直线的方程的斜率与倾斜角
人教版数学必修二 第三章 直线的倾斜角与斜率一 课件

1、"直线的方程"和"方程的直线"的概念:
作出直线y=2x+1的图像形:
①有序数对(0,1)满足函数y=2x+1,在直线 上就有一点A,它的坐标是 l (0,1),即函数y=2x+1 有序实数对(x,y) 一一对应 点 直线 ;
l
②反过来,直线 l 上点P(1,3),则有序实数对(1,3)就满足函数y=2x+1, 一一对应 即直线 l 点 函数y=2x+1。 有序实数对(x,y) 归纳:一般地,满足函数式y=kx+b的每一对x,y的值,都是直线 l 上的点的 坐标(x,y);反之,直线 l 上每一点的坐标(x,y)都满足函数式y=kx+b。
(一)复习一次函数及其图象
已知一次函数y=2x+1,试判断点A(1,3)和点B(2,1)是否 在函数图象上. 初中我们是这样回答的: ∵A(1,3)的坐标满足函数式, ∴点A在函数图象上.
∵B(2,1)的坐标不满足函数式, ∴点B不在函数图象上.
(二)直线的方程
思考:
直角坐标平面内,一次函数的图象都是直线吗? 直线都是一次函数的图象吗? 一次函数的图象是直线,直线不一定是一次函数的 图象,如直线 x=a 、y=b都不是. 一次函数y=kx+b、x=a 和y=b都可以看作二元一次 方程,这个方程的解和它所表示的直线上的点一一对 应.
作业: P89习题3.1A组:3,4,5. P90习题3.1B组:5,6.
课堂练习:
1.已知直线的倾斜角,求直线的斜率:
(1) 0
o
(2) 60
o
(3) 90
o
3 (4) 4
(1)k 0 (2)k 3 (3)不存在 (4) 1
直线的倾斜角与斜率

直线的倾斜角与斜率直线的倾斜角与斜率1. 斜率的定义斜率是平面直角坐标系中一条直线倾斜程度的度量。
斜率可以帮助我们理解直线的倾斜程度以及方向。
在数学中,斜率通常用m表示,它表示一条直线在水平方向的单位偏移所对应的垂直方向的单位偏移的比值。
也可以理解为直线上两点之间的垂直高度差与水平距离的比率。
假设一条直线上有两个点P(x1, y1)和Q(x2, y2),那么这条直线的斜率就可以表示为:m = (y2 - y1) / (x2 - x1)2. 直线的倾斜角度直线的倾斜角度也叫直线的斜率角,可以帮助我们更直观地理解一条直线的倾斜程度和方向。
与斜率相比,倾斜角度更易于理解和使用,尤其是在实际测量和应用中。
直线的倾斜角通常用θ表示,计算公式如下:tan(θ) = m其中tan(θ)表示正切函数,它可以是斜率m的反函数。
因此,直线的倾斜角通常可以表示为:θ = atan(m)而atan表示反正切函数,它可以将斜率转化为对应的弧度角,从而帮助我们更好地理解直线的方向和倾斜程度。
3. 应用举例下面通过一个具体的应用举例来理解斜率和倾斜角度的概念。
假设我们需要计算一条直线的倾斜角度和斜率,该直线穿过两个点P(3, 4)和Q(5, 8)。
首先,我们需要计算该直线的斜率:m = (8 - 4) / (5 - 3) = 2然后,我们可以将该斜率转化为对应的倾斜角度:θ = atan(2) = 1.107 rad也就是说,该直线的倾斜角度是1.107弧度,约等于63.43度。
这意味着,在平面坐标系上,该直线与水平方向的夹角为63.43度。
可以看出,倾斜角度可以帮助我们更直观地理解直线的倾斜程度和方向,从而更方便地进行测量和计算。
4. 总结斜率和倾斜角度是描述一条直线倾斜程度和方向的重要概念。
它们可以帮助我们更直观地理解一条直线的特性,并且在测量和计算中有广泛的应用。
需要注意的是,在实际应用中,我们需要根据具体情况选择使用斜率或倾斜角度,以获得更准确的结果。
高二数学直线的倾斜角和斜率.ppt

例1 判断下列命题是否正确: (4) 如果以一个二元一次方程的解为
坐标的点都在某一条直线上,那么这条直 线叫做这个方程的直线.
不正确.以方程y = x (x 0)的解为坐 标的点都在第一象限的角平分线上,但此 直线不是方程y = x (x 0)的图象.
说明:直线方程概念中的两个条件缺 一不可,它们合在一起构成充要条件.
1.直线方程的概念: 以一个方程的解为坐标的点都是某
条直线上的点,反过来,这条直线上的 点的坐标都是这个方程的解,这时,这 个方程就叫做这条直线的方程,这条直 线叫做这个方程的直线.
2.直线的倾斜角:
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
图象; 不正确.如直线x 2 = 0,不是一次函数.
(2) 一次函数y = kx + b的图象一定是 一条不过原点的直线;
不正确.当b = 0时,直线过原点.y = 2x.
例1 判断下列命题是否正确: (3) 如果一条直线上所有点的坐标都是
某一个方程的解,那么这个方程叫做这条
直线的方程;
不正确.第一、三象限角的平分线 上所有的点都是方程(x + y)(x y) = 0的 解,但此方程不是第一、三象限角平分 线的方程.
最小正角记为,那么就叫做直线的倾
斜角.当直线与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.
3.直线的斜率: 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.
4.直线的倾斜角与斜率的关系:
= 0— k = 0; 0 < < 90 — k > 0; = 90— k不存在; 90 < < 180 — k < 0.
高中数学_3.1 直线的倾斜角与斜率教学设计学情分析教材分析课后反思

直线的倾斜角与斜率一、教学内容与目标1、内容:直线的倾斜角、斜率的概念,过两点的直线的斜率公式2、目标:①初步了解解析几何的产生及其意义,初步认识坐标法思想②理解直线倾斜角与斜率的概念③掌握过两点的直线的斜率公式二、知识背景与内容引导1、情境引入:以“爱心”曲线r=a(1-sinθ)为引子,介绍解析几何的产生及其意义,初步认识坐标法思想。
进一步了解解析几何的基本内涵和方法,设计意图:感悟本章的“灵魂”,打好开章之局,统领全局。
为后续的学习探究“埋好暗线”。
2、明确目标:以思想方法为指引,明确本节课的学习目标,开启本节课的探索学习。
我们知道,平面直角坐标系中的点与有序实数对一一对应,那么平面中的图形和怎样的代数对应呢?从本章开始的解析几何就要解决这个问题,把几何问题转化为代数问题,以实现通过代数运算来研究几何图形性质的目的。
问题1:回顾平面几何的学习,我们主要研究了哪些类型的图形?所用的研究方法是什么?设计意图:明确几何与解析几何研究内容的一致,方法的区别。
三、知识探究【一】用倾斜角刻画直线的位置问题2:直线是最简单的几何图形之一,确定一条直线的几何要素是什么?(预设,还有没有其他确定一条直线的方法?)问题3:我们利用直角坐标系进一步确定直线位置的几何要素。
观察下图中经过定点p的直线束,他们的区别是什么?你能利用直角坐标系中的一些元素讲这些直线区分开么?追问:如何表示这些直线的方向?能否利用图中的元素确定它的方向?生成:构建概念倾斜角:追问:你认为直线的倾斜角在什么范围:规定:自主测试1.下列图中表示直线倾斜角为( )3.如图所示,直线l 的倾斜角为()A .45°B .135°C .0°D .不存在3.已知直线l 向上方向与y 轴正向所成的角为30°,则直线l 的倾斜角为__________ 设计意图:正确理解应用倾斜角,明确倾斜角对直线方向的刻画。
【二】推导直线的斜率公式问题4:直线l 的倾斜角刻画了它的倾斜程度,是否还能用其他方法刻画直线的倾斜程度呢?探究:直线l 可由其上任意两点)(),(),,(21222111x x y x P y x P ≠其中唯一确定,可以推断,直线l 的倾斜角一定与21,P P 两点的坐标有内在联系。
直线的倾斜角与斜率

依题意得,
PA
=(x0,-1),
PQ'
=(2,-4),由两向量共线得-4x0+2=0,解得x0=
1 2
,
∴A
1 2
,0
.
答案
(1)
29 4
,
35 4
(2)
1 2
,0
两条直线垂直的判定与应用
判断两条直线是否垂直的两种方法 1.利用直线的斜率判断: (1)在两条直线斜率都存在的前提下,只需看它们的斜率之积是否等于-1即可; (2)一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,这两条直线也垂直. 2.利用直线的方向向量判断: 设直线l1的方向向量为n,直线l2的方向向量为m,则l1⊥l2⇔n⊥m⇔n·m=0.
1-(-2) 3 -1-(-2)
所以 y 3 的最大值为8,最小值为 4 .
x2
3
2.1.2 两条直线平行和垂直的判定
1.理解两条直线平行的条件及两条直线垂直的条件. 2.能根据直线的斜率判断两条直线平行或垂直. 3.能应用两条直线平行或垂直解决相关问题,理解用代数法解决几何问题.
两条直线(不重合)平行的判定
两条直线平行的判定与应用
判断两条不重合的直线是否平行的两种方法 1.利用直线的斜率判断,其方法步骤是:
2.利用直线的方向向量判断:求出两直线的方向向量,通过判断两向量是否共线,进而判断两 直线是否平行.
(1)已知平行四边形ABCD的三个顶点的坐标分别为A
13 4
,
51 4
、B
-
5 4
,-
3 4
∴点D的坐标为
29 4
,
35
4.
(2)解法一:Q(2,3)关于x轴的对称点为Q'(2,-3),设A(x0,0),
高中数学-直线的倾斜角与斜率

直线的倾斜角与斜率知识点梳理 一、直线的倾斜角定义当直线l 与x 轴相交时,以x 轴为基准,x 轴正向与直线l 向上的方向之间所成的角α叫做直线l 的倾斜角 规定当直线l 与x 轴平行或重合时,规定直线l 的倾斜角为0°记法 α图示范围0°≤α<180°作用(1)表示平面直角坐标系内一条直线的倾斜程度;(2)确定平面直角坐标系中一条直线位置的几何要素是:直线上的一个定点以及它的倾斜角,二者缺一不可二、直线的斜率定义(α为直线的倾斜角) α≠90° 一条直线的倾斜角α的正切值叫做这条直线的斜率 α=90°直线斜率不存在记法 常用小写字母k 表示,即k=tan α 范围 R作用用实数反映了平面直角坐标系内的直线的倾斜程度三、直线的斜率公式如果直线经过两点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),(x 1≠x 2),则直线的斜率公式为k=y 2-y1x 2-x 1.四、两条直线平行与斜率之间的关系设两条不重合的直线l 1,l 2,倾斜角分别为α1,α2,斜率存在时斜率分别为k 1,k 2.则对应关系如下:前提条件 α1=α2≠90° α1=α2=90°对应关系l 1∥l 2⇔k 1=k 2l 1∥l2⇔两直线斜率都不存在图 示五、两条直线垂直与斜率之间的关系对应 关系l 1与l 2的斜率都存在,分别为k 1,k 2,则l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1l 1与l 2中的一条斜率不存在,另一条斜率为零,则l 1与l 2的位置关系是l 1⊥l 2.图示考点1 直线的斜率与倾斜角及其关系【例1-1】(广州期末)直线2y =-的倾斜角是( ) A .3πB .4π C .6π D .56π 【例1-2】(三明期末)已知直线a 的倾斜角为45︒,则a 的斜率是( ) A .1B .2C .3D .4【变式训练1-1】(舟山期末)直线1y x =+的倾斜角是( ) A .6πB .4π C .2π D .34π 【变式训练1-2】(钦州期末)直线1y =+的倾斜角为( ) A .30︒B .60︒C .120︒D .150︒考点2 过两点的直线的斜率【例2-1】(南京期末)若直线l 经过两点(1,3)-,(3,3)-,则直线l 的斜率为( ) A .23B .23-C .32 D .32-【例2-2】(玉林期末)已知直线l过点(A -,(2,)B m 两点,若直线l 的倾斜角是23π,则(m = ) A.-B .0C.D.【变式训练2-1】(徐州期末)已知点(1,6)M ,(7,3)N ,则直线MN 的斜率为( )A .2-B .12-C .12D .2【变式训练2-2】(宁波期末)一条直线过点A (1,0)和(2,3)B -,则该直线的倾斜角为( ) A .30°B .45°C .135°D .150︒考点3 直线斜率的运用【例3-1】(江西赣州高一期末)已知直线l 过点P(-1,-2),且与以A(-2,3),B(3,0)为端点的线段相交,若直线l 的斜率存在,则直线l 斜率的取值范围为 .【例3-2】(红桥区期中)已知(1,2)A -、(2,0)B 、(,3)C x ,且A 、B 、C 三点共线,则x = . 【变式训练3-1】设点A(3,-5),B(-2,-2),直线l 过点P(1,1)且与线段AB 相交,则直线l 的斜率k 的取值范围是( )A.(-∞,-3 ]∪[1,+∞)B. [-3,1]C.[-1,3]D.以上都不对【变式训练3-2】(绍兴期末)已知点(1,1)A ,(0,1)B -,(,)C a b 在同一直线上,则2a b -= . 考点4 两直线平行的判定【例4-1】(济南校级月考)判断下列各小题中的直线l 1与l 2是否平行:(1)l 1经过点A (-1,-2),B (2,1),l 2经过点M (3,4),N (-1,-1);(2)l 1的斜率为1,l 2经过点A (1,1),B (2,2);(3)l 1经过点A (0,1),B (1,0),l 2经过点M (-1,3),N (2,0);(4)l 1经过点A (-3,2),B (-3,10),l 2经过点M (5,-2),N (5,5).【变式训练4-1】(长高一调研)已知A (-2,m ),B (m ,4),M (m+2,3),N (1,1),若AB ∥MN ,则m 的值为 . 考点5 两直线垂直的判定【例5-1】(合肥质检)(1)直线l 1经过点A (3,2),B (3,-1),直线l 2经过点M (1,1),N (2,1),判断l 1与l 2是否垂直;(2)已知直线l 1经过点A (3,a ),B (a-2,3),直线l 2经过点C (2,3),D (-1,a-2),若l 1⊥l 2,求a 的值.【变式训练5-1】(全国高二课时练习)已知直线1l 经过()3,4A -,()8,1B --两点,直线2l 的倾斜角为135,那么1l 与2l ( ) A .垂直B .平行C .重合D .相交但不垂直考点6 平行与垂直的综合应用【例6-1】如图所示,在平面直角坐标系中,四边形OPQR 的顶点坐标按逆时针顺序依次为O (0,0),P (1,t ),Q (1-2t ,2+t ),R (-2t ,2),其中t>0.试判断四边形OPQR 的形状.【变式训练6-1】(湖南衡阳五中月考)已知在平行四边形ABCD 中,(1,2),(5,0),(3,4)A B C . (1)求点D 的坐标;(2)试判断平行四边形ABCD 是否为菱形.名师导练A 组-[应知应会]1.(淮安期中)已知直线:3l x π=,则直线l 的倾斜角为( )A .3πB .2π C .4π D .6π 2.(广陵区校级期中)若直线l 经过坐标原点和(3,3)-,则它的倾斜角是( ) A .135︒B .45︒C .45︒或135︒D .45-︒3.( ) A .30︒B .60︒C .120︒D .150︒4.(郑州期末)过两点(0,)A y ,3)B -的直线的倾斜角为60︒,则(y = ) A .9-B .3-C .5D .65.(银川一中高二月考)已知,过A (1,1)、B (1,-3)两点的直线与过C (-3,m )、D (n,2)两点的直线互相垂直,则点(m ,n )有 ( ) A .1个B .2个C .3个D .无数个6.(沙坪坝区校级期末)过点(2,1)A ,(,3)B m 的直线的倾斜角α的范围是3(,)44ππ,则实数m 的取值范围是( ) A .02m <B .04m <<C .24m <D .02m <<或24m <<7.(公安县期末)若直线l 经过(2,1)A ,(1B ,2)()m m R -∈两点,则直线l 的倾斜角α的取值范围是( ) A .04παB .2παπ<< C .42ππα<D .324ππα< 8.(多选)(惠州期末)如图,直线1l ,2l ,3l 的斜率分别为1k ,2k ,3k ,倾斜角分别为1α,2α,3α,则下列选项正确的是( )A .132k k k <<B .321k k k <<C .132ααα<<D .321ααα<<9.(多选)(无锡期末)下列关于直线的斜率和倾斜角的叙述正确的有( ) A .平面直角坐标系中的任意一条直线都有倾斜角 B .平面直角坐标系中的任意一条直线都有斜率C .若一条直线的斜率为tan α,则该直线的倾斜角为αD .若一条直线的倾斜角为(90)αα≠︒,则该直线的斜率为tan α 10.(多选)下列命题中正确的为( )A.若两条不重合的直线的斜率相等,则它们平行;B.若两直线平行,则它们的斜率相等;C.若两直线的斜率之积为1-,则它们垂直;D.若两直线垂直,则它们的斜率之积为1-.11.(资阳期末)若过点(4,)A a ,(2,3)B -的直线的倾斜角为34π,则a = . 12.(宜兴市月考)若直线l 的斜率为1,则直线l 的倾斜角为 .13.(北碚区校级期末)已知两点(3,4)A -,(3,2)B ,直线l 经过点(2,1)P -且与线段AB 相交,则l 的斜率k 的取值范围是 .14.(闵行区期末)若直线l 的倾斜角的范围为[4π,)3π,则l 的斜率的取值范围是 .15.已知1,0A ,()3,2B ,()0,4C ,点D 满足AB CD ⊥,且//AD BC ,则点D 的坐标为______ 16.(金凤区校级期末)若三点(3,1)A ,(2,)B b -,(8,11)C 在同一直线上,则实数b 等于 . 17.(山东潍坊三中期中)判断下列各小题中的直线l 1与l 2的位置关系. (1)l 1的斜率为-10,l 2经过点A (10,2),B (20,3);(2)l 1过点A (3,4),B (3,100),l 2过点M (-10,40),N (10,40); (3)l 1过点A (0,1),B (1,0),l 2过点M (-1,3),N (2,0); (4)l 1过点A (-3,2),B (-3,10),l 2过点M (5,-2),N (5,5).18.(平遥县月考)已知直线l 过点(1,2)A ,(,3)B m ,求直线l 的斜率和倾斜角的取值范围.19.(全国课时练)已知()222,3A m m +-,()23,2B m m m --,()21,32C n n +-三点,若直线AB 的倾斜角为45︒,且直线AC AB ⊥,求点A ,B ,C 的坐标.20.(武城县校级月考)(1)求证:(1,1)A -,(2,7)B --,(0,3)C -三点共线.(2)若三点1(2,3),(3,4),(,)2A B m C m --共线,求m 的值.21.(芜湖期末)已知点(5,1)A -,(1,1)B ,(2,)C m . (1)若A ,B ,C 三点共线,求实数m 的值. (2)若ABC ∆为直角三角形,求实数m 的值.22.(静宁县校级期末)已知(1,1)M -,(2,2)N ,(3,0)P . (1)求点Q 的坐标,满足PQ MN ⊥,//PN MQ .(2)若点Q 在x 轴上,且NQP NPQ ∠=∠,求直线MQ 的倾斜角.23.(孝感期末)已知(1,3)A ,(5,1)B ,(3,7)C ,A ,B ,C ,D 四点构成的四边形是平行四边形,求点D 的坐标.B 组-[素养提升]1.(芜湖期末)已知直线l 方程为(,)0f x y =,11(P x ,1)y 和22(P x ,2)y 分别为直线l 上和l 外的点,则方程(f x ,1)(y f x -,12)(y f x -,2)0y =表示( )A .过点1P 且与l 垂直的直线B .与l 重合的直线C .过点2P 且与l 平行的直线D .不过点2P ,但与l 平行的直线2.(全国月考)中国古代近似计算方法源远流长,早在八世纪,我国著名数学家张遂在编制《大衍历》中发明了一种二次不等距插值算法:若函数()y f x =在1x x =,2x x =,3123()x x x x x =<<处的函数值分别为11()y f x =,22()y f x =,33()y f x =,则在区间1[x ,3]x 上()f x 可以用二次函数来近似代替:111212()()()()f x y k x x k x x x x =+-+--,其中21121y y k x x -=-,3232y y k x x -=-,131z k k k x x -=-.若令10x =,22x π=,3x π=,请依据上述算法,估算sin5π的值是( )A .1425 B .35C .1625D .17253.(越城区校级期中)已知两点(1,2)A -,(,3)B m .且实数[1m ∈-1],求直线AB 的倾斜角α的取值范围.。
直线的斜率与倾斜角ppt
斜率的计算公式
对于直线上的两点$(x_1, y_1)$和 $(x_2, y_2)$,斜率$m$可由下式计算: $m = frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$。
当$x_2$与$x_1$相等时,斜率不存在 ,表示直线垂直于x轴。
斜率与倾斜角的关系
斜率与倾斜角$alpha$之间存在一一 对应关系,即斜率等于倾斜角正切值, 即$m = tanalpha$。
倾斜角定义
直线倾斜角是指直线与x 轴正方向之间的夹角,通 常用α表示,取值范围为 [0,π)。
计算方法
斜率m=tan(α),其中α为 直线的倾斜角。
直线的斜率与倾斜角的关系及应用
关系
直线的斜率与倾斜角α是线性关系,即 m=tan(α)。当α在[0,π/2)范围内时,斜 率为正,表示直线从左下到右上上升; 当α在(π/2,π)范围内时,斜率为负,表 示直线从左上到右下下降。
直线的斜率与倾斜角
目录
• 直线的斜率 • 直线的倾斜角 • 直线的斜率与倾斜角的应用 • 特殊情况的讨论 • 总结与回顾
01 直线的斜率
斜率的定义
01
斜率是直线在平面上的倾斜程度 ,表示为直线上的任意两点间纵 坐标差与横坐标差之商。
02
斜率是直线的重要属性,用于描 述直线的方向和倾斜程度,是解 析几何中重要的概念之一。
中研究直线的基础。
计算距离和角度
利用直线的斜率和倾斜角,可以计 算直线上的点到直线的垂直距离, 以及两条直线之间的夹角。
解决几何问题
在解决几何问题时,如求两条直线 的交点、判断直线与圆的位置关系 等,需要使用直线的斜率和倾斜角。
在物理学中的应用
描述运动轨迹
在物理学中,直线的斜率和倾斜 角可以用来描述物体的运动轨迹, 如自由落体运动、抛物线运动等。
(完整版)直线的倾斜角和斜率教案
《直线的倾斜角和斜率》教案教学目的:1。
了解“坐标法”2.理解直线的倾斜角和斜率概念,掌握过两点的直线的斜率公式并牢记斜率公式的特点及适用范围;3。
已知直线的倾斜角,求直线的斜率4。
已知直线的斜率,求直线的倾斜角5.培养学生“数形结合”的数学思想.教学重点: 斜率概念,用代数方法刻画直线斜率的过程.教学难点: 1直线的斜率与它的倾斜角之间的关系。
2运用两点坐标计算直线的斜率授课类型:新授课课时安排: 1课时教具:多媒体教学过程:一。
知识背景与课题的引入1.从本章起,我们研究什么?怎样研究?解析几何是17世纪法国数学家笛卡尔和费马创立的,解析几何的创立是数学发展史上的一个里程碑,数学从此由常量数学进入变量数学时期。
解析几何由此成为近代数学的基础之一。
在解析几何学中,我们常常用一种方法:坐标法. 研究几何图形的性质.坐标法是以坐标系为基础,把几何问题转化成代数问题,通过代数运算研究几何图形性质的方法,它是解析几何中最基本的研究方法.本章首先在平面直角坐标系中,建立直线的方程。
然后通过方程,研究直线的交点、点到直线的距离等.2.课题的引入下面就让我们就一起踏着前人的足迹去学习和体会这一门科学的思想方法,用坐标法研究几何问题时,我们首先研究最简单的几何对象-—直线,学习直线的倾斜角和斜率.二。
新课1问题1对于平面直角坐标系内的一条直线它的位置由哪些条件可以确定呢?一个点可以确定一条直线的位置吗?分析:对,两点可以确定一条直线,过一个点可以画出无数条直线,这些直线都与轴正向成一定的角度,我们把直线向上的方向与轴正方向所成的最小正角叫做这条直线的倾斜角,于是可以这样确定一条直线,过个定点,确定一个倾斜角便可以确定一条直线;这种方法与两点确定一条直线的方法是一致的.先固定个点,再确定另外一点相当于确定这条直线的方向,确定了方向也就等同于确定了该直线的倾斜角.注:平行于轴或于轴重合的直线的倾斜角为0°问题2直线倾斜角的范围是多少?这样在平面直角坐标系内每一条直线都有一个确定的倾斜角,倾斜角刻画了直线倾斜的程度,且倾斜程度相同的直线,其倾斜角相等,倾斜程度不相同的直线,其倾斜角也不相等.问题3(斜率的概念)日常生活中我们可以用一个比值表示倾斜程度的量:例如:坡度(比)= 升高量/前进量能否用一个比值刻画斜率呢?如果是一条直线的倾斜角,我们把倾斜角的正切值叫做这条直线的斜率(slop)记作:tank问题4(1)是不是所有的直线都有倾斜角?是(2)是不是直线都有斜率?倾斜角为90°时没有斜率, 因为90°的正切不存在。
对直线的倾斜角和斜率及直线方程的理解
对直线的倾斜角和斜率及直线方程的理解(833200)新疆奎屯市第一高级中学 特级教师 王新敞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α,那么α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°. 因此,直线倾斜角的取值范围是0°≤α<180°.倾斜角α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,即k =tan α(α≠90°);倾斜角是90°的直线没有斜率;倾斜角不是90°的直线都有斜率,其取值范围是(-∞,+∞).设F 1(x 1,y 1)、F 2(x 2,y 2)是直线上不同的两点,则向量21F F =(x 2-x 1,y 2-y 1)称为直线的方向向量. 向量121x x -21F F =(1,1212x x y y --)=(1,k )也是该直线的方向向量,k 是直线的斜率.特别地,垂直于x 轴的直线的一个方向向量为a =(0,1).求直线斜率的方法:①定义法:已知直线的倾斜角为α,且α≠90°,则斜率k =tan α.②公式法:已知直线过两点P 1(x 1,y 1)、P 2(x 2,y 2),且x 1≠x 2,则斜率k =1212x x y y --. ③方向向量法:若a =(m ,n )为直线的方向向量,则直线的斜率k =mn . 平面直角坐标系内,每一条直线都有倾斜角,但不是每一条直线都有斜率. 对于直线上任意两点P 1(x 1,y 1)、P 2(x 2,y 2),当x 1=x 2时,直线斜率k 不存在,倾斜角α=90°;当x 1≠x 2时,直线斜率存在,是一实数,并且k ≥0时,α=arctan k ;k <0时,α=π+arctan k . 直线方程的五种形式:①点斜式:)(00x x k y y -=-, ②斜截式:b kx y += ③两点式:121121x x x x y y y y --=--, ④截距式:1=+by a x ,⑤一般式:0=++C By Ax . 例1 已知△ABC 的三个顶点是A (3,-4)、B (0,3)、C (-6,0),求它的三条边所在的直线方程.分析:一条直线的方程可写成点斜式、斜截式、两点式、截距式和一般式等多种形式.使用时,应根据题目所给的条件恰当选择某种形式,使得解法简便.由顶点B 与C 的坐标可知点B 在y 轴上,点C 在x 轴上,于是BC 边所在的直线方程用截距式表示,AB 所在的直线方程用斜截式的形式表示,AC 所在的直线方程利用两点式或点斜式表示均可,最后为统一形式,均化为直线方程的一般式.解:①因△ABC 的顶点B 与C 的坐标分别为(0,3)和(-6,0),故B 点在y 轴上,C 点在x 轴上,即直线BC 在x 轴上的截距为-6,在y 轴上的截距为3,利用截距式,直线BC 的方程为6-x +3y =1, 化为一般式为x -2y +6=0.②由于B 点的坐标为(0,3),故直线AB 在y 轴上的截距为3,利用斜截式,得直线AB 的方程为y =kx +3.又由顶点A (3,-4)在其上,所以-4=3k +3.故k =-37. 于是直线AB 的方程为y =-37x +3,化为一般式为7x +3y -9=0. ③由A (3,-4)、C (-6,0),得直线AC 的斜率k AC =)6(304----=-94. 利用点斜式得直线AC 的方程为y -0=-94(x +6), 化为一般式为4x +9y +24=0.例2 已知两直线a 1x +b 1y +1=0和a 2x +b 2y +1=0的交点为P (2,3),求过两点Q 1(a 1,b 1)、Q 2(a 2,b 2)(a 1≠a 2)的直线方程.分析:利用点斜式或直线与方程的概念进行解答.解:∵P (2,3)在已知直线上,∴ 2a 1+3b 1+1=0,2a 2+3b 2+1=0. ∴2(a 1-a 2)+3(b 1-b 2)=0,即2121a a b b --=-32. ∴所求直线方程为y -b 1=-32(x -a 1). ∴2x +3y -(2a 1+3b 1)=0,即2x +3y +1=0.点评:此解法运用了整体代入的思想,方法巧妙.例3 一条直线经过点P (3,2),并且分别满足下列条件,求直线方程:(1)倾斜角是直线x -4y +3=0的倾斜角的2倍;(2)与x 、y 轴的正半轴交于A 、B 两点,且△AOB 的面积最小(O 为坐标原点). 分析:(2)将面积看作截距a 、b 的函数,求函数的最小值即可.解:(1)设所求直线倾斜角为θ,已知直线的倾斜角为α,则θ=2α,且tan α=41,tan θ=tan2α=158, 从而方程为8x -15y +6=0.(2)设直线方程为a x +b y =1,a >0,b >0, 代入P (3,2),得a3+b 2=1≥2ab 6,得ab ≥24,从而S △AOB =21ab ≥12, 此时a 3=b 2,∴k =-ab =-32. ∴方程为2x +3y -12=0.点评:此题(2)也可以转化成关于a 或b 的一元函数后再求其最小值.例4 过点(2,1)作直线l 分别交x,y 轴正并轴于A ,B 两点.(1)当ΔAOB 面积最小时,求直线l 的方程;(2)当|PA|⨯|PB|取最小值时,求直线l 的方程. 解:(1)设所求的直线l 方程为1=+b y a x (a >0,b>0), 由已知112=+ba . 于是221212⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≤⨯b a b a =41,∴S Δ AOB =ab 21≥4, 当且仅当2112==b a ,即a =4,b=2时取等号, 此时直线l 的方程为124=+y x ,即x+2y─4=0. (2)解法一:设直线l :y─1=k(x─2),分别令y=0,x=0,得A(2─k 1,0), B(0,1─2k ). 则|PA|⨯|PB|=)11)(44(22k k ++=)1(4822kk ++≥4,当且仅当k 2=1,即k=±1时,取最小值,又k<0,∴k=─1, 此时直线l 的方程为x+y─3=0.解法二: 如图,设∠PAO=θ,则|PA|=1/sinθ, |PB|=2/cosθ(0<θ<π/2),∴|PA|⨯|PB|=2/(sinθcosθ)=4/sin2θ≥4,∴当且仅当sin2θ=─1即θ=3π/4时,|PA|⨯|PB|取最小值4,此时直线l 的斜率为─1,方程为x+y─3=0.点评:本题分别选用了截距式和点斜式,应根据条件灵活选用直线方程的形式.例5 直线l 被两条直线1l :4x+y+3=0和2l :3x─5─5=0截得的线段中点为P (─1,2),求直线l 的方程.解:设点(a,b)在1l 上,依题意,(─2─a,4─b)在直线2l 上,∴⎩⎨⎧=-----=-+05)4(5)2(3034b a b a ,解之得:⎩⎨⎧=-=52b a . 由两点式得直线AB 的方程为:3x+y+1=0.例6 已知两点A (-1,2)、B (m ,3).(1)求直线AB 的斜率k 与倾斜角α;(2)求直线AB 的方程;(3)已知实数m ∈[-33-1,3-1],求直线AB 的倾斜角α的取值范围. 解:(1)当m =-1时,直线AB 的斜率不存在,倾斜角α=2π. 当m ≠-1时,k =11+m , 当m >-1时,α=arctan 11+m , 当m <-1时,α=π+arctan 11+m . (2)当m =-1时,AB :x =-1,当m ≠1时,AB :y -2=11+m (x +1). (3)①当m =-1时,α=2π; ②当m ≠-1时, ∵k =11+m ∈(-∞,-3]∪[33,+∞), ∴α∈[6π,2π)∪(2π,3π2]. 故综合①、②得,直线AB 的倾斜角α∈[6π,3π2]. 例7 求满足下列条件的直线l 的方程.⑴在y 轴上的截距为3-,且它与两坐标轴围成的三角形面积为6. ⑵与直线240x y -+=的夹角为045,且焦点在x 轴上. 解:⑴设直线的方程为13x y a +=-,由题意得1362a ⋅⋅-=,4a ∴=±。
直线的倾斜角、斜率与直线的方程考点和题型归纳
直线的倾斜角、斜率与直线的方程考点和题型归纳一、基础知识1.直线的倾斜角(1)定义:当直线l 与x 轴相交时,取x 轴作为基准, x 轴正向与直线l 向上方向之间所成的角叫做直线 l 的倾斜角.(2)规定:当直线l 与x 轴平行或重合时,规定它的倾斜角为0. (3)范围:直线l 倾斜角的取值范围是[0,π). 2.斜率公式(1)定义式:直线l 的倾斜角为α⎝⎛⎭⎫α≠π2,则斜率k =tan α. (2)坐标式:P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)在直线l 上, 且x 1≠x 2,则l 的斜率 k =y 2-y 1x 2-x 1.3.直线方程的五种形式名称 方程 适用范围 点斜式 y -y 0=k (x -x 0) 不含垂直于x 轴的直线 斜截式 y =kx +b 不含垂直于x 轴的直线 两点式 y -y 1y 2-y 1=x -x 1x 2-x 1不含直线x =x 1(x 1≠x 2)和直线y =y 1(y 1≠y 2)截距式 x a +y b=1 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平面内所有直线都适用二、常用结论特殊直线的方程(1)直线过点P 1(x 1,y 1),垂直于x 轴的方程为x =x 1; (2)直线过点P 1(x 1,y 1),垂直于y 轴的方程为y =y 1; (3)y 轴的方程为x =0; (4)x 轴的方程为y =0. 考点一 直线的倾斜角与斜率[典例] (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,π2D.⎣⎡⎦⎤π4,2π3(2)直线l 过点P (1,0),且与以A (2,1),B (0,3)为端点的线段有公共点,则直线l 斜率的取值范围为________.[解析] (1)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.(2) 设P A 与PB 的倾斜角分别为α,β,直线P A 的斜率是k AP =1,直线PB 的斜率是k BP=-3,当直线l 由P A 变化到与y 轴平行的位置PC 时,它的倾斜角由α增至90°,斜率的取值范围为[1,+∞).当直线l 由PC 变化到PB 的位置时,它的倾斜角由90°增至β,斜率的变化范围是(-∞,- 3 ].故直线l 斜率的取值范围是(-∞,- 3 ]∪[1,+∞). [答案] (1)B (2)(-∞,- 3 ]∪[1,+∞)[变透练清]1.(变条件)若将本例(1)中的条件变为:平面上有相异两点A (cos θ,sin 2 θ),B (0,1),则直线AB 的倾斜角α的取值范围是________.解析:由题意知cos θ≠0,则斜率k =tan α=sin 2θ-1cos θ-0=-cos θ∈[-1,0)∪(0,1],所以直线AB 的倾斜角的取值范围是⎝⎛⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 答案:⎝⎛⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π 2.(变条件)若将本例(2)中P (1,0)改为P (-1,0),其他条件不变,则直线l 斜率的取值范围为________.解析:设直线l 的斜率为k ,则直线l 的方程为y =k (x +1),即kx -y +k =0. ∵A ,B 两点在直线l 的两侧或其中一点在直线l 上, ∴(2k -1+k )(-3+k )≤0,即(3k -1)(k -3)≤0,解得13≤k ≤ 3.即直线l 的斜率的取值范围是⎣⎡⎦⎤13,3. 答案:⎣⎡⎦⎤13,33.若点A (4,3),B (5,a ),C (6,5)三点共线,则a 的值为________.解析:因为k AC =5-36-4=1,k AB =a -35-4=a -3.由于A ,B ,C 三点共线,所以a -3=1,即a =4.答案:4考点二 直线的方程[典例] (1)若直线经过点A (-5,2),且在x 轴上的截距等于在y 轴上的截距的2倍,则该直线的方程为________________.(2)若直线经过点A (-3,3),且倾斜角为直线3x +y +1=0的倾斜角的一半,则该直线的方程为________________.(3)在△ABC 中,已知A (5,-2),B (7,3),且AC 的中点M 在y 轴上,BC 的中点N 在x 轴上,则直线MN 的方程为________________.[解析] (1)①当横截距、纵截距均为零时,设所求的直线方程为y =kx ,将(-5,2)代入y =kx 中,得k =-25,此时,直线方程为y =-25x ,即2x +5y =0.②当横截距、纵截距都不为零时, 设所求直线方程为x 2a +ya=1,将(-5,2)代入所设方程,解得a =-12,此时,直线方程为x +2y +1=0.综上所述,所求直线方程为x +2y +1=0或2x +5y =0.(2)由3x +y +1=0得此直线的斜率为-3,所以倾斜角为120°,从而所求直线的倾斜角为60°,故所求直线的斜率为 3.又直线过点A (-3,3),所以所求直线方程为y -3=3(x +3),即3x -y +6=0. (3)设C (x 0,y 0),则M ⎝⎛⎭⎪⎫5+x 02,y 0-22,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫7+x 02,y 0+32.因为点M 在y 轴上,所以5+x 02=0,所以x 0=-5.因为点N 在x 轴上,所以y 0+32=0,所以y 0=-3,即C (-5,-3), 所以M ⎝⎛⎭⎫0,-52,N (1,0), 所以直线MN 的方程为x 1+y-52=1,即5x -2y -5=0.[答案] (1)x +2y +1=0或2x +5y =0 (2)3x -y +6=0 (3)5x -2y -5=0[题组训练]1.过点(1,2),倾斜角的正弦值是22的直线方程是________________. 解析:由题知,倾斜角为π4或3π4,所以斜率为1或-1,直线方程为y -2=x -1或y -2=-(x -1),即x -y +1=0或x +y -3=0.答案:x -y +1=0或x +y -3=02.过点P (6,-2),且在x 轴上的截距比在y 轴上的截距大1的直线方程为________________.解析:设直线方程的截距式为x a +1+y a =1,则6a +1+-2a =1,解得a =2或a =1,则直线的方程是x 2+1+y 2=1或x 1+1+y1=1,即2x +3y -6=0或x +2y -2=0.答案:2x +3y -6=0或x +2y -2=0考点三 直线方程的综合应用[典例] 已知直线l 过点M (2,1),且与x 轴、y 轴的正半轴分别相交于A ,B 两点,O 为坐标原点,求当|MA ―→|·|MB ―→|取得最小值时直线l 的方程.[解] 设A (a,0),B (0,b ),则a >0,b >0,直线l 的方程为x a +yb =1,所以2a +1b=1.|MA ―→|·| MB ―→|=-MA ―→·MB ―→=-(a -2,-1)·(-2,b -1) =2(a -2)+b -1=2a +b -5 =(2a +b )⎝⎛⎭⎫2a +1b -5 =2b a +2ab≥4, 当且仅当a =b =3时取等号,此时直线l 的方程为x +y -3=0.[解题技法]与直线方程有关问题的常见类型及解题策略(1)求解与直线方程有关的最值问题.先设出直线方程,建立目标函数,再利用基本不等式求解最值.(2)求直线方程.弄清确定直线的两个条件,由直线方程的几种特殊形式直接写出方程. (3)求参数值或范围.注意点在直线上,则点的坐标适合直线的方程,再结合函数的性质或基本不等式求解.[题组训练]1.若直线ax +by =ab (a >0,b >0)过点(1,1),则该直线在x 轴,y 轴上的截距之和的最小值为( )A .1B .2C .4D .8解析:选C ∵直线ax +by =ab (a >0,b >0)过点(1,1), ∴a +b =ab ,即1a +1b =1,∴a +b =(a +b )⎝⎛⎭⎫1a +1b =2+b a +ab≥2+2b a ·ab=4, 当且仅当a =b =2时上式等号成立.∴直线在x 轴,y 轴上的截距之和的最小值为4.2.已知直线l :x -my +3m =0上存在点M 满足与A (-1,0),B (1,0)两点连线的斜率k MA 与k MB 之积为3,则实数m 的取值范围是( )A .[-6, 6 ] B.⎝⎛⎭⎫-∞,-66∪⎝⎛⎭⎫66,+∞ C.⎝⎛⎦⎤-∞,-66∪⎣⎡⎭⎫66,+∞ D.⎣⎡⎦⎤-22,22 解析:选C 设M (x ,y ),由k MA ·k MB =3,得y x +1·y x -1=3,即y 2=3x 2-3.联立⎩⎪⎨⎪⎧x -my +3m =0,y 2=3x 2-3,得⎝⎛⎭⎫1m 2-3x 2+23m x +6=0(m ≠0), 则Δ=⎝⎛⎭⎫23m 2-24⎝⎛⎭⎫1m 2-3≥0,即m 2≥16,解得m ≤-66或m ≥66. ∴实数m 的取值范围是⎝⎛⎦⎤-∞,-66∪⎣⎡⎭⎫66,+∞.[课时跟踪检测]1.(2019·合肥模拟)直线l :x sin 30°+y cos 150°+1=0的斜率是( ) A.33B.3 C .- 3D .-33解析:选A 设直线l 的斜率为k ,则k =-sin 30°cos 150°=33.2.倾斜角为120°,在x 轴上的截距为-1的直线方程是( ) A.3x -y +1=0 B.3x -y -3=0 C.3x +y -3=0D.3x +y +3=0解析:选D 由于倾斜角为120°,故斜率k =- 3.又直线过点(-1,0),所以直线方程为y =-3(x +1),即3x +y +3=0.3.已知△ABC 的三个顶点坐标为A (1,2),B (3,6),C (5,2),M 为AB 的中点,N 为AC 的中点,则中位线MN 所在直线的方程为( )A .2x +y -12=0B .2x -y -12=0C .2x +y -8=0D .2x -y +8=0解析:选C 由题知M (2,4),N (3,2),则中位线MN 所在直线的方程为y -42-4=x -23-2,整理得2x +y -8=0.4.方程y =ax -1a表示的直线可能是( )解析:选C 当a >0时,直线的斜率k =a >0,在y 轴上的截距b =-1a <0,各选项都不符合此条件;当a <0时,直线的斜率k =a <0,在y 轴上的截距b =-1a >0,只有选项C符合此条件.故选C.5.在等腰三角形MON 中,MO =MN ,点O (0,0),M (-1,3),点N 在x 轴的负半轴上,则直线MN 的方程为( )A .3x -y -6=0B .3x +y +6=0C .3x -y +6=0D .3x +y -6=0解析:选C 因为MO =MN ,所以直线MN 的斜率与直线MO 的斜率互为相反数,所以k MN =-k MO =3,所以直线MN 的方程为y -3=3(x +1),即3x -y +6=0,选C.6.若直线mx +ny +3=0在y 轴上的截距为-3,且它的倾斜角是直线3x -y =33的倾斜角的2倍,则( )A .m =-3,n =1B .m =-3,n =-3C .m =3,n =-3D .m =3,n =1解析:选D 对于直线mx +ny +3=0,令x =0得y =-3n ,即-3n =-3,n =1.因为3x -y =33的斜率为60°,直线mx +ny +3=0的倾斜角是直线3x -y =33的2倍,所以直线mx +ny +3=0的倾斜角为120°,即-mn=-3,m = 3.7.当0<k <12时,直线l 1:kx -y =k -1与直线l 2:ky -x =2k 的交点在( )A .第一象限B .第二象限C .第三象限D .第四象限解析:选B 由⎩⎪⎨⎪⎧ kx -y =k -1,ky -x =2k 得⎩⎪⎨⎪⎧x =kk -1,y =2k -1k -1.又∵0<k <12,∴x =kk -1<0,y =2k -1k -1>0,故直线l 1:kx -y =k -1与直线l 2:ky -x =2k 的交点在第二象限.8.若直线l :kx -y +2+4k =0(k ∈R)交x 轴负半轴于A ,交y 轴正半轴于B ,则当△AOB 的面积取最小值时直线l 的方程为( )A .x -2y +4=0B .x -2y +8=0C .2x -y +4=0D .2x -y +8=0解析:选B由l 的方程,得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2+4k k ,0,B (0,2+4k ).依题意得⎩⎨⎧-2+4k k <0,2+4k >0,解得k >0.因为S =12|OA |·|OB |=12⎪⎪⎪⎪⎪⎪2+4k k ·|2+4k |=12·(2+4k )2k =12⎝⎛⎭⎫16k +4k +16≥12(2×8+16)=16,当且仅当16k =4k ,即k =12时等号成立.此时l 的方程为x -2y +8=0.9.以A (1,1),B (3,2),C (5,4)为顶点的△ABC ,其边AB 上的高所在的直线方程是________________.解析:由A ,B 两点得k AB =12,则边AB 上的高所在直线的斜率为-2,故所求直线方程是y -4=-2(x -5),即2x +y -14=0.答案:2x +y -14=010.已知直线l 过点(1,0),且倾斜角为直线l 0:x -2y -2=0的倾斜角的2倍,则直线l 的方程为________________.解析:由题意可设直线l 0,l 的倾斜角分别为α,2α, 因为直线l 0:x -2y -2=0的斜率为12,则tan α=12,所以直线l 的斜率k =tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×121-⎝⎛⎭⎫122=43, 所以由点斜式可得直线l 的方程为y -0=43(x -1),即4x -3y -4=0. 答案:4x -3y -4=011.直线l 经过点A (1,2),在x 轴上的截距的取值范围是(-3,3),则其斜率的取值范围是________________.解析:由题意知直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为y -2=k (x -1),直线l 在x 轴上的截距为1-2k ,令-3<1-2k <3,解不等式得k >12或k <-1.答案:(-∞,-1)∪⎝⎛⎭⎫12,+∞12.设点A (-1,0),B (1,0),直线2x +y -b =0与线段AB 相交,则b 的取值范围是________.解析:b 为直线y =-2x +b 在y 轴上的截距,如图,当直线y =-2x +b 过点A (-1,0)和点B (1,0)时,b 分别取得最小值和最大值.∴b 的取值范围是[-2,2].答案:[-2,2]13.已知直线l 与两坐标轴围成的三角形的面积为3,分别求满足下列条件的直线l 的方程:(1)过定点A (-3,4); (2)斜率为16.解:(1)设直线l 的方程为y =k (x +3)+4,它在x 轴,y 轴上的截距分别是-4k -3,3k +4,由已知,得(3k +4)⎝⎛⎭⎫4k +3=±6, 解得k 1=-23或k 2=-83.故直线l 的方程为2x +3y -6=0或8x +3y +12=0. (2)设直线l 在y 轴上的截距为b ,则直线l 的方程为y =16x +b ,它在x 轴上的截距是-6b ,由已知,得|-6b ·b |=6,∴b =±1.∴直线l 的方程为x -6y +6=0或x -6y -6=0.。