内容正文:
2.2.2 直线的两点式方程
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学习目标
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1. 能从 “两点确定一条直线” 几何公理出发,借助点斜式独立推导出直线两点式方程,说出两点式的适用条件,发展逻辑推理、数学抽象素养。
2.能由两点式导出截距式方程,辨析截距概念,说出截距式的适用范围,区分截距与距离。
3.会根据两点坐标选择合适形式求直线方程,能处理垂直、平行坐标轴的特殊直线,能完成不同直线方程形式之间转化,提升数学运算素养。
请注意:
1.正文标题为:黑体,30号字;
2.正文内容为:华文楷体,尽量不小于24号,特殊辅助性文字不低于18;根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字,单页文字一般不能超过8行。
3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。
英文
1.正文标题为:以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号,特别强调可以用40号。
2.正文内容为:以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号,特别强调可用32号。
3.英文每行一般不能超过15个单词;单页文字一般不能超过8行。
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内容解析
单元大观念:
建立坐标系,把几何对象转化为代数对象(点转化为坐标,直线和圆转化为方程),通过代数运算揭示几何性质,再把代数结果回归几何解释。这是解析几何的基本思想,也是“数形结合”的数学核心观念。
单元大问题:
如何用精准、通用、可运算的代数语言系统刻画平面直线与圆的所有几何属性与位置关系?坐标法相比传统几何推理的核心优势是什么?
本课大问题:
几何公理 “两点确定一条直线”,如何在平面直角坐标系中翻译为代数方程?
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内容解析
数学本质:
以“斜率的确定性”为逻辑纽带,将“两点确定一条直线”的几何事实代数化得到直线的两点式方程。遵循 “几何要素→代数刻画→代数运算→几何性质” 的单元逻辑链条:倾斜角与斜率刻画直线倾斜程度;点斜式(斜截式)实现 “一点 + 斜率” 的代数表达;本节课两点式,是把几何公理 “两点确定一条直线” 翻译为代数方程,是点斜式的逻辑延伸,截距式是两点式的特殊化。
两点式不是独立于斜率的“新方程”,而是点斜式在已知两点条件下的自然推演——先由两点求斜率,再任取一点代入点斜式,经代数变形即得两点式。
通性通法:解析几何研究直线的通用流程:识别确定直线的几何要素→坐标化建立方程→辨析方程适用范围→利用方程研究直线几何性质。
请注意:
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【环节一】锚定大问题,构建整体学习视野
核心问题:
几何公理 “两点确定一条直线”,如何在平面直角坐标系中翻译为代数方程?
子问题
子问题 1:几何上两点确定一条直线,已知直线上两个定点,学过什么方法写出这条直线的方程?
子问题 2:把点斜式进行代数变形,能不能直接用两个定点坐标直接写出直线方程?
得到的方程对所有两点都成立吗?
子问题 3:当两个定点取直线与坐标轴的交点时,两点式会演化成什么特殊方程?
这个方程又有什么限制?
子问题 4:直线垂直 x 轴、平行 x 轴时,为什么不能用两点式、截距式表达?
这些特殊直线如何写方程?
子问题 5:点斜式、两点式、截距式之间存在怎样逻辑关系?
如何根据已知几何条件选择合适的直线方程形式?
问题1:本单元我们学习坐标法,核心就是把直线的几何确定条件翻译成代数方程。
前面我们学习:
一个点 + 斜率=一条确定的直线,可以用点斜式写出直线的点斜式方程。
平面几何公理:两点确定一条直线。已知两点,如何求直线的方程?
【环节二】单元情境导入,提出问题
问题1-1:已知直线 l 经过 P1(x1, y1),P2(x2, y2) (两点不同),这条直线确定吗?
【环节二】单元情境导入,提出问题
问题1-2:既然直线确定,能不能写出方程?你有什么思路?
追问:这个操作对“任意两个不同的点”都可行吗?什么情况下会出问题?
当 x1= x2时斜率不存在,不能用点斜式,
此时直线垂直于x轴,直线上的任一点的横坐标都为 x1,
直线的方程为x= x1
①先求斜率k= ;
②再代入点斜式y-y1=k(x-x1)
x = x1
x
y
O
P1(x1, y1)
P2(x2, y2)
l
探究1 已知直线l经过两点P1(x1, y1), P2(x2, y2) (其中x1 ≠ x2, y1 ≠ y2), 求直线l上的任意一点P(x, y)与点P1, P2的坐标之间具有唯一确定的关系, 这一关系是什么呢?
x
y
O
P1(x1, y1)
P2(x2, y2)
l
当x1 ≠ x2时, 经过两点P1(x1, y1), P2(x2, y2)的直线的斜率为
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y1 ≠ y2时, 方程可写为
【环节三】探究生成两点式方程,辨析适用条件
把它叫做直线的两点式方程,
简称两点式.
书本P64
1.求经过下列两点的直线的两点式方程:
(1) P1(2,1), P2(0,-3); (2) A(0,5), B(5,0).
【环节三】探究生成两点式方程,辨析适用条件
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两点式方程辨析
【环节三】探究生成两点式方程,辨析适用条件
左边是“纵坐标的差之比”,右边是“横坐标的差之比”。
对称性强:分子、分母对应同一坐标分量。
追问 两点式方程可以表示坐标平面内的任何直线吗?
追问 两点式方程可以表示坐标平面内的任何直线吗?
当x1 = x2时, 直线P1P2垂直于x轴,直线方程为x-x1= 0, 即x = x1.
当y1=y2时, 直线P1P2垂直于y轴,直线方程为y-y1= 0, 即y = y1.
y = y1
x
y
O
P1(x1, y1)
P2(x2, y2)
l
注意: 1.两点式适用于斜率存在和斜率不等于0的直线,即与两坐标轴都不垂直的直线.
2.直线的两点式方程使用的前提条件:
x1 ≠ x2, y1 ≠ y2
x = x1
x
y
O
P1(x1, y1)
P2(x2, y2)
l
【环节三】探究生成两点式方程,辨析适用条件
问题 2 如下图启发,不利用点斜式方程,你能求出两点式方程吗?
x
y
O
P1(x1, y1)
P2(x2, y2)
l
P(x, y)
【环节三】探究生成两点式方程,辨析适用条件
例1 如图, 直线l与x轴的交点是A(a,0), 与y轴的交点是B(0,b)
其中a ≠ 0, b ≠ 0 , 求直线l 的方程.
解:
a—直线与x轴交点的横坐标,即直线在x轴上的截距, 简称横截距
x
y
O
A
B
l
将两点A(a,0), B(0,b)的坐标代入两点式, 得
即
①
方程①由直线l在两个坐标轴上的截距a与b确定, 我们把方程①叫做直线的截距式方程, 简称截距式.
b—直线与y轴交点的纵坐标,即直线在y轴上的截距, 简称纵截距
【环节四】特殊化探究,生成截距式,辨析截距概念
截距式方程辨析
【环节四】特殊化探究,生成截距式,辨析截距概念
x
y
O
A
B
l
追问 截距式适用于怎样的直线?
截距可以取全体实数, 但截距式方程中的截距在分母上,必须为非零的实数;
因此截距式方程不适用:
2. 根据下列条件求直线的截距式方程, 并画出图形:
(1) 在x轴、y轴上的截距分别是2, 3;
(2) 在x轴、y轴上的截距分别是-5, 6.
x
y
O
2
3
l
x
y
O
-5
6
l
【环节四】特殊化探究,生成截距式,辨析截距概念
例2 已知三角形的三个顶点A(-5,0), B(3,-3), C(0,2), 求边BC所在直线的方程, 以及这条边上的中线AM所在直线的方程.
M
x
y
O
B(3,-3)
C(0,2)
-5
2
-3
3
A(-5,0)
【环节五】迁移应用,灵活选择
P
M
x
y
O
B(3,-3)
C(0,2)
-5
2
-3
3
A(-5,0)
变式 三角形的顶点是A(-5,0), B(3,-3), C(0,2), 求:
(1)AC边所在直线的方程.
(2) AB边上高线所在直线的方程;
(3) AC边上中垂线所在直线的方程.
解:
(1) 因为A(-5,0), B(3,-3), C(0,2),
故AC所在直线的截距式方程为
所以直线AC的横截距a=-5,纵截距b=2
即
【环节五】迁移应用,灵活选择
P
M
x
y
O
B(3,-3)
C(0,2)
-5
2
-3
3
A(-5,0)
变式 三角形的顶点是A(-5,0), B(3,-3), C(0,2), 求:
(2) AB边上高线所在直线的方程;
(3) AC边上中垂线所在直线的方程.
解:
(2) 由AB边上高线过C(0,2),
且垂直于AB,
故AB边上高线所在直线的方程为
∴高线的斜率为
即
【环节五】迁移应用,灵活选择
变式 三角形的顶点是A(-5,0), B(3,-3), C(0,2), 求:
(2) AB边上高线所在直线的方程;
(3) AC边上中垂线所在直线的方程.
N
解:
(3) ∵AC边上中垂线过AC边的中点
且垂直于AC,
∴中垂线的斜率为
∴AC边上中垂线所在直线的方程为
即
x
y
O
B(3,-3)
C(0,2)
-5
2
-3
3
A(-5,0)
【环节五】迁移应用,灵活选择
拓展 过点P(3,2)的直线l与x轴和y轴正半轴分别交于A,B两点.
(1)当P为AB的中点时,求直线l的方程;
【环节五】迁移应用,灵活选择
解:(1)设A(a,0),B(0,b),
∵P(3,2)为AB的中点,∴A(6,0),B(0,4),
情境引入:
课堂小结
本节课你学习到了什么?
(知识?方法?思想?)
21
点斜式
已知斜率和一点
斜截式
斜率和截距
两点坐标
两点式
点斜式
两个截距,
截距式
【环节六】:单元建构,结构统整
几何要素
代数表达
22
01
02
03
基础:教科书第64页练习第1-3题.
提升:教科书第67页习题2.2第4-5题,
拓展:观察点斜式、斜截式、两点式、截距式四种形式。是否存在一种“统一写法”,使得这四种形式都可以看作它的特殊情况?请大胆猜想,并尝试说明理由。
用一段话回答“什么条件选什么形式”:
“已知______时,用______最直接;已知______时,用______最直观;已知______时,用______最方便;当______时,只能用______。”
情境引入:
课后作业
感谢大家的聆听
授课人:张发松 学 校:昆明市呈贡区第一中学
24
∴由截距式得直线l的方程为+=1,即2x+3y-12=0.
$