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第三章 直线与方程
1、直线的倾斜角与斜率
(1)直线的倾斜角
① 关于倾斜角的概念要抓住三点:
ⅰ.与x轴相交; ⅱ.x轴正向; ⅲ.直线向上方向.
② 直线与x轴平行或重合时,规定它的倾斜角为.
③ 倾斜角的范围.
④ ;
(2)直线的斜率
①直线的斜率就是直线倾斜角的正切值,而倾斜角为的直线斜率不存在。
②经过两点()的直线的斜率公式是()
③每条直线都有倾斜角,但并不是每条直线都有斜率。
2、两条直线平行与垂直的判定
(1)两条直线平行
对于两条不重合的直线,其斜率分别为,则有。
特别地,当直线的斜率都不存在时,的关系为平行。
(2)两条直线垂直
如果两条直线斜率存在,设为,则
注:两条直线垂直的充要条件是斜率之积为-1,这句话不正确;由两直线的斜率之积为-1,可以得出两直线垂直,反过来,两直线垂直,斜率之积不一定为-1。如果中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,互相垂直。
二、直线的方程
1、直线方程的几种形式
名称
方程的形式
已知条件
局限性
点斜式
为直线上一定点,为斜率
不包括垂直于x轴的直线
斜截式
为斜率,是直线在y轴上的截距
不包括垂直于x轴的直线
两点式
是直线上两定点
不包括垂直于x轴和y轴的直线
截距式
是直线在x轴上的非零截距,是直线在y轴上的非零截距
不包括垂直于x轴和y轴或过原点的直线
一般式
,,为系数
无限制,可表示任何位置的直线
注:过两点的直线是否一定可用两点式方程表示?(不一定。(1)若,直线垂直于x轴,方程为;
(2) 若,直线垂直于y轴,方程为;
(3) (3)若,直线方程可用两点式表示)
2、线段的中点坐标公式
若两点,且线段的中点的坐标为,则
3. 过定点的直线系
①斜率为且过定点的直线系方程为;
②过两条直线, 的交点的直线系方程为(为参数),其中直线l2不在直线系中.
三、直线的交点坐标与距离公式
1.两条直线的交点
设两条直线的方程是, 两条直线的交点坐标就是方程组的解,
若方程组有唯一解,则这两条直线相交,此解就是交点的坐标;
若方程组无解,则两条直线无公共点,此时两条直线平行;反之,亦成立。
2.几种距离
(1)两点间的距离
平面上的两点间的距离公式
特别地,原点与任一点的距离
(2)点到直线的距离
点到直线的距离
(3)两条平行线间的距离
两条平行线, 间的距离
(注意:
① 求点到直线的距离时,直线方程要化为一般式;
② 求两条平行线间的距离时,必须将两直线方程化为系数相同的一般形式后,才能套用公式计算。)
补充:
1、直线的倾斜角与斜率
(1)直线的倾斜角
(2) .已知斜率k的范围,求倾斜角的范围时,若k为正数,则的范围为的子集,且k=tan为增函数;若k为负数,则的范围为的子集,且k=tan为增函数。若k的范围有正有负,则可所范围按大于等于0或小于0分为两部分,针对每一部分再根据斜率的增减性求倾斜角范围。
2、利用斜率证明三点共线的方法:
已知若,则有A、B、C三点共线。
注:斜率变化分成两段,是分界线,遇到斜率要谨记,存在与否需讨论。
3. 两条直线位置关系的判定:
已知 , ,则:
(1)
(2)
(3)
(4)与相交
如果时,则:
(1)
(2);
(3)与重合
(4)与相交
4. 有关对称问题
常见的对称问题:
(1)中心对称
①若点及关于对称,则由中点坐标公式得
②直线关于点的对称,其主要方法是:在已知直线上取两点,利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标,再由两点式求出直线方程,或者求出一个对称点,再利用,由点斜式得到所求直线方程。
(2)轴对称
①点关于直线的对称
若两点与关于直线对称,则线段的中点在对称轴上,而且连接的直线垂直于对称轴上,由方程组
可得到点关于对称的点的坐标(其中)
②直线关于直线的对称
此类问题一般转化为点关于直线的对称来解决,有两种情况:一是已知直线与对称轴相交;二是已知直线与对称轴平行。
注:①曲线、直线关于一直线对称的解法:换,换. 例:曲线关于直线对称曲线方程是
②曲线关于点的对称曲线方程是
5. 两条直线的交角
①直线到的角(方向角);直线到的角,是指直线绕交点依逆时针方向旋转到与重合时所转动的角,它的范围是,当时.
②两条相交直线与的夹角:两条相交直线与的夹角,是指由与相交所成的四个角中最小的正角,又称为和所成的角,它的取值范围是,当,则有.
6. 直线上一动点P到两个定点A、B的距离“最值问题”:
(1) 在直线上求一点P,使取得最小值,
① 若点位于直线的同侧时,作点(或点)关于的对称点或,
② 若点位于直线的异侧时,连接交于点,则为所求点。
可简记为“同侧对称异侧连”.即两点位于直线的同侧时,作其中一个点的对称点;两点位于直线的异侧时,直接连接两点即可.
(2) 在直线上求一点使取得最大值,
方法与(1)恰好相反,即“异侧对称同侧连”
① 若点位于直线的同侧时,连接交于点,则为所求点。
② 若点位于直线的异侧时,作点(或点)关于的对称点或,
(3) 的最值:函数思想“转换成一元二次函数,找对称轴”。
7. 直线过定点问题:
① 含有一个未知参数,
(1)
令,
将,从而该直线过定点
② 含有两个未知参数
令
从而该直线必过定点
8. 点到几种特殊直线的距离
(1)点到x轴的距离。
(2)点到y轴的距离.
(3)点到与x轴平行的直线y=a的距离。
(4)点到与y轴平行的直线x=b的距离.
9. 与已知直线平行的直线系有:
(1)平行于直线
(2)平行于直线
10. 易错辨析:
(1) 讨论斜率的存在性:
解题过程中用到斜率,一定要分类讨论:
① 斜率不存在时,是否满足题意;
② 斜率存在时,斜率会有怎样关系。
(2)注意“截距”可正可负,不能“错认为”截距就是距离,会丢解;
(求解直线与坐标轴围成面积时,较为常见。)
(3) 直线到两定点距离相等,有两种情况:
① 直线与两定点所在直线平行;
② 直线过两定点的中点。
(求解过某一定点的直线方程时,较为常见。)
(4)过点,平行于轴的直线方程为
过点,平行于轴的直线方程为
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