第2章 2.2.1 直线的点斜式方程-【金版新学案】2026-2027学年高中数学选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教A版)
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教辅
摘要:
该高中数学课件聚焦直线的点斜式、斜截式方程及两直线平行垂直的判断,通过问题思考与链教材探究导入,衔接斜率公式,构建从几何要素到代数方程的转化学习支架。
其亮点在于以逻辑推理为主线,通过“问题-新知-典例-对点练”闭环设计,结合微提醒和规律方法总结易错点,如典例1链教材练习、变式探究强化截距概念,培养数学抽象与运算素养。学生能提升逻辑推理和运算能力,教师可借助分层评价和清晰流程提高教学效率。
内容正文:
2.2.1 直线的点斜式方程
第二章 直线和圆的方程 单元学习六 直线的方程
单元整体设计 直线的方程是在直角坐标系中对直线的代数刻画.本单元主要包括直线的点斜式方程、直线的两点式方程、直线的一般式方程,斜截式方程、截距式方程分别是点斜式方程、两点式方程的特例.点斜式方程是其他所有方程的基础,实际上,它是经过两点的直线斜率公式的一种“变式”表达.两点式方程是点斜式方程的“变式”表达或推论,两者之间的桥梁是直线的斜率.而一般式方程揭示了任意一个二元一次方程表示一条直线,任意一条直线都可以用一个二元一次方程表示.点斜式方程、两点式方程都可以化为一般式方程.学习计划3课时.
本单元内容重点是直线点斜式方程的建立,难点是对二元一次方程表示一条直线,一条直线可以用一个二元一次方程表示的认识.在研究的过程中,提升直观想象、逻辑推理、数学运算的核心素养.
任务一 直线的点斜式方程
1
任务二 直线的斜截式方程
2
任务三 根据直线的斜截式方程判断两直线平行
与垂直
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课时分层评价
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内容索引
随堂评价
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学习目标
1.根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线的点斜式方
程和斜截式方程,培养数学抽象、逻辑推理的核心素养.
2.会利用直线的点斜式方程和斜截式方程解决有关的问题,提
升数学运算、逻辑推理的核心素养.
任务一 直线的点斜式方程
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(阅读教材P59-60,完成探究问题1、2)
问题1.过点P0(x0,y0)的直线在平面内有多少条?过点P0(x0,y0)且斜率为k的直线有多少条?由此得到什么结论?
提示:无数条和一条,结论是:平面内一个点和斜率确定一条直线.
问题导思
问题2.已知直线过P0(x0,y0)且斜率为k,直线上任意一点P(x,y)和它们有怎样的关系?试建立它们的代数关系式.
提示:如图所示,当P与P0不重合时,由斜率公式k=得y-y0=k(x-x0).当P与P0重合,即x=x0,y=y0时,同样满足上式,这说明任意P(x,y)均满足y-y0=k(x-x0).
新知构建
点斜式
已知条件 点P0(x0,y0)和_______
图示
方程形式 y-y0=__________
适用条件 斜率存在
斜率k
k(x-x0)
(1)点斜式应用的前提是直线的斜率存在,若斜率不存在,则不能应用此式.(2)点斜式方程中的点只要是这条直线上的点,哪一个都可以.
微提醒
(1)过点P0(x0,y0),分别平行于x轴和y轴的直线方程是什么?
提示:当直线与x轴平行时,方程可简写为y=y0;当直线与y轴平行时,不能应用点斜式方程,此时可将方程写成x=x0.
(2)方程k=与y-y0=k(x-x0)表示同一条直线吗?
提示:不是.前者缺少一个点P0(x0,y0),后者才是整条的直线.
微思考
(链教材P61练习T1)写出下列直线的点斜式方程:
(1)过点A(-4,3),斜率k=3;
解:由点斜式方程可知,所求直线方程为y-3=3[x-(-4)].
(2)经过点B(-1,4),倾斜角为135°;
解:由题意知,直线的斜率k=tan 135°=-1,
故所求直线的点斜式方程为y-4=-[x-(-1)].
(3)过点D(2,1)和E(3,-4).
解:因为直线过点D(2,1)和E(3,-4),
所以斜率k==-5,
故所求直线的点斜式方程为y-1=-5(x-2).
典例
1
规律方法
求直线的点斜式方程的步骤及注意点
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.
对点练1.(1)已知直线的方程是y+7=-x-3,则
A.直线经过点,斜率为-1
B.直线经过点,斜率为-1
C.直线经过点,斜率为-1
D.直线经过点,斜率为1
√
根据已知可得出直线的点斜式方程为y-=-,所以直线经过点,斜率为-1.故选C.
(2)已知过定点的直线m的一个方向向量是d=,则直线m的点
斜式方程为 .
y-5=(x-4)
因为直线的一个方向向量d=,所以直线的斜率为.又直线过点,所以直线的点斜式方程为y-5=(x-4).
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任务二 直线的斜截式方程
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(阅读教材P60-61,完成探究问题3)
问题3.如果直线l的斜率为k且过P0(0,b),那么此时直线的方程如何
表示?
提示:由y-b=k(x-0)得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
(1)直线的斜截式方程是直线的点斜式方程的特殊情况.(2)截距是一个实数,它是直线与坐标轴交点的横坐标或纵坐标,可以为正数、负数和0.当直线过原点时,它的横截距和纵截距都为0.(3)由直线的斜截式方程可直接得到直线的斜率和纵截距,如直线y=2x-1的斜率k=2,纵截距为-1.
微提醒
写出下列直线的斜截式方程:
(1)斜率为2,在y轴上的截距为-1;
解:由题意得k=2,b=-1,由斜截式得直线方程为y=2x-1.
(2)倾斜角为直线y=x+1的倾斜角的一半,在y轴上的截距为-2;
解:因为直线y=x+1的斜率为,
所以其倾斜角为60°.
故所求直线的倾斜角为30°,所以k=tan 30°=.
又b=-2,所以直线方程为y=x-2.
典例
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(3)倾斜角为60°,在y轴上的截距为3.
解:因为直线的倾斜角为60°,
所以其斜率k=tan 60°=.
因为在y轴上的截距为3,
所以直线在y轴上的截距b=3.
所以所求直线方程为y= x+3.
(变条件)若本例(3)变为:倾斜角为60°,与y轴的交点到坐标原点的距离为3.求直线的斜截式方程.
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轴的交点到坐标原点的距离为3,
所以直线在y轴上的截距b=3或b=-3.
所以所求直线方程为y=x+3或y=x-3.
变式探究
规律方法
直线的斜截式方程的求解策略
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2.(1)(多选)关于直线l:y=x-1,下列说法正确的是
A.过点(,-2) B.斜率为
C.倾斜角为60° D.在y轴上的截距为1
√
√
对于A,将点(,-2)代入y=x-1,可知不满足方程,故A不正确;易知B正确;对于C,由k=,即tan α=,可得直线的倾斜角为60°,故C正确;对于D,由y=x-1,知直线在y轴上的截距为-1,故D不正确.故选BC.
(2)(双空题)直线l过点,且斜率为3,则直线l的斜截式方程为 ;在y轴上的截距为 .
y=3x-7
-7
直线l过点,且l的斜率为3,由直线的点斜式方程得y+1=3,即y=3x-7.当x=0时,y=-7,则l在y轴上的截距为-7.
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任务三 根据直线的斜截式方程判断两直线平行与垂直
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(阅读教材P61,完成探究问题4)
问题4.前面一节课中我们已经讨论过斜率对于直线平行、垂直的影响.设l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,思考一下什么时候:
(1)l1∥l2;
提示:k1=k2且b1≠b2;
(2)l1,l2重合;
提示:k1=k2且b1=b2;
(3)l1⊥l2?
提示:k1k2=-1.
问题导思
对于直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,
(1)l1∥l2⇔k1=k2,且b1≠b2;
(2)l1⊥l2⇔k1k2=-1.
新知构建
对于直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,l1,l2重合的充要条件是k1=k2且b1=b2.
微提醒
已知直线l1:y=-x+和l2:6my=-x+4,问m为何值时,l1与l2平行或垂直?
解:当m=0时,l1:4y-5=0;l2:x-4=0,l1与l2垂直;
当m≠0时,l2的方程可化为y=-x+.
由-=-,得m=±;
由≠,得m≠且m≠,
所以当m=-时,l1与l2平行;
又-·=-1无解.
故当m=-时,l1与l2平行;
当m=0时,l1与l2垂直.
典例
3
规律方法
1.若l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则l1∥l2⇔k1=k2且b1≠b2,l1⊥l2⇔k1k2=-1.
2.含参直线化为斜截式方程时注意分类讨论.
对点练3.(1)已知直线l1:y=2x+3a,l2:y=(a2+1)x+3,若l1∥l2,则a=
A.0 B.-1
C.1 D.±1
√
因为l1∥l2,所以a2+1=2,a2=1,所以a=±1.又l1∥l2,两直线l1与l2不能重合,则3a≠3,即a≠1,故a=-1.故选B.
(2)(双空题)直线l:y=-x+1的倾斜角为______,经过点(1,3)且与直线l垂直的直线的斜截式方程为________.
135°
y=x+2
因为直线l:y=-x+1的斜率为-1,设倾斜角为α,所以tan α=-1.因为0°≤α<180°,所以α=135°.与直线l垂直的直线的斜率为1,则所求直线方程为y-3=1×,即y=x+2.
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课堂小结
任务再现 1.直线的点斜式方程.2.直线的斜截式方程.3.根据直线的斜截式方程判断两直线平行与垂直
方法提炼 待定系数法、数形结合思想、分类讨论思想
易错警示 求直线方程时忽视斜率不存在的情况;混淆截距与距离
随堂评价
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1.直线y=-x+3的倾斜角为
A.30° B.60°
C.90° D.120°
√
由题意,设直线y=-x+3的倾斜角为α,则0°≤α<180°.因为y=-x+3的斜率为-,所以tan α=-,则α=120°.故选D.
2.过点P(2,-1),且倾斜角为90°的直线方程为
A.y=-1 B.x=2
C.y=2 D.x=-1
√
过点P(2,-1),且倾斜角为90°的直线垂直于x轴,其方程为x=2.故
选B.
3.已知直线l与直线y=x+4互相垂直,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____________.
y=-2x+6
因为直线l与直线y=x+4垂直,所以直线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.
4.经过点A,倾斜角为的直线的斜截式方程为 .
y=x+1
因为倾斜角为,则斜率k=tan =1,且过点A,则y-2=1×,即y=x+1.
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课时分层评价
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1.(多选)已知直线l:y=x+1,则
A.直线l过点(,-2)
B.直线l的斜率为
C.直线l的倾斜角为30°
D.直线l在y轴上的截距为-1
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对于A,将(,-2)代入y=x+1,可知不满足方程,故A不正确;对于B,由y=x+1,知直线l的斜率为,故B正确;对于C,设直线l的倾斜角为α,则tan α=,可得α=30°,故C正确;对于D,由y=x+1,令x=0,可得直线l在y轴上的截距为1,故D不正确.故选BC.
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2.经过点(2,1),且方向向量为(1,2)的直线方程是
A.y=x-3 B.y=2x+1
C.y=-x+3 D.y=2x-3
√
由题意知,该直线斜率为2.又过点(2,1),所以直线方程为y-1=2(x-2),即y=2x-3.故选D.
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3.与直线y=x平行,且过点(-4,3)的直线方程为
A.y-3=-(x+4) B.y+3=(x-4)
C.y-3=(x+4) D.y+3=-(x-4)
√
由y=x的斜率k=.又所求直线过点(-4,3),故所求直线的方程为y-3=[x-(-4)],即y-3=(x+4).故
选C.
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4.在同一直角坐标系中,表示直线y=ax与直线y=x+a的图象(如图所示)正确的是
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对于A,y=ax过坐标原点,且a>0,直线y=x+a在y轴上的截距应该大于零且斜率为正,题中图象不符合题意;对于B,y=ax过坐标原点,且a>0,直线y=x+a在y轴上的截距应该大于零且斜率为正,题中图象不符合题意;对于C,y=ax过坐标原点,且a<0,直线y=x+a在y轴上的截距应该小于零且斜率为正,题中图象符合题意;对于D,两直线均不过原点,不符合题意.故选C.
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5.直线l过点A(1,1),且l在y轴上的截距的取值范围为(0,2),则直线l的斜率的取值范围是
A.(-1,3) B.(1,3)
C.(0,1) D.(-1,1)
√
设直线l的斜率为k,则其方程为y-1=k,可化为y=kx+1-k,由l在y轴上的截距的取值范围为(0,2),可得0<1-k<2,解得-1<k<1.故选D.
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6.(多选)设a∈R,如果直线l1:y=-x+与直线l2:y=-x-平行,那么a可以是
A.-2 B.1
C.2 D.-1
√
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由已知可得解得a=-2或1.故选AB.
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7.经过点(0,-2)且与直线y=3x-5垂直的直线的斜截式方程为_________
_____.
y=-x
-2
直线y=3x-5的斜率为3,所以经过点(0,-2)且与直线y=3x-5垂直的直线方程为y+2=-x,即y=-x-2.
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8.如果直线l的斜率和在y轴上的截距分别为直线y=x+2的斜率的一半和在y轴上截距的两倍,那么直线l的方程为_________.
y=x+4
直线y=x+2的斜率为,在y轴上的截距为2,则直线l的斜率为,在y轴上的截距为2×2=4,故直线l的方程为y=x+4.
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9.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,则直线l
的方程为_______________.
x=2或y=x+1
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),即y=x+1.综上可知,直线l的方程为x=2或y=x+1.
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10.(13分)已知直线方程为y+2=k .
(1)若直线的倾斜角为135°,求k的值;
解:直线方程为y+2=k,
因为直线的倾斜角为135°,
所以斜率k=tan 135°=-1.
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(2)若k=-2,直线分别与x轴、y轴交于A,B两点,O为坐标原点,求△AOB面积.
解:当k=-2时,y+2=-2,
即y=-2x-4,
当x=0时,y=-4,
当y=0时,x=-2,
所以A(-2,0),B(0,-4),
所以△AOB的面积为×2×4=4.
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11.已知直线l1:y=x+2,直线l2是直线l1绕点P逆时针旋转45°得到的直线.则直线l2的方程为
A.y=x+3 B.y=-2x-3
C.y=4x+9 D.y=3x+7
√
设直线l1,l2的倾斜角分别为α,β,则tan α=,β=α+45°,故tan β=tan==3.又点P在直线l2上,故直线l2的方程为y-1=3,整理得y=3x+7.故选D.
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12.(新情境)若光线沿倾斜角为120°的直线射向y轴上的点A(0,-4),则经y轴反射后,反射光线所在的直线方程为
A.y=x-4 B.y=-x-4
C.y=-x-4 D.y=x-4
√
光线沿倾斜角为120°的直线射向y轴上的点A(0,-4),经y轴反射后反射光线所在的直线的倾斜角为60°,则反射光线斜率k=tan 60°=,且反射光线过点A(0,-4),故反射光线所在的直线方程为y=x-4.故选A.
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13.(多选)设点A(-1,0),B(1,0),直线y=-2x+b与线段AB相交,则实数b可取的值有
A.-1 B.0
C.2 D.3
√
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b为直线y=-2x+b在y轴上的截距,如图所示,当直线y=-2x+b过点A(-1,0)和点B(1,0)时,b分别取得最小值和最大值.当直线y=-2x+b过点A(-1,0) 时,0=-2×(-1)+b,解得b=-2,当直线y=
-2x+b过点B(1,0)时,0=-2×1+b,解得b=2,所以实数b的取值范围是[-2,2].故选ABC.
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14.(15分)已知直线l的方程为y-1=k(x-2)(k∈R).
(1)证明:直线l恒过第一象限;
解:证明:由点斜式方程y-1=k(x-2)可知,直线l恒过点P(2,1),该点位于第一象限,所以直线l恒过第一象限.
(2)若直线l不过第四象限,求实数k的取值范围;
解:方程y-1=k(x-2)转化为y=kx-2k+1,若直线l不过第四象限,
则 解得0≤k≤ .
所以实数k的取值范围是[0, ].
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(3)若直线l分别与x轴、y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,是否存在使△ABO面积最小的直线l?若存在,求出直线l方程;若不存在,请说明理由.
解:存在,理由如下:
若直线l分别与x轴、y轴的正半轴交于A,B两点,则k<0,A(2- ,0),B(0,1-2k).
所以△ABO的面积S= (1-2k)(2- )= [4+(-4k)+(-)]≥[4+2]= ×(4+4)=4,
当且仅当-4k=- ,即k=- 时,等号成立.
故存在使△ABO面积最小的直线l,其方程为y-1=- (x-2),即y=- x+2.
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15.(5分)△ABC的顶点坐标分别为A(3,4),B(6,0),C(-5,-2),则角A的平分线所在的直线方程为__________.
y=7x-17
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因为A(3,4),B(6,0),C(-5,-2),所以kAB==-,kAC==,则kABkAC=-1.所以∠BAC=90°.如图所示,设角A的平分线所在直线的倾
斜角为α,则tan α=-tan(45°+∠ABO)=-=7.所以角A的平分线所在直
线的斜率为7,因此所求的方程为y-4=7(x-3),即y=7x-17.
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16.(17分)如图,在平面直角坐标系中,已知矩形ABCD
的长为2,宽为1,边AB,AD分别在x轴,y轴的正半轴上,
点A与坐标原点重合.将矩形折叠,使点A落在线段DC
上.若折痕EF所在直线的斜率为k,试写出折痕所在的直线方程.
解:当k=0时,A与D重合,
折痕所在直线方程为y=;
当k≠0时,点A关于折痕EF的对称点G在DC上.
设点G的坐标为(t,1),A(0,0),则由AG⊥EF,得·k=-1,所以t=-k,所以G(-k,1),
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所以M,代入点斜式,
得直线EF的方程为y-=k,
即y=k+=kx++,
当k=0时也满足上式.
综上所述,折痕所在直线EF的方程为y=kx++.
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第
二
章
直
线
和
圆
的
方
程
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