内容正文:
1.2.2 直线的两点式方程
学习任务
核心素养
1.了解直线方程的两点式的推导过程.(难点)
2.掌握直线方程两点式、截距式的形式、特点及适用范围.(重点)
1.通过对直线的两点式方程的推导,提升逻辑推理的数学素养.
2.通过对直线的两点式方程和截距式方程的学习,培养直观想象和数学运算的数学素养.
某区商业中心O有通往东、西、南、北的四条大街,某公园位于东大街北侧、北大街东侧P处,如图所示.公园到东大街、北大街的垂直距离分别为1 km和4 km.现在要在公园前修建一条直线大道分别与东大街、北大街交会于A,B两处,并使商业中心O到A,B两处的距离之和最短.
在上述问题中,实际上解题关键是确定直线AB,那么直线AB的方程确定后,点A,B能否确定?
知识点 直线的两点式方程和截距式方程
名称
两点式方程
截距式方程
已知
条件
直线l过点P1(x1,y1),P2(x2,y2),其中x1≠x2,y1≠y2
直线l在x轴、y轴上的截距分别为a,b,且a≠0,b≠0
示意图
直线
方程
适用
范围
斜率存在且不为零
斜率存在且不为零,不过原点
方程=和方程(y-y1)(x2-x1)=(x-x1)(y2-y1)的适用范围相同吗?
[提示] 不同.前者为分式形式方程,它不表示垂直于坐标轴的直线,后者为整式形式方程,它表示过任何两点的直线.
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)直线的两点式方程也可以用=(x1≠x2,y1≠y2)表示. ( )
(2)任何直线都可以用方程=1表示. ( )
(3)能用两点式写出的直线方程,也可以用点斜式方程写出. ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
2.过点A(3,2),B(4,3)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
D [由直线的两点式方程,得=,化简得x-y-1=0.]
3.直线y=3x+2在x轴上的截距是____________.
- [令y=0得x=-,即在x轴上的截距为-.]
类型1 直线的两点式方程
【例1】 (1)若直线l经过点A(2,-1),B(2,7),则直线l的方程为________.
(2)若点P(3,m)在过点A(2,-1),B(-3,4)的直线上,则m=________.
(1)x=2 (2)-2 [(1)由于点A与点B的横坐标相等,所以直线l没有两点式方程,所求的直线方程为x=2.
(2)由直线方程的两点式得=,即=.所以直线AB的方程为y+1=-x+2,因为点P(3,m)在直线AB上,所以m+1=-3+2,得m=-2.]
由两点式求直线方程的步骤
(1)设出直线所经过点的坐标.
(2)根据题中的条件,找到有关方程,解出点的坐标.
(3)由直线的两点式方程写出直线的方程.
提醒:当已知两点坐标,求过这两点的直线方程时,首先要判断是否满足两点式方程的适用条件:两点的连线不垂直于坐标轴.若满足,则考虑用两点式求方程.
[跟进训练]
1.求经过两点A(2,m)和B(n,3)的直线方程.
[解] 当m=3时,直线垂直于y轴,方程为y=3;当n=2时,直线垂直于x轴,方程为x=2;当m≠3且n≠2时,由两点式得直线方程为=.
类型2 直线的截距式方程
【例2】 求过点(4,-3)且在两坐标轴上截距相等的直线l的方程.
若已知直线与两坐标轴相交,选哪种形式的方程较好?
[提示] 选择截距式较好.
[解] 设直线在x轴、y轴上的截距分别为a,b.①当a≠0,b≠0时,设l的方程为=1.∵点(4,-3)在直线上,∴=1,若a=b,则a=b=1,直线方程为x+y-1=0.
②当a=b=0时,直线过原点,且过点(4,-3),∴直线的方程为3x+4y=0.综上知,所求直线方程为x+y-1=0或3x+4y=0.
[母题探究]
1.(变条件)本例中把“截距相等”改为“截距互为相反数”,求直线l的方程.
[解] 当截距均为零时,设直线方程为y=kx,把点(4,-3)代入得-3=4k,解得k=-,所求的直线方程为y=-x,即3x+4y=0.当截距均不为零且相反时,可设直线方程为=1,把点(4,-3)代入得=1,解得a=7,所求直线方程为=1,即x-y-7=0,故所求直线l的方程为x-y-7=0或3x+4y=0.
2.(变条件)本例中把“相等”改为“绝对值相等”呢?
[解] 当直线在两轴上的截距的绝对值相等时,包括:
①两截距均为零,即3x+4y=0.
②两截距均不为零且相等,即x+y-1=0.
③两截距均不为零且相反,即x-y-7=0.
故所求的直线方程为x-y-7=0或x+y-1=0或3x+4y=0.
利用截距式求直线方程的注意事项
(1)用截距式求直线方程时,纵截距和横截距都必须存在且都不为0.
①若a=0,b≠0,则直线方程为x=0;
②若a≠0,b=0,则直线方程为y=0;
③若a=0,b=0,则直线方程为y=kx(k≠0).
(2)截距相等且不为零,可设x+y=a;
截距相反且不为零,可设x-y=a;
截距相等且均为零,可设y=kx.
类型3 直线方程的灵活应用
【例3】 【链接教材P15例4】
在△ABC中,已知A(-3,2),B(5,-4),C(0,-2).
(1)求BC边所在直线的方程;
(2)求BC边上的中线所在直线的方程.
[解] (1)BC边过两点B(5,-4),C(0,-2),由两点式,得=,即2x+5y+10=0,故BC边所在直线的方程是2x+5y+10=0.
(2)设BC的中点为M(a,b),则a==,b==-3,所以M,
又BC边的中线过点A(-3,2),所以=,即10x+11y+8=0,所以BC边上的中线所在直线的方程为10x+11y+8=0.
【教材原题·P15例4】
例4 已知三角形的顶点是A(-5,0),B(3,-3),C(0,2)(图1-2-4),分别求这个三角形三边所在直线的方程.
[解] 直线AB过A(-5,0),B(3,-3)两点,由直线的两点式方程,得
=,即3x+8y+15=0,这就是直线AB的方程.直线BC在y轴上的截距为2,斜率是k==-,由直线的斜截式方程,得y=-x+2,即5x+3y-6=0,这就是直线BC的方程.直线AC在x轴、y轴上的截距分别是-5,2,由直线的截距式方程,得=1,即2x-5y+10=0,这就是直线AC的方程.
直线方程的选择技巧
(1)已知一点的坐标,求过该点的直线方程,一般选取点斜式方程,再由其他条件确定直线的斜率.
(2)若已知直线的斜率,一般选用直线的斜截式,再由其他条件确定直线的一个点或者截距.
(3)若已知两点坐标,一般选用直线的两点式方程,若两点是与坐标轴的交点,就用截距式方程.
(4)不论选用怎样的直线方程,都要注意各自方程的限制条件,对特殊情况下的直线要单独讨论解决.
[跟进训练]
2.过点P(2,3)且在两坐标轴上的截距相等的直线有________条.
2 [设直线的两截距都是a,则有
①当a=0时,直线设为y=kx,将P(2,3)代入得k=,∴直线l的方程为3x-2y=0.
②当a≠0时,直线设为=1,即x+y=a,把P(2,3)代入得a=5,∴直线l的方程为x+y=5.∴直线l的方程为3x-2y=0或x+y-5=0.∴满足题意的直线共有2条.]
1.过P1(2,0),P2(0,3)两点的直线方程是( )
A.=0 B.=0
C.=1 D.=1
C [由条件可知,直线在x轴、y轴上的截距分别为2,3,所以方程为=1.]
2.直线=1过第一、三、四象限,则( )
A.a>0,b>0 B.a>0,b<0
C.a<0,b>0 D.a<0,b<0
B [因为直线过第一、三、四象限,所以它在x轴上的截距为正,在y轴上的截距为负,所以a>0,b<0.]
3.过两点(-1,1)和(3,9)的直线在x轴上的截距是________.
- [由两点式得=,即y-1=2(x+1),令y=0得x=-,所以直线在x轴上的截距为-.]
4.过点(5,2),且在x轴上的截距是在y轴上的截距的2倍的直线方程是________.
x+2y-9=0或2x-5y=0 [当y轴上截距b=0时,设直线方程为y=kx.将点(5,2)代入,得y=x,即2x-5y=0.当b≠0时,设直线方程为+=1,将点(5,2)代入,得=1,解得b=,即直线方程为=1,整理,得x+2y-9=0.所以满足条件的直线方程为2x-5y=0或x+2y-9=0.]
5.求过点P(6,-2),且在x轴上的截距比在y轴上的截距大1的直线方程.
[解] 设直线方程的截距式为=1(a≠0且a≠-1).则=1,解得a=2或a=1,则直线方程是=1或=1,即2x+3y-6=0或x+2y-2=0.
回顾本节知识,自我完成以下问题:
1.直线的两点式方程及其适用情形分别是什么?
[提示] 直线的两点式方程为=,直线没有斜率(x1=x2)或斜率为0(y1=y2)时,不能用两点式=求它的方程.
2.直线的截距式方程及其适用情形分别是什么?
[提示] 直线的截距式方程为=1,其适用情形是斜率存在且不为零,不过原点.
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