内容正文:
课时1 直线的斜率与方程
一、课标要求
1.在平面直角坐标系中,结合具体图形,探索确定直线位置的几何要素.
2.理解直线的倾斜角和斜率的概念,经历用代数方法刻画直线斜率的过程,掌握过两点的直线斜率的计算公式.
3.根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线方程的几种形式(点斜式、两点式、斜截式、截距式及一般式).
二、知识梳理
1.直线的倾斜角
(1)定义:当直线l与x轴相交时,我们以x轴作为基准,x轴 与直线l 的方向之间所成的角α叫作直线l的 .当直线l与x轴平行或重合时,规定它的倾斜角为 .
(2)倾斜角的取值范围是 .
2.直线的斜率
(1)定义:一条直线的倾斜角α的 叫作这条直线的斜率,斜率常用小写字母k表示,即k= ,倾斜角是90°的直线斜率不存在.
(2)过两点的直线的斜率公式:
过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率公式为k= .
3. 直线的方向向量
设是直线上的两点.直线上的以及与它平行的向量都是直线的方向向量.
(1)直线上的方向向量的坐标为;
(2)直线的斜率为,它的一个方向向量的坐标为.
4. 直线方程的五种形式
名称
方程
适用范围
点斜式
斜截式
两点式
截距式
一般式
平面直角坐标系中的所有直线
5. 线段的中点坐标公式
若点P1,P2的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段P1P2的中点M的坐标为(x,y),则此公式为线段P1P2的中点坐标公式.
【拓展知识】
1.求直线方程时要注意判断直线斜率是否存在;每条直线都有 ,但不一定每条直线都存在 .
2.直线的倾斜角α和斜率之间的关系
α
0°
0°<α<90°
90°
90°<α<180°
k>0
k=tanα
单调递增
3.截距为一个实数,既可以为 ,也可以为 ,还可以为 .
三、基础回顾
1. 判断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任意一条直线都有倾斜角. ( )
(2)任意一条直线都有斜率. ( )
(3)过两点的直线的斜率公式适用于任何直线. ( )
(4) 直线的倾斜角越大,直线的斜率也越大. ( )
2.过点(1,1),且方向向量为(1,2)的直线方程是( )
A.2x-y-1=0 B.2x+y-3=0
C.x-2y+1=0 D.x+2y-3=0
3.(多选题)下列说法中,正确的有
A.若直线的倾斜角为α,则此直线的斜率为tanα
B.一条直线的倾斜角为-30°
C.若直线的倾斜角为α,则sinα≥0
D.任意直线都有倾斜角α,且当α≠90°时,斜率为tanα
4.已知直线的倾斜角为,则的值是 .
四、考点扫描
考点一 直线的倾斜角与斜率
例1(1)如图,平面四边形ABCD的顶点都在坐标轴上,且直线AB的斜率为,直线BC的斜率为-,则tan ∠ABC=( )
A.- B.- C.- D.-
(2)已知点.若点在线段上,则的取值范围是 .
规律方法:
对点训练 (1)直线的倾斜角为 .
(2)(2025·河南信阳市模拟)若直线l过点P(1,0),且与以A(2,1),B(0,)为端点的线段有公共点,则直线l的斜率的取值范围是 ,直线l的倾斜角的取值范围是 .
考点二 直线方程及其应用
例2 求符合下列条件的直线方程:
(1)直线过点A(-1,-3),且斜率为-;
(2)直线过点(2,1),且横截距为纵截距的2倍;
(3)直线过点(5,10),且坐标原点到该直线的距离为5.
规律方法:
对点训练 (1)在△ABC中,若点A(2,3),B(-2,0),C(2,0),则∠BAC的平分线所在直线l的方程是( )
A.2x-y+1=0 B.2x-y-1=0
C.2x-3y-2=0 D.3x-y-1=0
(2) 直线l的倾斜角是直线x-y-1=0的倾斜角的2倍,且过点(,-1),则直线l的方程为( )
A.x-y-4=0 B.2x-y-7=0
C.x+y-2=0 D.x+y-4=0
(3)已知△ABC的三个顶点坐标为A(1,2),B(3,6),C(5,2),M为边AB的中点,N为边AC的中点,则中位线MN所在直线的方程为____________.
考点三 直线方程的综合应用
例3(1)(2025·江苏南通市启东市期中联考)已知直线l的斜率为6,且被两坐标轴所截得的线段长为,则直线l的方程为( )
A. y=6x+ B. y=6x+6
C. y=6x±6 D. y=6x-6
(2) (2025·四川绵阳市期末)已知直线l:(2+m)x+(1-2m)y+4-3m=0.
①求证:不论m为何实数,直线l过定点M;
②过定点M作一条直线l1,使得直线l1夹在两坐标轴之间的线段被点M平分,求直线l1的方程.
对点训练 (1) 若a,b满足,则直线必过定点( )
A. B. C. D.
(2)已知直线a1x+b1y+1=0和直线a2x+b2y+1=0都过点A(4,3),则过点P1(a1,b1)和点P2(a2,b2)的直线方程为( )
A.4x-3y+1=0 B.3x-4y-1=0
C.4x+3y+1=0 D.3x+4y-1=0
例4 已知直线过定点,且交轴负半轴于点、交轴正半轴于点.为坐标原点.
(1)若的面积为4,求直线的方程;
(2)求的最小值,及此时直线的方程;
(3)求的最小值,及此时直线的方程.
规律方法:
对点训练 已知直线.
(1)证明:直线过定点;
(2)若直线不过第四象限,求的取值范围;
(3)若直线交轴负半轴于点,交轴正半轴于点,O为坐标原点,设的面积为,求的最小值,及此时直线的方程.
课时1 直线的斜率与方程参考答案
二、知识梳理
1.(1) 正向 向上 倾斜角 (2)
2.(1) 正切值 (2)
4. y-y0=k(x-x0) k存在 y=kx+b k存在 x1≠x2且y1≠y2 a≠0且b≠0
Ax+By+C=0(A,B不同时为0)
【拓展知识】
1. 倾斜角 斜率
2. 0 不存在 k<0 0 不存在 单调递减
3. 正数 负数 0
三、基础回顾
1. (1)√
(2)× 【解析】倾斜角为的直线的斜率不存在.
(3)× 【解析】斜率公式要满足,所以与轴垂直的直线不适用.
(4)× 【解析】当0°<α<90°时,;当90°<α<180°时,.
2.A【解析】因为直线的方向向量为(1,2),所以直线的斜率k=2. 又直线过点(1,1),
所以直线的方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.故选A.
2. CD【解析】根据题意,依次分析选项:对于选项A,直线的倾斜角为α,当α=90°时,斜率不存在,A错误;
对于选项B,直线的倾斜角的范围是[0,π),B错误;
对于选项C,直线的倾斜角的范围是[0,π),则有sinα≥0,C正确;
对于选项D,任意直线都有倾斜角α,且α≠90°时,斜率为tanα,D正确.故选CD.
4.【解析】由直线方程,得直线斜率,所以.
四、考点扫描
例1(1)C【解析】由三角形的外角公式,得∠ABC=∠xCB-∠xAB,所以tan ∠ABC=tan ===-.故选C.
(2)【解析】
设,则,.因为是线段上的任意一点,所以的取值范围是,,
对点训练(1)【解析】由题意,可将原直线方程变形,则直线的斜率为.由倾斜角的取值范围,所以倾斜角为.
(2)(-∞,-]∪[1,+∞);【解析】如图,当直线l过点B时,设直线l的斜率为k1,则k1==-;当直线l过点A时,设直线l的斜率为k2,则k2==1.所以要使直线l与线段AB有公共点,则直线l的斜率的取值范围是(-∞,-]∪[1,+∞).
设直线l的倾斜角为α,所以tan α∈(-∞,-]∪[1,+∞),且α∈[0,π),所以α的取值范围是.
例2【解】(1)因为所求直线过点A(-1,-3),且斜率为-,所以所求直线方程为y+3=-(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,又直线过点(2,1),所以1=2k,解得k=,所以直线方程为y=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+=1,由题意可得解得所以直线方程为+=1,即x+2y-4=0. 综上,所求直线方程为x-2y=0或x+2y-4=0.
(3)当直线的斜率不存在时,所求直线方程为x-5=0,满足题意;当直线的斜率存在时,设斜率为k,则所求直线方程为y-10=k(x-5),即kx-y+10-5k=0,所以原点到直线的距离d==5,解得k=,所以所求直线方程为3x-4y+25=0.综上,所求直线方程为x-5=0或3x-4y+25=0.
对点训练 (1) B【解析】
如图所示,设∠BAC的平分线所在直线l与横轴的交点为D(a,0),由角平分线的性质可知=⇒=⇒a=,所以∠BAC的平分线所在直线l的方程是=⇒2x-y-1=0.故选B.
(2)C 【解析】 直线x-y-1=0可化为y=x-1,其斜率为,所以其倾斜角为60°,所以直线l的倾斜角为120°,所以kl=tan 120°=-,所以直线l的方程为y+1=-(x-),即x+y-2=0.故选C.
(3) 2x+y-8=0【解析】由题知M(2,4),N(3,2),故中位线MN所在直线的方程为=,整理得2x+y-8=0.
例3(1)C 【解析】 设所求直线l的方程为y=6x+b.令x=0,所以 y=b,与y轴的交点为(0,b);令y=0,所以 x=-,与x轴的(-,0)交点为(-,0).因为被两坐标轴所截得的线段长为,所以+b2=37,解得b=±6,因此所求直线方程为y=6x±6.故选C.
(2)①【证明】直线l的方程转化为(2x+y+4)+m(x-2y-3)=0,令解得所以无论m为何实数,直线l过定点M(-1,-2).
②【解】过定点M(-1,-2)作一条直线l1,使直线l1夹在两坐标轴之间的线段被点M平分,则直线l1过点(-2,0),(0,-4).所以直线l1的方程为+=1,即2x+y+4=0.
对点训练 (1)B 【解析】 因为, 所以,代入直线方程得,即, 所以,解得.所以直线必过定点.故选B.
(2) C【解析】 因为直线a1x+b1y+1=0和直线a2x+b2y+1=0都过点A(4,3),所以4a1+3b1+1=0,4a2+3b2+1=0.由上式可得点P1(a1,b1)和点P2(a2,b2)都在直线4x+3y+1=0上,即过点P1(a1,b1)和点P2(a2,b2)的直线方程为4x+3y+1=0.故选C.
例4 【解】设,a<0,b>0,.
(1)设,因为过点,所以,所以,由解得,所以直线的方程为,即;
(2)OA+OB=b-a,所以OA+OB=b-a=,当且仅当,时取等号,所以直线的方程为.
(3)依题意,可知三点共线,在线段上(且与不重合),所以,当且仅当,时取等号,所以直线的方程为.
对点训练 (1)【证明】直线l的方程可化为y=k(x+2)+1,故无论k取何值,直线l总过定点(-2,1).
(2)【解】直线l的方程为y=kx+2k+1,则直线l在y轴上的截距为2k+1.要使直线l不经过第四象限,则解得k≥0.故k的取值范围是.
(3) 【解】依题意,直线l在x轴上的截距为-,在y轴上的截距为1+2k,所以A,B(0,1+2k).又-<0且1+2k>0,所以k>0.故S=OA· OB=××(1+2k)=≥(4+4)=4(当且仅当4k=,即k=时,取等号).故S的最小值为4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
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