内容正文:
第1章 直线与方程
1.1 直线的斜率与倾斜角
【课前预习】
知识点一
不存在
知识点二
逆时针 最小正角α 0
知识点三
tan α > tan α <
诊断分析
1.(1)× (2)× (3)√
2.解:不是.当直线l 的倾斜角α∈ 时,直线l的斜率不小于0,α 越大,直线l 的斜率越大;当α∈ 时,直线l的斜率小于0,α 越大,直线l 的斜率越大;当直线l的倾斜角α为时,直线l的斜率不存在.
【课中探究】
探究点一
例1 解:(1)存在,直线AB的斜率为=1.
(2)存在,直线CD的斜率为=0.
(3)当a=3时,直线PQ的斜率不存在;当a≠3时,直线PQ的斜率存在,为.
变式 解:(1)因为A(-2,1),B(7,5),所以kAB==.
(2)设P(x,0),因为A(-2,1),B(7,5),所以kPA=,kPB=.
又直线PA的斜率是直线PB的斜率的2倍,所以=2×,解得x=-3,即P的坐标为(-3,0).
(3)设Q(0,y),因为A,B,Q三点共线,所以kAB=kAQ,故=,解得y=,即Q的坐标为.
探究点二
例2 解:(1)如图①,由图可知∠OAB为直线l1的倾斜角.
易知∠ABO=30°,∴∠OAB=60°,即直线l1的倾斜角为60°.
(2)如图②,由图可知∠xCD为直线l2的倾斜角,易知∠ODC=45°,∴∠OCD=45°,∴∠xCD=135°,即直线l2的倾斜角为135°.
(3)如图③,由图可知∠OEG为直线l3的倾斜角,
易知∠EFO=60°,∴∠FEO=30°,
∴∠OEG=150°,即直线l3的倾斜角为150°.
变式 (1)BC (2)135° [解析] (1)因为直线的倾斜角的取值范围为[0,π),所以当≤α<π时,直线l1的倾斜角为α-;当0≤α<时,直线l1的倾斜角为π-=+α.故选BC.
(2)设直线l2的倾斜角为α2,因为∠BAC=120°,所以α2=120°+α1=135°.
拓展 ABC [解析] 当α=0°时,l2的倾斜角为90°(如图①);当0°<α<90°时,l2的倾斜角为90°+α(如图②);当α=90°时,l2的倾斜角为0°(如图③),即当α=90°时,l2的倾斜角为90°-α;当90°<α<180°时,l2的倾斜角为α-90°(如图④).故直线l2的倾斜角可能为90°-α,90°+α,α-90°,但不可能为180°-α.故选ABC.
① ② ③ ④
探究点三
例3 解:(1)如图所示,
易知kPA==1,kPB==-,
因为直线l过点P(2,2),且与以A(-1,-1)和B(3,2-)为端点的线段相交,
所以结合图形可知直线l的斜率k的取值范围为(-∞,-]∪[1,+∞).
(2)由(1)可知,k∈(-∞,-]∪[1,+∞),直线PA的倾斜角为,直线PB的倾斜角为,
由此可得直线l的倾斜角α的取值范围为∪.
由图可知,当直线l的斜率不存在时,符合题意,
此时直线l的倾斜角α=.
综上,直线l的倾斜角α的取值范围为.
变式 解:(1)由题可得kAB==0,kBC==,
kAC==.
因为斜率等于倾斜角的正切值,且倾斜角的取值范围是[0,π),
所以直线AB的倾斜角为0,直线BC的倾斜角为,直线AC的倾斜角为.
(2)如图,当D由点A移动到点B时,直线CD绕点C由CA按逆时针方向转到CB,所以kCD的取值范围为,故直线CD的倾斜角的取值范围为.
拓展 解:直线的斜率k与直线的倾斜角θ的关系为k=tan θ,θ∈∪.易知y=tan x在,上均单调递增,且当x∈时,y=tan x>0,
当x∈时,y=tan x<0.当0≤k1<k2<k3时,α,β,γ∈,
由y=tan x在上单调递增,得α<β<γ.
当k1<k2<k3<0时,α,β,γ∈,
由y=tan x在上单调递增,得α<β<γ.
当k1<0≤k2<k3时,α∈,β,γ∈,
由y=tan x在上单调递增,得β<γ<α.
当k1<k2<0≤k3时,α,β∈,γ∈,
由y=tan x在上单调递增,得γ<α<β.
学科网(北京)股份有限公司
$
第1章 直线与方程
1.1 直线的斜率与倾斜角
【学习目标】
1.了解直线的斜率和倾斜角的概念及它们之间的关系.
2.掌握过两点的直线的斜率计算公式.
3.了解直线的倾斜角的取值范围,能根据直线的倾斜角求出直线的斜率.
4.通过对斜率和倾斜角的学习,培养逻辑推理和数学运算的数学素养.
◆ 知识点一 直线的斜率
对于直线l上的任意两点P(x1,y1),Q(x2,y2),如果x1≠x2,那么直线l的斜率k= ;如果x1=x2,那么直线l的斜率 .
提示:对于与x轴不垂直的直线l,它的斜率也可以看作k===.
◆ 知识点二 直线的倾斜角
定义
在平面直角坐标系中,对于一条与x轴相交的直线,把x轴绕着交点按 方向旋转到与直线重合时,所转过的 称为这条直线的倾斜角
规定
与x轴平行或重合的直线的倾斜角为
范围
{α|0≤α<π}
◆ 知识点三 直线的倾斜角与斜率的关系
设直线的倾斜角为α,斜率为k.
直线情形
α的大小
k的大小
k的范围
与x轴平行
0
0
k=0
从左下方向右上方倾斜
0<α<
k=
k 0
与x轴垂直
不存在
不存在
从左上方向右下方倾斜
<α<π
k= = -tan(π-α)
k 0
提示:所有的直线都有倾斜角,但不是所有的直线都有斜率.
【诊断分析】 1.判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)任意一条直线都有且只有一个斜率和它对应. ( )
(2)若直线的倾斜角存在,则必有斜率与之对应. ( )
(3)当直线的倾斜角是锐角时,直线的斜率为正;当直线的倾斜角是钝角时,直线的斜率为负.( )
2.直线的倾斜角越大,它的斜率越大吗?
◆ 探究点一 直线的斜率
例1 分别判断经过下列两点的直线的斜率是否存在?如果存在,求出该直线的斜率.
(1)A(2,3),B(4,5);
(2)C(-2,3),D(2,3);
(3)P(a,2),Q(3,6).
变式 已知A(-2,1),B(7,5) .
(1)求直线AB的斜率;
(2)设P为x轴上一点,若直线PA的斜率是直线PB的斜率的2倍,求P的坐标;
(3)设Q为y轴上一点,且A,B,Q三点共线,求Q的坐标.
[素养小结]
研究直线的斜率问题时,通常需要先讨论斜率存在与否,斜率存在时,再用公式k=(x1≠x2)求解.
◆ 探究点二 直线的倾斜角
例2 分别求图中各直线的倾斜角.
变式 (1)(多选题)若直线l与x轴交于点A,其倾斜角为α,将直线l绕点A按顺时针方向旋转后得到直线l1,则直线l1的倾斜角可能为 ( )
A.α+ B.α+
C.α- D.-α
(2)已知直线l1的倾斜角α1=15°,直线l1与l2的交点为A,直线l1,l2与x轴分别交于点B,C,且∠BAC=120°,如图,则直线l2的倾斜角为 .
[素养小结]
求直线的倾斜角的方法:结合图形,利用三角形中的有关结论或特殊三角形(如直角三角形)求角.
拓展 (多选题)若直线l1的倾斜角为α,且l1⊥l2,则直线l2的倾斜角可能为( )
A.90°-α B.90°+α
C.α-90° D.180°-α
◆ 探究点三 直线倾斜角与斜率的关系及简单应用
例3 [2025·陕西安康高新中学高二期中] 已知直线l过点P(2,2),且与以A(-1,-1)和B(3,2-)为端点的线段相交.
(1)求直线l的斜率k的取值范围;
(2)求直线l的倾斜角α的取值范围.
变式 在△ABC中,A(-1,1),B(1,1),C(2,+1).
(1)分别求直线AB,BC,AC的斜率和倾斜角;
(2)若D为AB边上的一个动点,求直线CD的倾斜角的取值范围.
[素养小结]
直线的斜率与其倾斜角关系的分析,首先要考虑倾斜角为直角的情况,其次要分倾斜角在和上两种情况,根据正切函数的单调性加以研究.
拓展 已知三条直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,倾斜角分别为α,β,γ,且k1<k2<k3,探索α,β,γ的大小关系.
学科网(北京)股份有限公司
$