内容正文:
2.1.1 倾斜角与斜率
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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.
3. 掌握求直线斜率的两种方法,并理解推导过程.
学习目标
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说一说:观察如图所示的高架桥,你发现其中有哪些直线?这些直线有什么区别?
情景导入
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1.你认为确定一条直线的需要哪些条件?
直线的确定
两点确定一条直线;
一个点和一个方向确定一条直线.
归结
探究1 直线的倾斜角
活动1:解答下列问题,了解确定直线位置关系的几何要素.
2.经过一点P可以画多少条直线?你与同学的画法相同吗?
O
y
x
l1
B
.
A
.
经过一点P有无数条直线
新知探究
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这些直线的区别:
直线方向不同
直线的倾斜程度不同
也就是直线与x轴所成的角不同
思考:怎样描述这种“倾斜程度”的不同?
l1
O
P
x
y
l2
l3
经过一点P有无数条直线
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1.直线的倾斜角
当直线l与x轴相交时,我们以x轴为基准,x轴正向与直线l向上的方向之间所成的角α叫做直线l的倾斜角.
x
y
O
α
l
图中直线l1的倾斜角α1为锐角
直线l′的倾斜角α′为钝角
直线的倾斜角α的取值范围为0°≤α<180°.
规定:当直线l与x轴平行或重合时,它的倾斜角为0°.
要点归纳
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1. 在平面直角坐标系中,每一条直线都有一个确定的倾斜角,而且方向相同的直线(平行或重合),其倾斜程度相同,倾斜角相等;
O
y
x
l1
α1
l2
l3
α2
α3
2. 方向不同的直线(相交),其倾斜程度不同,倾斜角不相等.
O
P
x
y
l1
l2
l3
直线
倾斜角
方向相同的直线
倾斜程度相同
倾斜角相同
注意:
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1.下列图中表示直线倾斜角为( )
C
2.直线x=1的倾斜角α= .
90°
练一练
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活动2:与同学交流,解答下列问题,探究刻画直线倾斜程度的方法——斜率.
问题:在平面直角坐标系中,设直线的倾斜角为 .
(1)已知直线l经过点O(0,0),P( ,1),α与点O,P的坐标有什么关系?
探究2 直线的斜率
O
y
x
α
新知探究
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(2) 如果直线l经过P1(-1, 1), P2( , 0), α与P1, P2的坐标又有什么关系?
x
y
O
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(3) 一般地,如果直线l经过两点P1(x1, y1), P2(x2, y2), x1≠x2, 那么α与P1, P2的坐标有怎样的关系?
O
x
y
P1
P2
O
x
y
P2
P1
P
P
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追问1 当直线平行于x轴,或与x轴重合时,上述公式还适用吗?为什么?
追问2 当直线平行于y轴,或与y轴重合时,上述公式还适用吗?为什么?
追问3 已知直线P1P2的位置顺序互换时,上述公式会发生变化吗?
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追问2 当直线平行于y轴,或与y轴重合时,上述公式还适用吗?为什么?
中分母为0
倾斜角为90°的直线是没有斜率的,
倾斜角不是90°的直线都有斜率.
结论:所有的直线都有倾斜角;但不是所有直线都有斜率.
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追问3 已知直线P1P2的位置顺序互换时,上述公式会发生变化吗?
直线的斜率与P1和P2的顺序无关
但应用公式求斜率时要注意上下坐标的对应
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我们把一条直线的倾斜角 的正切值叫做这条直线的斜率,用小写字母k表示,即
注意:x1≠x2,当x1=x2时,直线l倾斜角为90°,上式无意义.
直线l的倾斜角α与直线l上的两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1,x2)的坐标有如下关系:
要点归纳
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铅
直
高
度
水平宽度
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(1)当直线的倾斜角由0°逐渐增大到180°时, 其斜率k如何变化? 为什么?
① 当0°≤<90°时, k≥0, 且k随的增大而增大.
k由0变化到+∞
② 当90°<<180°时, k<0, 且k随的增大而增大.
k由-∞变化到0
④ 刻画直线倾斜程度:
从形的角度:倾斜角不同,倾斜程度不同
从数的角度:斜率不同,倾斜程度不同,
③ 倾斜角不同,斜率不同,从而斜率可以表示不
等于90°的直线的倾斜程度。
活动3:解答下列问题,探究斜率与倾斜角的对应关系.
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90°
0
(0,+∞)
(-∞,0)
斜率与倾斜角的对应关系
要点归纳
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特殊角的正切值:
倾斜角α 0° 30° 45° 60° 120° 135° 150°
斜率k 0 1 ______ -1
-
要点归纳
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练一练
3.
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活动4:如图示, 已知A(3, 2), B(-4, 1), C(0, -1), 求直线AB, BC, CA的斜率, 并判断这些直线的倾斜角是锐角还是钝角.(说说你的求解思路)
O
y
x
A(3,2)
B(-4,1)
C(0,-1)
1
-1
-2
探究3 求直线斜率的方法、直线的方向向量与斜率的关系
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4.已知经过点A(1,2),B(m,4)的直线l的斜率为2,则m的值为( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
解:由题可得m≠1,且=2,解得m=2.
练一练
D
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5.已知a, b, c是两两不等的实数,求经过下列两点的直线的倾斜角:
(1) A(a, c), B(b, c); (2) C(a, b), D(a, c); (3) P(b, b+c), Q(a, c+a).
练一练
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问题1:如图所示,如何用P1、P2的坐标表示该直线的方向向量?
问题2:该直线的方向向量与其斜率k有什么关系?
x
y
O
l
活动5 了解直线的方向向量与斜率的关系
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x
y
O
l
①若直线l的斜率为k,它的一个方向向量坐标为(x,y),则k=
②若直线l的斜率为k,则它的一个方向向量为(1,k)
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6.(1)经过A(0, 2), B(-1, 0)两点的直线的方向向量为(2, k),求k的值.
(2)已知直线l的一个方向向量为 求直线l的倾斜角和斜率.
解:
是直线l的一个方向向量,
即
又
∴直线l的倾斜角为 ,斜率为
练一练
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1.直线的倾斜角定义及其范围:
2.直线的斜率定义:
3.斜率的定义、求法:
4.直线的方向向量与斜率之间的关系:
根据以下关键词,回顾本节课所学知识:
课堂总结
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直线斜率的基本求法:
(1)利用两点坐标求直线的斜率,即k=(x1≠x2),用此法时要注意两点的横坐标不能相等,同时要注意横、纵坐标必须对应.
(2)利用倾斜角求斜率,即k=tan α,用此法时一定注意倾斜角为90°时,直线的斜率不存在.
注意:利用斜率公式求直线的斜率时,如果点的坐标中含有参数,需要先对直线斜率是否存在作出判断,即对参数进行分类讨论.
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图示
倾斜角(范围)
α=0°
0°<α<90°
α=_____
90°<α<180°
斜率(范围)
_____
_________
不存在
_________
$