b,所以+=.
答案:
14.(10分)设过点A的直线的斜率为k,分别根据下列条件写出直线上另一点B的坐标(答案不唯一):
(1)k=4,A(1,2);(2分)(2)k=-2,A(-2,-3);(2分)
(3)k=-,A(2,-4);(3分)
(4)k=,A(-3,2).(3分)
解:(1)取点B(0,y),由=4,
得y=-2,则点B为(0,-2).
(2)取点B(0,y),由=-2,
得y=-7,则点B为(0,-7).
(3)取点B(0,y),由=-,
得y=-1,则点B为(0,-1).
(4)取点B(0,y),由=,
得y=6,则点B为(0,6).
15.(10分)设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)是函数y=x3的图象上任意三个不同的点.求证:若A,B,C三点共线,则x1+x2+x3=0.
证明:由题意得kAB=,kAC=,
∵A,B,C三点共线,∴kAB=kAC,
∴=,
∴+x1x2+=+x1x3+,
∴(x2-x3)(x1+x2+x3)=0.
∵x2≠x3,∴x1+x2+x3=0.
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