内容正文:
2.2.2 直线的两点式方程
【学习目标】
1.能根据斜率公式导出直线的两点式方程.
2.能利用直线的两点式方程及截距的概念,导出直线的截距式方程.
3.能描述截距式方程的适用范围,并能依据不同条件合理选择直线方程的形式求解.
◆ 知识点一 直线的两点式方程
当x1≠x2时,经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)的直线的斜率k=.任取P1,P2中的一点,例如,取点P1(x1,y1),由直线的点斜式方程,得 ,当y2≠y1时,上式可写为 .这就是经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(其中x1≠x2,y1≠y2)的直线的方程,我们把它叫作直线的两点式方程,简称两点式.
【诊断分析】 判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)已知直线过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),则直线一定存在两点式方程. ( )
(2)经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2,y1≠y2)的直线方程可以是=,也可以是=. ( )
(3)能用两点式方程表示的直线也可用点斜式方程表示. ( )
◆ 知识点二 直线的截距式方程
我们把直线l与x轴的交点(a,0)的横坐标a叫作直线l在x轴上的截距,此时直线l在y轴上的截距是b.方程 由直线l在两条坐标轴上的截距a与b确定,我们把方程+=1叫作直线的截距式方程,简称截距式.
【诊断分析】 判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)不经过原点的直线都可以用方程+=1表示. ( )
(2)能用截距式方程表示的直线都能用两点式方程表示. ( )
(3)过除原点外的一个定点,且在两坐标轴上的截距相等的直线有且只有1条. ( )
◆ 知识点三 直线方程的特殊形式
直线方程名称
直线方程形式
适用范围
点斜式
y-y0=k(x-x0)
直线存在斜率
斜截式
y=kx+b
直线存在斜率
两点式
=
直线不垂直
于坐标轴
截距式
+=1
直线在两坐标轴上
都存在截距且都不为0
◆ 探究点一 利用两点式求直线方程
例1 已知三角形的三个顶点分别是A(-1,0),B(3,-1),C(1,3),求△ABC三边所在直线的方程.
变式 (1)若A(0,1),B(a,0),C(3,2)三点在同一条直线上,则a的值为 .
(2)已知△ABC的三个顶点为A(1,2),B(3,6),C(5,2),M为AB的中点,N为AC的中点,则中位线MN所在直线的方程为 .
[素养小结]
(1)由两点式求直线方程的步骤:
①设出直线所经过的两点的坐标;
②根据题中的条件,列出相关方程,解出点的坐标;
③由直线的两点式写出直线方程.
(2)当已知两点坐标,求过这两点的直线方程时,首先要判断是否满足两点式方程的适用条件(两点的连线不垂直于坐标轴),若满足,则考虑用两点式求直线方程.
拓展 一束光线从点A(3,2)发出,经x轴反射后经过点B(-1,6),分别求入射光线和反射光线所在直线的方程.
◆ 探究点二 利用截距式求直线方程
例2 (1)(多选题)已知直线l经过点(-3,2),且在两坐标轴上的截距的绝对值相等,则直线l的方程可能是 ( )
A.x+y+1=0 B.x-y+5=0
C.x+3y-3=0 D.2x+3y=0
(2)[2026·泰州高二期中] 过点P(4,3)的直线在两坐标轴上的截距之和为0,则该直线的方程为 .
(3)求过点(1,1),且在y轴上的截距为在x轴上的截距2倍的直线的方程.
变式 求过点Q(5,2),且与两坐标轴围成的三角形的面积是的直线l的方程.
[素养小结]
直线的截距式方程应用的注意事项
(1)如果问题中涉及直线与坐标轴相交,那么可考虑选用直线的截距式方程,用待定系数法确定其系数即可.
(2)选用直线的截距式方程时,必须首先考虑直线能否过原点以及能否与两坐标轴垂直.
(3)要注意直线的截距式方程的逆向应用.
拓展 在平面直角坐标系中,O为坐标原点,过点P(2,1)作直线l分别交x,y轴的正半轴于点A,B.
(1)求△ABO面积的最小值及取得最小值时直线l的方程;
(2)当|OA|+|OB|取得最小值时,求直线l的方程.
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2.2.2 直线的两点式方程
【课前预习】
知识点一
y-y1=(x-x1) =
诊断分析
(1)× (2)√ (3)√ [解析] (1)只有当x1≠x2且y1≠y2时,直线才存在两点式方程.
(3)能用两点式方程表示的直线一定不垂直于坐标轴,从而斜率一定存在,故可用点斜式方程表示.
知识点二
+=1
诊断分析
(1)× (2)√ (3)× [解析] (1)垂直于坐标轴的直线也不可以用截距式方程表示.
(2)截距式方程是两点式方程的特殊形式.
(3)这样的直线通常有两条:一条过原点;另一条不过原点,且在x轴和y轴上的截距相等.
【课中探究】
探究点一
例1 解:方法一:因为直线AB过点A(-1,0),B(3,-1),
所以边AB所在直线的方程为=,即x+4y+1=0;
因为直线BC过点B(3,-1),C(1,3),所以边BC所在直线的方程为=,即2x+y-5=0;
因为直线AC过点A(-1,0),C(1,3),所以边AC所在直线的方程为=,即3x-2y+3=0.
方法二:因为直线AB过点A(-1,0),B(3,-1),
所以直线AB的斜率为=-,则边AB所在直线的方程为y=-(x+1),整理得x+4y+1=0;
因为直线BC过点B(3,-1),C(1,3),
所以直线BC的斜率为=-2,
则边BC所在直线的方程为y+1=-2(x-3),整理得2x+y-5=0;
因为直线AC过点A(-1,0),C(1,3),
所以直线AC的斜率为=,则边AC所在直线的方程为y=(x+1),整理得3x-2y+3=0.
变式 (1)-3 (2)2x+y-8=0 [解析] (1)由题意得直线AC的方程为=,即y=x+1,将B(a,0)的坐标代入直线AC的方程y=x+1,得a+1=0,解得a=-3.
(2)由中点坐标公式可得M(2,4),N(3,2),故中位线MN所在直线的方程为=,即2x+y-8=0.
拓展 解:易知点A(3,2)关于x轴的对称点为A'(3,-2),连接A'B,由已知可得反射光线所在的直线为直线A'B,其方程为=,即2x+y-4=0.
点B(-1,6)关于x轴的对称点为B'(-1,-6),连接AB',由已知可得入射光线所在的直线为直线AB',其方程为=,即2x-y-4=0.
故入射光线所在直线的方程为2x-y-4=0,反射光线所在直线的方程为2x+y-4=0.
探究点二
例2 (1)ABD (2)3x-4y=0或x-y-1=0 [解析] (1)当直线l在两坐标轴上的截距均为0时,直线l的方程为y=-x,即2x+3y=0.当直线l在两坐标轴上的截距均不为0时,设直线l的方程为+=1,由题意知
解得或当时,直线l的方程为x+y+1=0;当时,直线l的方程为x-y+5=0.故选ABD.
(2)当直线在两坐标轴上的截距都为0时,设直线方程为y=kx,将点P(4,3)的坐标代入可得k=,此时直线方程为y=x,即3x-4y=0;当直线在两坐标轴上的截距均不为0时,因为直线在两坐标轴上的截距之和为0,所以设直线方程为+=1,将点P(4,3)的坐标代入可得+=1,解得a=1,此时直线方程为x-y-1=0.综上,该直线的方程为3x-4y=0或x-y-1=0.
(3)解:设直线在x轴、y轴上的截距分别为a,b.
当a≠0且b≠0时,直线的方程为+=1,
由题可知+=1,且b=2a,解得a=,b=3,此时直线的方程为+=1,即2x+y-3=0.
当a=b=0时,设直线的方程为y=kx,由题可知k=1,此时直线的方程为y=x.
综上所述,所求直线的方程为2x+y-3=0或x-y=0.
变式 解:由题意知直线l不过原点,且直线l在两坐标轴上的截距都存在,设直线l的方程为+=1(a≠0,b≠0).
由题意得即或
解得或
∴直线l的方程为y=x+或y=x-3.
拓展 解:(1)依题意设A(a,0),B(0,b)(a,b>0),
则直线l的方程为+=1,
又直线l过点P(2,1),所以+=1,
所以+=1≥2,可得ab≥8,当且仅当=,即a=4,b=2时取等号,从而S△ABO=ab≥4,
所以△ABO面积的最小值为4,△ABO的面积取得最小值时直线l的方程为+=1.
(2)由(1)可得+=1(a,b>0),所以|OA|+|OB|=a+b=(a+b)=3++≥3+2=3+2,当且仅当=,即a=2+,b=+1时取等号,此时直线l的方程为+=1.
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