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直线与直线方程
一、知识梳理
1.直线的倾斜角与斜率:在平面直角坐标系中,对于一条与x轴相交的直线,如果把x轴绕着交点按逆时针方向旋转到和直线重合时所转的最小正角记为,那么就叫做直线的倾斜角.当直线和x轴平行或重合时,我们规定直线的倾斜角为0°.倾斜角的取值范围是0°≤<180°.倾斜角不是90°的直线,它的倾斜角的正切叫做这条直线的斜率,常用k表示.倾斜角是90°的直线没有斜率.
2.斜率公式:经过两点的直线的斜率公式:
3. 直线方程的五种形式
直线形式
直线方程
局限性
选择条件
点斜式
不能表示与轴垂直的直线
①已知斜率
②已知一点
斜截式
不能表示与轴垂直的直线
①已知斜率
②已知在轴上的截距
两点式
不能表示与轴、轴垂直的直线
①已知两个定点
②已知两个截距
截距式
(分别为直线在轴和轴上的截距)
不能表示与轴垂直、与轴垂直、过原点的直线
已知两个截距(截距可以为负)
一般式
表示所有的直线
求直线方程的结果均可化为一般式方程
7.斜率存在时两直线的平行:=且.
8.斜率存在时两直线的垂直: .
9.特殊情况下的两直线平行与垂直:当两条直线中有一条直线没有斜率时:(1)当另一条直线的斜率也不存在时,两直线的倾斜角都为90°,互相平行;(2)当另一条直线的斜率为0时,一条直线的倾斜角为90°,另一条直线的倾斜角为0°,两直线互相垂直.
二、典例精析
题型一:倾斜角与斜率
【例1】下列说法正确的个数是( )
①任何一条直线都有唯一的倾斜角;
②倾斜角为的直线有且仅有一条;
③若直线的斜率为,则倾斜角为;
④如果两直线平行,则它们的斜率相等
A. 0个 B.1个 C.2个 D.3个
【练习】如果且,那么直线不通过( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【例2】如图,直线l经过二、三、四象限,l的倾斜角为α,斜率为k,则( )
A.ksinα>0 B.kcosα>0 C.ksinα≤0 D.kcosα≤0
【练习】图中的直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,则( ).
A.k1<k2<k3 B.k3<k1<k2
C.k3<k2<k1 D.k1<k3<k2
【例3】经过点作直线,若直线与连接,的线段总有公共点,求直线的倾斜角与斜率的取值范围。
【练习】已知两点,,过点的直线与线段有公共点,求直线的斜率的取值范围。
【例4】若直线的方程为,则( )
A. 一定是直线的倾斜角 B.一定不是直线的倾斜角
C.一定是直线的倾斜角 D.不一定是直线的倾斜角
【练习】设直线的倾斜角为,且,则满足( )
A. B. C. D.
题型二:斜率的应用
【例5】若点共线则的值为_________________.
【练习】若三点 共线,则的值为_____________.
【例6】已知实数满足,当时,求的最大值为_______,最小值为_________________
【练习】1、若,则( )
A. B. C. D.
2、 求函数的值域.
题型三:两直线位置关系的判断
已知,两直线斜率存在且分别为,若两直线平行或重合则有,若两直线垂直则有.
【例7】已知直线的倾斜角为,直线经过点,,判断直线与的位置关系.
【练习】1、已知点,,,当为何值时,直线与直线相互垂直?
2、 已知直线经过点,直线经过点,若,求的值.
【例8】在平面直角坐标系中,对,直线( )
互相平行 互相垂直
关于原点对称 关于直线对称
【练习】直线垂直,求的值.
题型四:求直线方程
(一) 点斜式
【例9】根据条件写出下列直线的方程:
(1) 经过点A(1,2),斜率为2;
(2) 经过点B(—1,4),倾斜角为;
(3) 经过点C(4,2),倾斜角为;
(4) 经过点D(—3,—2),且与x轴平行.
已知直线过一点,可设点斜式
【练习】已知中,,于,求的直线方程.
(二) 斜截式
【例10】根据条件写出下列直线的方程:
(1) 斜率为2,在y轴上的截距是5;
(2) 倾斜角为,在y轴的截距为—2;
(3) 倾斜角为,在y轴上的截距为0.
已知斜率时,可设斜截式:
【练习】求斜率为,且与坐标轴围成的三角形周长是12的直线的方程.
(三) 截距式
【例12】根据条件写出下列直线的方程:
(1) 在x轴上的截距为—3,在y轴上的截距为2;
(2) 在x轴上的截距为1,在y轴上的截距为—4;
与截距相关的问题,可设截距式
【练习】直线过点,且在上的截距之比为1:2,求直线的方程.
(四) 两点式
【例11】求经过下列两点的直线方程:
(1)A(2,5),B(4,3) (2)A(2,5),B(4,5) (3)A(2,5),B(2,7)
适时应用“两点确定一条直线”
【练习】过点作直线,使他被两条已知直线所截得的线段被点平分.求直线的方程.
【例12】1、已知点A(3,3)和直线:.求:
(1) 经过点A且与直线平行的直线方程;
(2) 经过点A且与直线垂直的直线方程.
2、已知三角形三个顶点的坐标分别为A(—1,0),B(2,0),C(2,3),试求AB边上的高的直线方程.(思考:如果求AB边上的中线、角平分线呢?)
【例13】已知直线的斜率为2,且和两坐标轴围成面积为4的三角形,则直线的方程为________________.
【练习】已知,直线经过点(—5,—4),且与两坐标轴所围成的三角形面积为5,则直线的方程为________________
【例14】直线不经过第三象限,其斜率为,在y轴上的截距为b(),则( )
A. B. C. D.
【练习】两条直线y=ax+b与y=bx+a在同一直角坐标系中的图象位置可能是( )
A. B. C. D.
三、 课后练习
<一>选择题:
1、若直线l:y=kx-3与直线2x+3y-6=0的交点位于第一象限,则直线l的倾斜角的取值范围( )
A. [,) B.(,) C.(,) D.[,]
2、 已知直线l1:(k-3)x+(5-k)y+1=0与l2:2(k-3)x-2y+3=0垂直,则K的值是( )
A.1或3 B.1或5 C.1或4 D.1或2
3、直线y=3x绕原点逆时针旋转90°,再向右平移1个单位,所得到的直线为( )
A. B. C. D.
<二>填空题:
1、在平面直角坐标系中,如果x与y都是整数,就称点(x,y)为整点,下列命题中正确的是 _________________(写出所有正确命题的编号).
①存在这样的直线,既不与坐标轴平行又不经过任何整点
②如果k与b都是无理数,则直线y=kx+b不经过任何整点
③直线l经过无穷多个整点,当且仅当l经过两个不同的整点
④直线y=kx+b经过无穷多个整点的充分必要条件是:k与b都是有理数
⑤存在恰经过一个整点的直线.
2、 若点在直线上的射影为,则直线的方程为__________________.
3、 在平面直角坐标系xOy中,过坐标原点的一条直线与函数f(x)=的图象交于P、Q两点,则线段PQ长的最小值是________________.
<三>解答题:
1、 设直线:,:,其中实数满足,证明与相交.
2、 已知直线方程为,当,求此直线的方程.
3、当时,直线:和两坐标轴围成一个四边形,问取何值时,这个四边形的面积最小?并求出最小面积.
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