内容正文:
第二章 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
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Ax+By+C=0
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第二章 直线和圆的方程
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学业标准
素养目标
1.掌握直线的一般式方程,理解直线的一般式方程与二元一次方程.(重点、难点)
2.能正确进行直线方程的关系五种形式之间的转化.(难点、易混点)
3.能用直线的一般式方程解决有关问题.
通过学习直线的一般式方程,提升数学抽象及逻辑推理素养.
导学 直线的一般式方程
直线的点斜式、斜截式、两点式、截距式这四种形式都能用Ax+By+C=0(A,B不同时为0)来表示吗?
[提示] 能.
[提示] 可以.
关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)一定表示直线吗?
[提示] 一定.
方程Ax+By+C=0可以表示平行于x轴的直线吗?平行于y轴的呢?
[提示] 可以.A=0,BC≠0时,方程表示平行于x轴的直线.B=0,AC≠0时,方程表示平行于y轴的直线.
方程Ax+By+C=0可以表示与x轴重合的直线吗?与y轴重合的呢?
[提示] 可以.A=C=0,B≠0时,方程表示与x轴重合的直线.B=C=0,A≠0时,方程表示与y轴重合的直线.
◎结论形成
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)直线方程的一般式与其他形式的互化
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任何直线方程都能表示为一般式.( )
(2)任何一条直线的一般式方程都能与其他四种形式互化.( )
(3)对于二元一次方程Ax+By+C=0,当A=0,B≠0时,方程表示斜率不存在的直线.( )
(4)将直线方程ax+(a+1)y=a(a+1)化为截距式为 eq \f(x,a+1)+ eq \f(y,a)=1.( )
解析 (1)√.斜率存在和不存在的直线都可以表示为一般式.如与x轴垂直的直线可表示为Ax+0·y+C=0(A≠0)等.
(2)×.如斜率不存在的直线不能化为点斜式、斜截式、两点式.
(3)×.对于二元一次方程Ax+By+C=0,当A=0,B≠0时,方程表示斜率为0的直线.
(4)×.系数a,a+1可能为零.
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×
2.在直角坐标系中,直线x+ eq \r(3)y-3=0的倾斜角是( )
A.30°
B.60°
C.150°
D.120°
解析 直线斜率k=- eq \f(\r(3),3),所以倾斜角为150°.
答案 C
3.已知点P(2,m)在直线3x+y=2上,那么m的值是________.
解析 由点P在直线上,把P(2,m)代入到直线方程3x+y=2得6+m=2,解得m=-4.
答案 -4
4.方程2x-3y-1=0在x轴上的截距为________,在y轴上的截距为________.
解析 令y=0,得x= eq \f(1,2),令x=0,得y=- eq \f(1,3),
所以直线在x轴、y轴上的截距分别为 eq \f(1,2),- eq \f(1,3).
答案 eq \f(1,2) - eq \f(1,3)
题型一 直线方程的一般式与其他形式的互化 一题多变
[解析] 由2x-3y-6=0,得2x-3y=6,即 eq \f(x,3)+ eq \f(y,-2)=1,
故该直线在x轴、y轴上的截距分别为3,-2,画出图象如图所示.
[母题变式]
(变条件)若把本例1中的直线方程“2x-3y-6=0”换为“-4x+7y-28=0”,其结论又如何呢?
解析 由-4x+7y-28=0,得-4x+7y=28,即 eq \f(x,-7)+ eq \f(y,4)=1,其中在x轴、y轴上的截距分别为-7,4.
画出图象如图所示.
直线方程互化的几个关注点
(1)直线的一般式可以表示任何直线,但特征不明显,解决问题时,可以把直线的一般式化成其他形式;
(2)求直线的一般式方程,通常根据题中的条件求出对应形式的方程,再化为一般式.
[触类旁通]
1.(1)下列直线中,斜率为- eq \f(4,3),且不经过第一象限的是( )
A.3x+4y+7=0
B.4x+3y+7=0
C.4x+3y-42=0
D.3x+4y-42=0
解析 将一般式化为斜截式,斜率为- eq \f(4,3)的有B、C两项.
又y=- eq \f(4,3)x+14过点(0,14),
即直线过第一象限,所以只有B项正确.
答案 B
(2)(多选)当A·C>0,B·C<0时,直线l:Ax+By+C=0必经过( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析 令x=0,得直线在y轴上的截距为- eq \f(C,B);令y=0,得直线在x轴上的截距为- eq \f(C,A).因为A·C>0,B·C<0,所以- eq \f(C,B)>0,- eq \f(C,A)<0,所以该直线过第一、二、三象限,不过第四象限.
答案 ABC
题型二 一般式下直线的平行和垂直问题
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
(2) 已知直线l1:y=mx-1,l2:x+2y+1=0,若l1⊥l2,则m=_______.
利用一般式直线方程判断直线位置关系的方法
若直线l1:A1x+B1y+C1=0(A eq \o\al(2,1)+B eq \o\al(2,1)≠0),l2:A2x+B2y+C2=0(A eq \o\al(2,2)+B eq \o\al(2,2)≠0),则
(1)当A1B2-A2B1≠0时,l1与l2相交.
(2)当A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0时,l1∥l2.
(3)当A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1=0时,l1与l2重合.
(4)当A1A2+B1B2=0时,l1⊥l2.
[触类旁通]
2.已知直线l1:3x+(m+1)y-6=0,l2:mx+2y-(m+2)=0,分别求满足下列条件的m的值.
(1)l1⊥l2;
(2)l1∥l2.
解析 (1)若l1⊥l2,则3×m+(m+1)×2=0,
解得m=- eq \f(2,5).
(2)若l1∥l2,则3×2-m(m+1)=0,
解得m=-3或m=2,
当m=-3时,直线l1与直线l2平行.
当m=2时,直线l1与直线l2重合,不符合题意,舍去.
所以m=-3.
题型三 与含参数的一般式方程有关的问题 一题多解 一题多变
(1)求证:不论a为何值,直线l总经过第一象限;
(2)为使直线不经过第二象限,求a的取值范围.
(1)[证明] 证法一 将直线l的方程整理为y- eq \f(3,5)=a eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,5))),
∴直线l的斜率为a,且过定点A eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5),\f(3,5))),
而点A eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5),\f(3,5)))在第一象限内,故不论a为何值,l恒过第一象限.
证法二 直线l的方程可化为(5x-1)a-(5y-3)=0.
∵上式对任意的a总成立,
必有 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(5x-1=0,,5y-3=0,))即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(1,5),,y=\f(3,5),))
即l过定点A eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5),\f(3,5))). 以下同证法一.
(2)[解析] 易知直线OA的斜率k= eq \f(\f(3,5)-0,\f(1,5)-0)=3.
如图所示,要使l不经过第二象限,需斜率a≥kOA=3,
∴a的取值范围为[3,+∞).
[母题变式]
1.(变条件)例3中若直线不经过第四象限,则a的取值范围是什么?
解析 由例3(2)解法可知直线OA的斜率为3,要使直线不经过第四象限,则有0≤a≤3.
∴a的取值范围为[0,3].
2.(变条件)例3中将方程改为“x-(a-1)y-a-2=0”,若直线不经过第二象限,则a的取值范围又是什么?
解析 ①当a-1=0,即a=1时,直线为x=3,该直线不经过第二象限,满足要求.
②当a-1≠0,即a≠1时,直线化为斜截式方程为y= eq \f(1,a-1)x- eq \f(a+2,a-1),因为直线不过第二象限,故该直线的斜率大于等于零,且在y轴的截距小于等于零,即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(1,a-1)≥0,,\f(a+2,a-1)≥0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>1,,a≤-2或a>1,))所以a>1.
综上可知,a的取值范围为[1,+∞).
[素养聚焦] 本题通过考查含参数的一般式方程的应用问题,提升学生逻辑推理、直观想象和数学运算核心素养.
已知含参数的直线的一般式方程求参数的值或取值范围的步骤
[触类旁通]
3.设直线l的方程为(m2-2m-3)x+(2m2+m-1)y=2m-6,根据下列条件分别确定m的值.
(1)l在x轴上的截距是-3;
(2)l的斜率是-1.
解析 (1)当直线在x轴上的截距为-3时,有 eq \f(2m-6,m2-2m-3)=-3,且m2-2m-3≠0,解得m=- eq \f(5,3).
(2)当斜率为-1时,有- eq \f(m2-2m-3,2m2+m-1)=-1,且2m2+m-1≠0,解得m=-2.
知识落实
技法强化
直线的一般式方程与其他形式的方程互化、含参数的直线的一般式方程的有关问题.
(1)设l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1∥l2⇔A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0,l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
(2)易忽视直线斜率不存在的情况;易忽视两直线重合的情况.
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