内容正文:
2.2 直线方程
直线的点斜式方程、直线的两点式方程
知识点一、直线的点斜式方程和斜截式方程
方程
点斜式方程
斜截式方程
适用条件
斜率存在
已知条件
点P(x0,y0)和斜率k
斜率k和在y轴上的截距b
图示
方程
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
截距
直线l与y轴交点(0,b)的纵坐标b叫做直线l在y轴上的截距
注意:(1)经过点P0(x0,y0)且斜率不存在的直线不能用点斜式表示,过点P0且斜率不存在的直线为x=x0.
(2)已知直线l1:y=k1x+b1,直线l2:y=k2x+b2.
则:①l1∥l2⇔k1=k2且b1≠b2;②l1⊥l2⇔k1k2=-1.
(3)直线在y轴上的截距不是距离,距离和截距是两个不同的概念,距离非负,截距是一个数.
知识点二、直线的两点式方程和截距式方程
方程
两点式方程
截距式方程
适应条件
两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)
(x1≠x2,y1≠y2)
在x,y轴上的截距分别为a,b
( a≠0,b≠0)
示意图
方程
适用范围
斜率存在且不为0
斜率存在且不为0,不过原点
注意:(1)直线两点式方程的适应范围:直线的斜率存在(x1≠x2)且不为0(y1≠y2).
两点式中的两点可以是直线上任意两点,两点式方程与这两个点的顺序无关.
(2)截距式方程适应条件:a≠0,b≠0,当a=0,b=0,即当直线过原点或与两坐标轴平行(垂直)时,不能使用截距式方程表示.
题型一:直线的点斜式方程
例1.求满足下列条件的直线方程:
(1)经过点,倾斜角是直线的倾斜角的倍;
(2)经过点,且与轴平行;
(3)经过点,且与轴平行;
(4)过,两点.
解:(1)因为所求直线经过点, 又直线的斜率为,其倾斜角为,
所以所求直线的倾斜角为,斜率.
所以所求直线方程为.
(2)与轴平行的直线,其斜率不存在,不能用点斜式方程表示.
但直线上的横坐标均为,故所求直线方程为.
(3)因为所求直线与轴平行,所以直线斜率为.
又直线过点,则直线上的纵坐标均为,所以所求直线方程为.
(4)因为直线过点, 过,两点的直线斜率.
所以所求直线方程为.
跟踪训练:
1.求满足下列条件的直线的点斜式方程:
(1)过点P(4,-2),倾斜角为150°;
(2)过两点A(1,3),B(2,5).
解:(1)∵α=150°,∴k=tan 150°=-,∴直线的点斜式方程为y+2=-(x-4).
(2)∵k==2,∴直线的点斜式方程为y-3=2(x-1).
2.已知在第一象限的△ABC中,A(1,1),B(5,1),∠A=60°,∠B=45°,求:
(1)AB边所在直线的方程;
(2)AC边与BC边所在直线的方程.
解:(1)如图所示,
因为A(1,1),B(5,1),所以AB∥x轴,
所以AB边所在直线的方程为y=1.
(2)因为∠A=60°,所以kAC=tan 60°=,所以直线AC的方程为y-1=(x-1).
因为∠B=45°,所以kBC=tan 135°=-1,所以直线BC的方程为y-1=-(x-5).
题型二:直线的斜截式方程
例1.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;
(2)倾斜角为150°,在y轴上的截距是-2;
(3)倾斜角是直线y=-x+1的倾斜角的,且在y轴上的截距是-5.
解:(1)y=2x+5.
(2)∵α=150°,∴k=tan 150°=,∴y=x-2.
(3)∵y=-x+1的倾斜角为120°,∴所求直线的倾斜角为α=120°×=30°,
∴k=tan 30°=,∴y=x-5.
跟踪训练:
1.写出下列直线的斜截式方程:
(1)直线的斜率为,且与直线在轴上的截距相同;
(2)直线的倾斜角是,在轴上的截距是;
(3)直线在轴上的截距为,在轴上的截距为.
解:(1)直线的斜率,直线在轴上的截距为,
由题意可知直线在轴上的截距.由直线的斜截式方程可得直线的方程为.
(2)因为直线的斜率,直线在轴上的截距,
由直线的斜截式方程可得直线的方程为.
(3)因为直线在轴上的截距为,在轴上的截距为,
即直线过点,所以直线的斜率,
所以直线的斜截式方程为.
2.已知直线l1的方程为y=-2x+3,l2的方程为y=4x-2.
(1)若直线l与l1平行且与l2在y轴上的截距相同,求直线l的方程.
(2)直线l与l1垂直且与l2在y轴上的截距互为相反数,求直线l的方程.
解:(1)由斜截式方程知,直线l1的斜率k1=-2,又因为l∥l1,所以kl=-2.
由题意知,l2在y轴上的截距为-2,所以直线l在y轴上的截距b=-2.
由斜截式可得直线l的方程为y=-2x-2.
(2)∵l1⊥l,直线l1:y=-2x+3,∴l的斜率为.
∵l与l2在y轴上的截距互为相反数,直线l2:y=4x-2,
∴l在y轴上的截距为2.∴直线l的方程为y=x+2.
题型三:直线的两点式方程
例1.已知直线经过点A(1,0),B(m,1),求这条直线的方程.
解:由直线经过点A(1,0),B(m,1),因此该直线斜率不可能为零,但有可能不存在.
(1)当直线斜率不存在,即m=1时,直线方程为x=1;
(2)当直线斜率存在,即m≠1时,利用两点式,可得直线方程为 ,
即x-(m-1)y-1=0.
综上可得,当m=1时,直线方程为x=1;
当m≠1时,直线方程为x-(m-1)y-1=0.
例2.过点A(-2,1),B(3,-3)的直线方程为________.
解:因为直线过点(-2,1)和(3,-3),所以,所以 ,化简得4x+5y+3=0.故答案为:4x+5y+3=0.
跟踪训练:
1.已知A(-3,2),B(5,-4),C(0,-2),在△ABC中,
(1)求BC边所在的直线方程;
(2)求BC边上的中线所在直线的方程.
(3)求BC边的垂直平分线所在的直线方程.
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边所在的直线方程为2x+5y+10=0.
(2)设BC的中点为M(a,b),则,,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.
题型四:直线的截距式方程
例1.已知直线经过点,斜率为.
(1)求直线的截距式方程.
(2)若直线与垂直,且在轴上的截距相等,求的截距式方程.
解:(1)依题意,直线的方程为,即,
所以直线的截距式方程为.
(2)由(1)知,直线的方程可化为,所以由直线与垂直,
得直线的斜率为,直线在轴上的截距为,于是直线的
方程为,所以直线的截距式方程为.
跟踪训练:
1.(多选)过点(2,3),并且在两坐标轴上的截距相等的直线方程为( )
A.y=x B.x+y=5
C.y=x D.x+y+5=0
解:设直线在两坐标轴上的截距分别为a,b.
当a=b≠0时,直线方程为=1,∴=1,∴a=5,∴x+y=5,
当a=b=0时,k=,∴y=x,综上所述,y=x和x+y=5.故选:AB.
2.求过点A(5,2),且在两坐标轴上的截距互为相反数的直线l的方程.
解:(1)当直线l在两坐标轴上的截距均为0时,方程为y=x,即2x-5y=0.
(2)当直线l在两坐标轴上的截距不为0时,可设方程为=1,即x-y=a,
又∵l过点A(5,2),∴5-2=a,解得a=3,∴l的方程为x-y-3=0.
综上所述,直线l的方程是2x-5y=0或x-y-3=0.
1.已知直线l的方程为y+=(x-1),则l在y轴上的截距为( )
A. B. C. -9 D.9
解:由y+=(x-1),得y=x-9,∴l在y轴上的截距为-9.故选:C.
2.已知直线的倾斜角为60°,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
解:∵α=60°,∴k=tan 60°=,∴直线l的方程为y=x-2.故选:D.
3.经过M(3,2)与N(6,2)两点的直线方程为( )
A.x=2 B.y=2 C.x=3 D.x=6
解:由M,N两点的坐标可知,直线MN与x轴平行,所以直线方程为y=2.故选B.
4.(多选)过点,且在两坐标轴上的截距互为相反数的直线的方程为( )
A. B.
C. D.
解:①当直线在两坐标轴上的截距互为相反数且为,即直线过原点时,
设直线的方程为,因为过点,所以,解得,
所以直线的方程为,即.
②当直线在两坐标轴上的截距互为相反数且不为时,
可设直线的方程为.又过点,所以,解得.
所以直线的方程为,即.
综上,直线的方程为或.故选:AC.
5.过点P(1,2)且在两坐标轴上截距的和为0的直线方程为 .
解:当直线过原点时,得直线方程为2x-y=0;当在坐标轴上的截距不为零时,
可设直线方程为=1,将x=1,y=2代入方程可得a=-1,
得直线方程为x-y+1=0.∴直线方程为2x-y=0或x-y+1=0.
故答案为:2x-y=0或x-y+1=0.
6.已知点A(3,2),B(-1,4),则经过点C(2,5)且经过线段AB的中点的直线方程为 .
解:AB的中点坐标为(1,3),由直线的两点式方程可得,即2x-y+1=0.
故答案为:2x-y+1=0.
7.不管k为何值,直线y=k(x-2)+3必过定点 .
解:化为点斜式y-3=k(x-2).故答案为:(2,3).
8.已知直线的方程为,求直线的方程,使满足:
(1)过点,且与平行
(2)过点,且与垂直;
(3)与垂直,且与两坐标轴围成的三角形面积为4.
解:(1)方法1:因为直线与平行,所以直线的斜率为.又直线过点,由点斜式可得直线的方程为,即.
方法2:由直线与平行,可设的方程为.
又直线过点,所以,解得,
所以直线的方程.
(2)方法1:因为直线与垂直,所以直线的斜率为.
又直线过点,由点斜式可得直线的方程为,即.
方法2:由直线与垂直,可设的方程为.
又直线过点,所以,解得,所以直线的方程为.
(3)由直线与垂直,可设的方程为.
令,得;令,得.
故三角形面积,所以,解得.
所以直线的方程是或.
1.在轴、轴上的截距分别是的直线方程为( )
A. B. C. D.
解:因为直线在轴、轴上的截距分别是,所以直线方程是,即.
故选:C.
2.直线y-2=-(x+1)的倾斜角及在y轴上的截距分别为( )
A.20°,2- B.120°,2
C.60°,2- D.60°,21
解:该直线的斜率为-,当x=0时,y=2-,∴其倾斜角为120°,在y轴上的截距为2-.故选:A.
3.若直线l过点(-1,-1)和(2,5),且点(1 010,b)在直线l上,则b的值为( )
A.2 020 B.2 019
C.2 021 D.2 018
解:由直线的两点式方程得直线l的方程为,即y=2x+1,
令x=1 010,则有b=2×1 010+1,即b=2 021.故选:C.
4.与直线y=2x+1垂直,且在y轴上的截距为4的直线的斜截式方程为( )
A.y=x+4 B.y=x+4
C.y=-2x+4 D.y=2x+4
解:由题意可设所求直线方程为y=kx+4,又由2k=-1,得k=,
∴所求直线方程为y=x+4.故选:A.
5.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可能是( )
A B C D
解:对于A,由l1得a>0,b<0,而由l2得a>0,b>0,矛盾;对于B,由l1得a<0,b>0,而由l2得a>0,b>0,矛盾;对于C,由l1得a>0,b<0,而由l2得a<0,b>0,矛盾;对于D,由l1得a>0,b>0,而由l2得a>0,b>0.故选D.
6.直线过第一、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
解:由题意可知B正确.故选:B.
7.若直线l在x轴上的截距与在y轴上的截距都是负数,则( )
A.l的倾斜角为锐角且不过第二象限
B.l的倾斜角为钝角且不过第一象限
C.l的倾斜角为锐角且不过第四象限
D.l的倾斜角为钝角且不过第三象限
解:依题意知,直线l的截距式方程为(a>0,b>0),显然直线l只能过第二、三、四象限,而不会过第一象限,且倾斜角为钝角.故选B.
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 .
解: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.
故答案为:y=x-6或y=-x-6.
9.若点P(3,m)在过点A(2,-1),B(-3,4)的直线上,则m= .
解:由直线方程的两点式,得,即.∴直线AB的方程为y+1=-x+2,
∵点P(3,m)在直线AB上,∴m+1=-3+2,得m=-2.故答案为:-2.
10.过点P(1,3)的直线l分别与两坐标轴交于A,B两点,若P为AB的中点,则直线l的截距式方程是 .
解:设A(m,0),B(0,n),由P(1,3)是AB的中点可得m=2,n=6,
即A,B的坐标分别为(2,0),(0,6),则l的截距式方程是.故答案为:.
11.将直线y=x+-1绕其上面一点(1,)沿逆时针方向旋转15°,所得到的直线的点斜式方程是 .
解:由y=x+-1得直线的斜率为1,倾斜角为45°.
∵沿逆时针方向旋转15°后,倾斜角变为60°,∴所求直线的斜率为.
又∵直线过点(1,),∴由直线的点斜式方程可得y-=(x-1).
故答案为:y-=(x-1).
12.求满足下列条件的m的值.
(1)直线l1:y=-x+1与直线l2:y=(m2-2)x+2m平行;
(2)直线l1:y=-2x+3与直线l2:y=(2m-1)x-5垂直.
解:(1)∵l1∥l2,∴两直线斜率相等.
∴m2-2=-1且2m≠1,∴m=±1.
(2)∵l1⊥l2,∴2m-1=,∴m=.
13.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),即y=kx-2k+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).
14.已知直线,,当为何值时,与平行或垂直?
解:(1)当时,;,与垂直;
(2)当时,的方程可化为.
①由,得,由,得且,所以当时,与平行;
②由无解,知当时与不垂直.故当时,与平行;当时,与垂直.
15.在△ABC中,已知A(5,-2),B(7,3),且AC边的中点M在y轴上,BC边的中点N在x轴上,求:
(1)顶点C的坐标;
(2)直线MN的截距式方程.
解:(1)设C(x0,y0),则AC边的中点为M,BC边的中点为N,
因为M在y轴上,所以=0,解得x0=-5.
又因为N在x轴上,所以=0,解得y0=-3.
即C(-5,-3).
(2)由(1)可得M ,N(1,0),
所以直线MN的截距式方程为.
16.(1)求证:不论a为何值,直线y=ax-3a+2(a∈R)恒过定点;
(2)当a为何值时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直?
解:(1)证明 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).
(2)解:由题意可知,=2a-1,=4,
∵l1⊥l2,∴4(2a-1)=-1,解得a=.
故当a=时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直.
17.若直线l与两坐标轴围成一个等腰直角三角形,且此三角形的面积为18,求直线l的方程.
解:∵直线l与两坐标轴围成一个等腰直角三角形,
∴直线l在两坐标轴上的截距相等或互为相反数且不为0,若l在两坐标轴上的截距相等,且设为a(a≠0),则直线方程为,即x+y-a=0.
∵|a|·|a|=18,即a2=36,∴a=±6,∴直线方程为x+y±6=0.
若l在两坐标轴上的截距互为相反数,不妨设在x轴上的截距为a,
则在y轴上的截距为-a(a≠0),故直线方程为,即x-y-a=0.
∵|-a|·|a|=18,即a2=36,∴a=±6,∴直线方程为x-y±6=0.
综上所述,直线l的方程为x+y±6=0或x-y±6=0.
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2.2 直线方程
直线的点斜式方程、直线的两点式方程
知识点一、直线的点斜式方程和斜截式方程
方程
点斜式方程
斜截式方程
适用条件
斜率存在
已知条件
点P(x0,y0)和斜率k
斜率k和在y轴上的截距b
图示
方程
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
截距
直线l与y轴交点(0,b)的纵坐标b叫做直线l在y轴上的截距
注意:(1)经过点P0(x0,y0)且斜率不存在的直线不能用点斜式表示,过点P0且斜率不存在的直线为x=x0.
(2)已知直线l1:y=k1x+b1,直线l2:y=k2x+b2.
则:①l1∥l2⇔k1=k2且b1≠b2;②l1⊥l2⇔k1k2=-1.
(3)直线在y轴上的截距不是距离,距离和截距是两个不同的概念,距离非负,截距是一个数.
知识点二、直线的两点式方程和截距式方程
方程
两点式方程
截距式方程
适应条件
两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)
(x1≠x2,y1≠y2)
在x,y轴上的截距分别为a,b
( a≠0,b≠0)
示意图
方程
适用范围
斜率存在且不为0
斜率存在且不为0,不过原点
注意:(1)直线两点式方程的适应范围:直线的斜率存在(x1≠x2)且不为0(y1≠y2).
两点式中的两点可以是直线上任意两点,两点式方程与这两个点的顺序无关.
(2)截距式方程适应条件:a≠0,b≠0,当a=0,b=0,即当直线过原点或与两坐标轴平行(垂直)时,不能使用截距式方程表示.
题型一:直线的点斜式方程
例1.求满足下列条件的直线方程:
(1)经过点,倾斜角是直线的倾斜角的倍;
(2)经过点,且与轴平行;
(3)经过点,且与轴平行;
(4)过,两点.
跟踪训练:
1.求满足下列条件的直线的点斜式方程:
(1)过点P(4,-2),倾斜角为150°;
(2)过两点A(1,3),B(2,5).
2.已知在第一象限的△ABC中,A(1,1),B(5,1),∠A=60°,∠B=45°,求:
(1)AB边所在直线的方程;
(2)AC边与BC边所在直线的方程.
题型二:直线的斜截式方程
例1.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;
(2)倾斜角为150°,在y轴上的截距是-2;
(3)倾斜角是直线y=-x+1的倾斜角的,且在y轴上的截距是-5.
跟踪训练:
1.写出下列直线的斜截式方程:
(1)直线的斜率为,且与直线在轴上的截距相同;
(2)直线的倾斜角是,在轴上的截距是;
(3)直线在轴上的截距为,在轴上的截距为.
2.已知直线l1的方程为y=-2x+3,l2的方程为y=4x-2.
(1)若直线l与l1平行且与l2在y轴上的截距相同,求直线l的方程.
(2)直线l与l1垂直且与l2在y轴上的截距互为相反数,求直线l的方程.
题型三:直线的两点式方程
例1.已知直线经过点A(1,0),B(m,1),求这条直线的方程.
例2.过点A(-2,1),B(3,-3)的直线方程为________.
跟踪训练:
1.已知A(-3,2),B(5,-4),C(0,-2),在△ABC中,
(1)求BC边所在的直线方程;
(2)求BC边上的中线所在直线的方程.
(3)求BC边的垂直平分线所在的直线方程.
题型四:直线的截距式方程
例1.已知直线经过点,斜率为.
(1)求直线的截距式方程.
(2)若直线与垂直,且在轴上的截距相等,求的截距式方程.
跟踪训练:
1.(多选)过点(2,3),并且在两坐标轴上的截距相等的直线方程为( )
A.y=x B.x+y=5
C.y=x D.x+y+5=0
2.求过点A(5,2),且在两坐标轴上的截距互为相反数的直线l的方程.
1.已知直线l的方程为y+=(x-1),则l在y轴上的截距为( )
A. B. C. -9 D.9
2.已知直线的倾斜角为60°,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
3.经过M(3,2)与N(6,2)两点的直线方程为( )
A.x=2 B.y=2 C.x=3 D.x=6
4.(多选)过点,且在两坐标轴上的截距互为相反数的直线的方程为( )
A. B.
C. D.
5.过点P(1,2)且在两坐标轴上截距的和为0的直线方程为 .
6.已知点A(3,2),B(-1,4),则经过点C(2,5)且经过线段AB的中点的直线方程为 .
7.不管k为何值,直线y=k(x-2)+3必过定点 .
8.已知直线的方程为,求直线的方程,使满足:
(1)过点,且与平行
(2)过点,且与垂直;
(3)与垂直,且与两坐标轴围成的三角形面积为4.
1.在轴、轴上的截距分别是的直线方程为( )
A. B. C. D.
2.直线y-2=-(x+1)的倾斜角及在y轴上的截距分别为( )
A.20°,2- B.120°,2
C.60°,2- D.60°,21
3.若直线l过点(-1,-1)和(2,5),且点(1 010,b)在直线l上,则b的值为( )
A.2 020 B.2 019
C.2 021 D.2 018
4.与直线y=2x+1垂直,且在y轴上的截距为4的直线的斜截式方程为( )
A.y=x+4 B.y=x+4
C.y=-2x+4 D.y=2x+4
5.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可能是( )
A B C D
6.直线过第一、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
7.若直线l在x轴上的截距与在y轴上的截距都是负数,则( )
A.l的倾斜角为锐角且不过第二象限
B.l的倾斜角为钝角且不过第一象限
C.l的倾斜角为锐角且不过第四象限
D.l的倾斜角为钝角且不过第三象限
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 .
9.若点P(3,m)在过点A(2,-1),B(-3,4)的直线上,则m= .
10.过点P(1,3)的直线l分别与两坐标轴交于A,B两点,若P为AB的中点,则直线l的截距式方程是 .
11.将直线y=x+-1绕其上面一点(1,)沿逆时针方向旋转15°,所得到的直线的点斜式方程是 .
12.求满足下列条件的m的值.
(1)直线l1:y=-x+1与直线l2:y=(m2-2)x+2m平行;
(2)直线l1:y=-2x+3与直线l2:y=(2m-1)x-5垂直.
13.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.
14.已知直线,,当为何值时,与平行或垂直?
15.在△ABC中,已知A(5,-2),B(7,3),且AC边的中点M在y轴上,BC边的中点N在x轴上,求:
(1)顶点C的坐标;
(2)直线MN的截距式方程.
16.(1)求证:不论a为何值,直线y=ax-3a+2(a∈R)恒过定点;
(2)当a为何值时,直线l1:y=(2a-1)x+3与直线l2:y=4x-3垂直?
17.若直线l与两坐标轴围成一个等腰直角三角形,且此三角形的面积为18,求直线l的方程.
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