内容正文:
第2章 2.2 直线的方程
2.2.1 直线的点斜式方程
学习目标
1. 了解由斜率公式推导直线方程的点斜式的过程,发展逻辑推理的核心素养.
2. 掌握直线的点斜式方程与斜截式方程,培养直观想象的核心素养.
3. 会利用直线的点斜式方程与斜截式方程解决有关的问题,提升数学运算的核心素养.
任务一 直线的点斜式方程
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任务二 直线的斜截式方程
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任务三 直线过定点问题
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随堂评价
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内容索引
课时测评
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任务一 直线的点斜式方程
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问题1.给定一个点P0(x0,y0)和斜率k(或倾斜角)就能确定一条直线.怎么确定P0(x0,y0)和斜率k之间的关系?
提示:y-y0=k(x-x0)
问题导思
当斜率不存在时,直线方程为x=x0;当斜率为0时,直线方程为y=y0.
新知构建
点斜式
已知条件 点P(x0,y0)和_______
图式
方程形式 y-y0=__________
适用条件 斜率存在
斜率k
k(x-x0)
典例1
写出下列直线的点斜式方程.
(1)经过点A(-3,-1),斜率为;
解:y+1=(x+3).
(2)经过点B(,1),倾斜角是120°;
解:倾斜角为120°,则斜率为-,
所以该直线方程为y-1=-(x-).
(3)经过点C(0,5)且与x轴垂直.
解:因为直线垂直于x轴,斜率不存在,所以该直线的方程为x=0.
规律方法
求直线的点斜式方程
1.求直线的点斜式方程的步骤:定点(x0,y0)→定斜率k→写出方程y-y0=k(x-x0).
2.点斜式方程y-y0=k(x-x0)可表示过点P(x0,y0)的所有直线,但x=x0除外.
注意:斜率不存在时,过点P(x0,y0)的直线与x轴垂直,直线上所有点的横坐标相等,都为x0,故直线方程为x=x0.
对点练1.已知直线的方程为y+2=-x-1,则
A.该直线过点(-1,2),斜率为-1
B.该直线过点(-1,2),斜率为1
C.该直线过点(-1,-2),斜率为-1
D.该直线过点(-1,-2),斜率为1
直线的方程可化为点斜式y-(-2)=-[x-(-1)],故直线过点(-1,-2),斜率为-1.
√
对点练2.分别求出经过点P(3,4),且满足下列条件的直线方程,并画出图形.
(1)斜率k=2;
解:由点斜式方程得y-4=2(x-3).
(2)与x轴平行;
解:与x轴平行时,k=0,
所以y-4=0×(x-3),即y=4.
(3)与x轴垂直.
解:与x轴垂直,斜率不存在,方程为x=3.
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任务二 直线的斜截式方程
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问题2.直线l上给定一个点P0(0,b)和斜率k,求直线l的方程.
提示:y=kx+b
问题导思
新知构建
斜截式
已知条件 斜率k和直线在y轴上的截距b
图示
方程形式 __________
适用条件 斜率存在
y=kx+b
典例2
根据条件写出下列直线的斜截式方程:
(1)斜率为2,在y轴上的截距是5;
解:由直线方程的斜截式可知,所求直线方程为y=2x+5.
(2)倾斜角为150°,在y轴上的截距是-2;
解:因为倾斜角α=150°,所以斜率k=tan 150°=-.
由斜截式可得方程为y=-x-2.
(3)倾斜角为60°,与y轴的交点到坐标原点的距离为3.
解:因为直线的倾斜角为60°,所以其斜率k=tan 60°=.
因为直线与y轴的交点到原点的距离为3,
所以直线在y轴上的截距b=3或b=-3,
所以所求直线的斜截式方程为y=x+3或y=x-3.
规律方法
求直线的斜截式方程的策略
1.求直线的斜截式方程只要分别求出直线的斜率和在y轴上的截距,代入方程即可;
2.当斜率和截距未知时,可结合已知条件,先求出斜率和截距,再写出直线的斜截式方程.
对点练3.写出下列直线的斜截式方程:
(1)直线斜率是3,在y轴上的截距是-3;
解:由直线方程的斜截式可知,所求方程为y=3x-3.
(2)直线倾斜角是60°,在y轴上的截距是5;
解:因为k=tan 60°=,所以所求直线的斜截式方程为y=x+5.
(3)直线在x轴上的截距为4,在y轴上的截距为-2.
解:因为直线在x轴上的截距为4,在y轴上的截距为-2,
所以直线过点(4,0)和(0,-2),所以k==,
所以所求直线的斜截式方程为y=x-2.
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任务三 直线过定点问题
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典例3
直线y=ax-3a+2(a∈R)必过定点_______.
(3,2)
将直线方程变形为y-2=a(x-3),由直线方程的点斜式可知,直线过定点(3,2).
规律方法
揭秘“直线过定点”的问题
含有一个参数的直线方程,一般过定点.求定点的方法有两种:
1.将直线方程化成点斜式,由点斜式方程观察得到定点;
2.将x,y看成参数的系数,变形整理后,对参数取任意的值,式子都成立,从而转化为方程组,求x,y的值,由x,y确定的点就是“定点”,如本题,原方程可化为(x-3)a+2-y=0.上式对任
意的a都成立,所以所以直线过定点(3,2).
对点练4.求证:不论m为何值,直线l:y=(m-1)x+2m+1总过第二象限.
证明:直线l的方程可化为y-3=(m-1)(x+2),
所以直线l过定点(-2,3).
由于点(-2,3)在第二象限,故直线l总过第二象限.
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随堂评价
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1.直线y=2x-3在y轴上的截距是
A.3 B.2
C.-2 D.-3
√
对于直线y=2x-3,当x=0时,y=-3,因此直线y=2x-3在y轴上的截距为-3.
2.若直线l的倾斜角为45°,且经过点(2,0),则直线l的方程是
A.y=x+2 B.y=x-2
C.y=x- D.y=x-2
√
由题得直线l的斜率k=tan 45°=1,由点斜式求得直线l的方程为y-0=x-2,即y=x-2,故选B.
3.方程y=k(x-2)表示
A.过点(-2,0)的所有直线
B.过点(2,0)的所有直线
C.过点(2,0)且不垂直于x轴的所有直线
D.过点(2,0)且除去x轴的所有直线
√
易验证直线通过点(2,0),又直线斜率存在,故直线不垂直于x轴.
4.已知直线l的倾斜角为60°,且在y轴上的截距为-2,则此直线的方程为
A.y=x+2 B.y=-x+2
C.y=-x-2 D.y=x-2
√
因为α=60°,所以k=tan 60°=,
所以直线l的方程为y=x-2.
5.若直线y=kx+b通过第一、三、四象限,则有
A.k>0,b>0 B.k>0,b<0
C.k<0,b>0 D.k<0,b<0
因为直线经过第一、三、四象限,
所以图形如图所示,由图知,k>0,b<0.
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√
课时测评
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1.倾斜角为60°且在x轴上的截距为的直线方程为
A.y=-x+3 B.y=-x-3
C.y=x+3 D.y=x-3
斜率为tan 60°=,利用点斜式直接写出方程,即y=x-3.
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2.已知直线的点斜式方程是y-2=-(x-1),那么此直线的倾斜角为
A.30° B.60°
C.120° D.150°
√
因为直线的点斜式方程是y-2=-(x-1),所以直线的斜率为-.设直线的倾斜角为α,则tan α=-且0°≤α<180°,所以α=120°,故选C.
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3.(多选)给出下列四个结论,正确的是
A.方程k=与方程y-2=k(x+1)可表示同一直线
B.直线l过点P(x1,y1),倾斜角为90°,则其方程是x=x1
C.直线l过点P(x1,y1),斜率为0,则其方程是y=y1
D.所有的直线都有点斜式和斜截式方程
√
A不正确,方程k=不含点(-1,2);B正确;C正确;D只有k存在时成立.
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4.已知直线l的方程为y+=(x-1),则l在y轴上的截距为
A.9 B.-9
C. D.-
由y+=(x-1),得y=x-9,
所以l在y轴上的截距为-9.
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5.已知直线kx-y+1-3k=0,当k变化时,所有的直线恒过定点
A.(1,3) B.(-1,-3)
C.(3,1) D.(-3,-1)
√
直线kx-y+1-3k=0变形为y-1=k(x-3),
由直线的点斜式可得直线恒过定点(3,1).
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6.已知直线l经过点P(-2,5),且斜率为-,则直线l的方程为_________
____.
由点斜式得y-5=-(x+2),
即y=-x+.
y=-x
+
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7.已知直线y=x+1绕着其上一点P(3,4)逆时针旋转90°后得直线l,则直线l的点斜式方程为________________.
直线y=x+1的斜率k=1,所以倾斜角为45°.
由题意知,直线l的倾斜角为135°,
所以直线l的斜率k'=tan 135°=-1,又点P(3,4)在直线l上,
所以直线l的点斜式方程为y-4=-(x-3).
y-4=-(x-3)
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8.在y轴上的截距为-6,且与y轴相交成30°角的直线的斜截式方程是___
_____________________.
因为直线与y轴相交成30°角,
所以直线的倾斜角为60°或120°,
所以直线的斜率为或-,
又因为在y轴上的截距为-6,
所以直线的斜截式方程为y=x-6或y=-x-6.
x-6或y=-x-6
y=
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9.(10分)已知所求直线的斜率是直线y=-x+1的斜率的-,求分别满足下列条件的直线方程.
(1)经过点(,-1).
解:因为直线y=-x+1的斜率k=-.
所以所求直线的斜率k1=-=.
因为直线过点(,-1),所以所求直线方程为y+1=(x-),即x-3y-6=0.
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(2)在y轴上的截距是-5.
解:因为直线在y轴上的截距为-5,所求直线的斜率k1=-
=,
所以所求直线方程为y=x-5.
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10.(13分)直线l过点(2,2),且与x轴和直线y=x围成的三角形的面积为2,求直线l的方程.
解:当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=2,经检验符合题目的要求.
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y-2=k(x-2),
令y=0,得x=.
由三角形的面积为2,得×2=2.
解得k=.
可得直线l的方程为y-2=(x-2),
综上可知,直线l的方程为x=2或y-2=(x-2).
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11.直线l1:y=ax+b与直线l2:y=bx+a(ab≠0,a≠b)在同一平面直角坐标系内的图象只可能是
√
对于A选项,由l1得a>0,b<0,而由l2得a>0,b>0,矛盾;对于B选项,由l1得a<0,b>0,而由l2得a>0,b>0,矛盾;对于C选项,由l1得a>0,b<0,而由l2得a<0,b>0,矛盾;对于D选项,由l1得a>0,b>0,而由l2得a>0,b>0,故选D.
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12.已知直线l的斜率k=-2,直线l与直线y=x+6在y轴上的截距相等,则直线l的方程为____________.
因为直线l的斜率k=-2.又因为直线y=x+6在y轴上的截距为6,所以直线l在y轴上的截距为6,
所以直线l的方程为y=-2x+6.
y=-2x+6
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13.已知直线l在y轴上的截距等于它的斜率,则直线l一定经过点________.
由题意可设方程为y=ax+a,即y-0=a(x+1),
由点斜式方程可知,直线过定点(-1,0).
(-1,0)
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14.(15分)已知直线l:y=kx+2k+1.
(1)求证:直线l恒过一个定点;
解:证明:由y=kx+2k+1,
得y-1=k(x+2).
由直线方程的点斜式可知,直线恒过定点(-2,1).
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(2)当-3<x<3时,直线上的点都在x轴上方,求实数k的取值范围.
解:设函数f(x)=kx+2k+1,显然其图象是一条直线(如图所示),
若使当-3<x<3时,直线上的点都在x轴上方,
需满足
解得-≤k≤1.
所以实数k的取值范围是.
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15.(17分)已知直线l:y=ax+.
(1)求证:无论a为何值,直线l必经过第一象限;
解:证明:因为y=ax+=a(x-)+,
所以直线l恒过定点.
因为点位于第一象限,所以直线l必经过第一象限.
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(2)若直线l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
解:设A,
则直线OA的斜率kOA==3.
若直线l不经过第二象限,则直线l的斜率kl≥3,即a≥3.
所以实数a的取值范围为[3,+∞).
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谢 谢 观 看
2.2 直线的方程
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