2022高三统考数学文北师大版一轮:第八章第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
第一节直线的倾斜角与斜率、直线的方程
授课提示:对应学生用书第150页
[基础梳理]
1.直线的倾斜角
(1)定义:
(2)范围:直线的倾斜角α的取值范围是:[0,π).
2.
条件公式
直线的倾斜角θ,且θ≠90°k=tan__θ
直线过点A(x1,y1),B(x2,y2) 且x1≠x2k=y1-y2
x1-x2 3.
条件两直线位置
关系
斜率的关系
两条不重合的直线l1,l2,斜率分别为k1,k2平行
k1=k2
k1与k2都不存在
垂直
k1k2=-1
k1与k2一个为零、另一个不
存在
4.
名称已知条件方程适用范围
点斜式斜率k与点(x1,y1)y-y1=k(x-
x1)
不含直线x=x1
斜截式斜率k与直线在y轴上的
截距b
y=kx+b
不含垂直于x轴的
直线
两点式两点(x1,y1),(x2,y2)y-y1
y2-y1
=
x-x1
x2-x1
不含直线x=x1(x1=
x2)和直线y=y1(y1
(x 1≠x 2,y 1≠y 2) =y 2) 截距式
直线在x 轴、y 轴上的截距分别为a ,b x a +y
b =1(a ≠0,b ≠0) 不含垂直于坐标轴
和过原点的直线
一般式
Ax +By +C =0(A 2+B 2≠0) 平面直角坐标系内
的直线都适用
5.若点P 1,P 2的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),线段P 1,P 2的中点M 的坐标为(x ,
y ),则?????x =x 1+x 2
2,y =y 1+y 2
2,
此公式为线段P 1P 2的中点坐标公式.
1.斜率与倾斜角的两个关注点
(1)倾斜角α的范围是[0,π),斜率与倾斜角的函数关系为k =tan α,图像为:
(2)当倾斜角为90? 时,直线垂直于x 轴,斜率不存在.
2.直线A 1x +B 1y +C 1=0与A 2x +B 2y +C 2=0垂直的充要条件为A 1A 2+B 1B 2=0.
[四基自测]
1.(基础点:根据两点求斜率)过点M (-2,m ),N (m ,4)的直线的斜率等于1,则m 的值为( )
A .1
B .4
C .1或3 D.1或4 答案:A
2.(基础点:直线的倾斜角与斜率的关系)直线x +3y +1=0的倾斜角是( ) A.π6 B .π3 C.2π3 D.5π6 答案:D
3.(基础点:直线的点斜式方程)已知直线l 经过点P (-2,5),且斜率为-3
4,则直线l 的方程为________. 答案:3x +4y -14=0
4.(易错点:直线的截距概念)过点(5,0),且在两轴上的截距之差为2的直线方程为________.
答案:3x +5y -15=0或7x +5y -35=0
授课提示:对应学生用书第151页
考点一 直线的倾斜角与斜率
挖掘1
依据两点求斜率、倾斜角/ 自主练透
[例1] (1)(2020·常州模拟)若ab <0,则过点P ? ????0,-1b 与Q ? ??
??1a ,0的直线PQ 的倾斜角的取值范围是________.
[解析] k PQ =
-1b -0
0-1a =a
b <0,又倾斜角的取值范围为[0,π),故直线PQ 的倾斜角的取值范围为? ????
π2,π.
[答案] ? ??
??
π2,π
(2)(2020·太原模拟)已知点A (2,-3),B (-3,-2),直线l 过点P (1,1)且与线段AB 有交点,则直线l 的斜率k 的取值范围为________.
[解析] 如图所示,k P A =1+31-2=-4,k PB =1+21+3=3
4
.要使直线l 与线段AB 有交点,
则有k ≥3
4或k ≤-4.
[答案] (-∞,-4]∪????
??
34,+∞
挖掘2 依据直线方程求斜率、倾斜角/ 互动探究
[例2] (1)直线2x cos α-y -3=0? ??
??
α∈??????π6,π3的倾斜角的取值范围是( )
A.??????π6,π3 B .??????π4,π3 C.??????π4,π2 D.????
??π4,2π3 [解析] 直线2x cos α-y -3=0的斜率k =2cos α,
因为α∈????
??
π6,π3,所以12≤cos α≤32,
因此k =2·cos α∈[1, 3 ].
设直线的倾斜角为θ,则有tan θ∈[1, 3 ].
又θ∈[0,π),所以θ∈??????
π4,π3,
即倾斜角的取值范围是????
??
π4,π3.
[答案] B
(2)直线l :ax +(a +1)y +2=0的倾斜角大于45°,求a 的取值范围. [解析] 当a =-1时,直线l 的倾斜角为90°,符合要求;当a ≠-1时,直线l
的斜率为-a
a +1.
则有-a a +1>1或-a
a +1
<0,
?
??-∞,-12∪(0,+∞).
[破题技法] 直线倾斜角与斜率的关系
(1)当α∈???
???0,π2且由0增大到π2? ??
??α≠π2时,k 由0增大到+∞.
(2)当α∈? ????
π2,π时,k 也是关于α的单调函数,当α在此区间内由π2? ??
??α≠π2增大到
π(α≠π)时,k 由-∞趋近于0(k ≠0). (3)任何直线都对应着[0,π)内的唯一的一个倾斜角,但不是所有的直线都存在斜率.
考点二 求直线方程
挖掘 求直线方程的方法/ 自主练透 [例] 求适合下列条件的直线方程:
(1)求过点(2,1)且在x 轴上的截距与在y 轴上的截距之和为6的直线方程;
(2)求经过点A (-5,2),且在x 轴上的截距等于在y 轴上截距的2倍的直线方程.
[解析] (1)法一:由题意可设直线方程为x a +y
b =1. 则?????a +b =6,2a +1b
=1,解得a =b =3,或a =4,b =2.
故所求直线方程为x +y -3=0或x +2y -4=0.
法二:设直线方程为y =kx +b ,则在x 轴上的截距为-b k ,所以b +? ??
??
-b k =6,①
又直线过点(2,1),则2k +b =1.②
由①②得???k =-1,
b =3
或?????k =-12,b =2.
故所求直线方程为x +y -3=0或x +2y -4=0. (2)当直线不过原点时,
设所求直线方程为x 2a +y
a =1, 将(-5,2)代入所设方程,
解得a =-1
2,
此时,直线方程为x +2y +1=0.
当直线过原点时,斜率k =-2
5,
直线方程为y =-2
5x ,即2x +5y =0, 综上可知,所求直线方程为 x +2y +1=0或2x +5y =0.
[方法 解读 题型
直接法 直接求出直线方程所需要的标量 适合于直线标量易求的题目 待定系数法 设出直线方程形式,待定其中的标量 适合于条件较多而隐含的题目
2.设直线方程的常用技巧
(1)已知直线纵截距b ,常设其方程为y =kx +b (需保证斜率存在);
(2)已知直线横截距x 0,常设其方程为x =my +x 0(它不适用于斜率为0的直线); (3)已知直线过点(x 0,y 0),当斜率k 存在时,常设其方程为y -y 0=k (x -x 0),当斜率k 不存在时,则其方程为x =x 0;
(4)与直线l :Ax +By +C =0平行的直线可表示为Ax +By +C 1=0(C 1≠C ); (5)与直线l :Ax +By +C =0垂直的直线可表示为Bx -Ay +C 1=0;
(6)过直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0和直线l 2:A 2x +B 2y +C 2=0交点的直线系方程:A 1x +B 1y +C 1+λ(A 2x +B 2y +C 2)=0(不含l 2).
在本例(2)中,改为“过点A (-5,2),且与两坐标轴形成的三角形面积为9
2”,求直线方程.
解析:设所求直线在x 轴的截距为a ,在y 轴上的截距为b ,则?????-5a +2b =112|ab |=92
,
∴???a =-3
b =-3
,或?????a =152b =65
.
∴方程为x +y +3=0或4x +25y -30=0.
考点三 两条直线的位置关系
挖掘1 利用平行、垂直求参数/ 自主练透
[例1] 已知两直线l 1:mx +8y +n =0和l 2:2x +my -1=0,试确定m ,n 的值,使
(1)l 1∥l 2;
(2)l 1⊥l 2,且l 1在y 轴上的截距为-1.
[解析] (1)∵l 1∥l 2,∴???m 2-16=0,
-m -2n ≠0,
解得???m =4,n ≠-2或?
??m =-4,n ≠2.
即m =4,n ≠-2或m =-4,n ≠2时,l 1∥l 2. (2)当且仅当2m +8m =0, 即m =0时,l 1⊥l 2.
又-n
8=-1,∴n =8.
即m =0,n =8时,l 1⊥l 2,且l 1在y 轴上的截距为-1.
1.“a =0”是“直线l 1:(a +1)x +a 2y -3=0与直线l 2:2x +ay -2a -1=0平行”的( )
A .充分不必要条件
B .必要不充分条件
C .充要条件
D .既不充分也不必要条件
解析:当a =0时,l 1:x -3=0,l 2:2x -1=0,故l 1∥l 2. 当l 1∥l 2时,若l 1与l 2斜率不存在,则a =0;
若l 1与l 2斜率都存在,则a ≠0,有-a +1a 2=-2a 且3a 2≠2a +1
a ,解得a ∈?,故当l 1∥l 2时,有a =0.故选C. 答案:C
2.已知直线l 1:(a +2)x +(1-a )y -3=0与直线l 2:(a -1)x +(2a +3)y +2=0,则“a =1”是“l 1⊥l 2”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件
D .既不充分也不必要条件
解析:l 1⊥l 2的充要条件是(a +2)(a -1)+(1-a )·(2a +3)=0,即a 2-1=0,故有(a -1)(a +1)=0,解得a =±1.显然“a =1”是“a =±1”的充分不必要条件,故选A.
答案:A
挖掘2 利用平行或垂直关系求直线方程/ 互动探究
[例2] (1)已知点P 1(2,3),P 2(-4,5)和A (-1,2),则过点A 且与点P 1,P 2距离相等的直线方程为________.
[解析] 当直线与点P 1,P 2的连线所在的直线平行时,由直线P 1P 2的斜率k =
3-5
2+4
=-13,得所求直线的方程为y -2=-1
3(x +1),即x +3y -5=0.当直线过线段P 1P 2的中点时,因为线段P 1P 2的中点坐标为(-1,4),所以直线方程为x =-1.综上所述,所求直线方程为x +3y -5=0或x =-1. [答案] x +3y -5=0或x =-1.
(2)已知正方形的中心为点M (-1,0),一条边所在直线方程是x +3y -5=0.求正方形其他三边所在直线的方程.
[解析] 如图,过M 作边AD 所在直线x +3y -5=0的垂线,垂足为E .
|ME|=|(-1)+3×0-5|
1+32
=3 510.
设直线BC的方程为x+3y-m=0,则M到BC的距离是|(-1)+3×0-m|
1+32
.
令|(-1)+3×0-m|
1+32
=
3
510.
解得m=-7,或m=5.
所以,直线BC的方程为x+3y+7=0.
因为直线AB与AD垂直,所以设它的方程为3x-y-n=0.
则M到AB的距离是|3×(-1)-0-n|
32+1
.
令|3×(-1)-0-n|
32+1
=
3
510.
解得n=3,或n=-9.
所以,直线AB,CD的方程分别为3x-y+9=0,3x-y-3=0.
综合以上得,其余三边所在直线的方程分别是3x-y+9=0,x+3y+7=0,3x-y -3=0.