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直线的方程知识点及题型归纳总结
知识点精讲
一、基本概念
斜率与倾斜角
我们把直线中的系数()叫做这条直线的斜率,垂直于轴的直线,其斜率不存在。轴正方向与直线向上的方向所成的角叫这条直线的倾斜角。倾斜角,规定与轴平行或重合的直线的倾斜角为0,倾斜角不是的直线的倾斜角的正切值叫该直线的斜率,常用表示,即。
当时,直线平行于轴或与轴重合;
当时,直线的倾斜角为锐角,倾斜角随的增大而增大;
当时,直线的倾斜角为钝角,倾斜角随的增大而减小;
二、基本公式
1. 两点间的距离公式
2. 的直线斜率公式
3.直线方程的几种形式
(1)点斜式:直线的斜率存在且过,
注:①当时,;②当不存在时,
(2)斜截式:直线的斜率存在且过,
(3)两点式:,不能表示垂直于坐标轴的直线。
注:可表示经过两点的所有直线
(4)截距式:不能表示垂直于坐标轴及过原点的直线。
(5)一般式:,能表示平面上任何一条直线(其中,向量是这条直线的一个法向量)
题型归纳及思路提示
题型1 倾斜角与斜率的计算
思路提示
正确理解倾斜角的定义,明确倾斜角的取值范围,熟记斜率公式,根据该公式求出经过两点的直线斜率,当时,直线的斜率不存在,倾斜角为
求斜率可用,其中为倾斜角,由此可见倾斜角与斜率相互关联,不可分割。牢记“斜率变化分两段,是其分界,遇到斜率要谨记,存在与否要讨论”。这可通过画正切函数在上的图像来认识。
若三点共线,则___________.
分析 由三点共线可联想到斜率相等或向量共线。
解析 解法一:由题设可知,
即,
解法二:由题设可知,
即,即。
,
解法三:由题设可知点在直线上,又由截距式方程得直线方程:,故。
评注 关于三点共线问题,可以联想到斜率相等或向量共线,亦可先由两点确定一条直线,再证第三点在该直线上,这些方法对学习平面解析(空间立体)几何或几何证明都很有益处。
变式1 若直线先向左平移一个单位,再向上平移两个单位后,所得直线与直线重合,则直线的斜率为__________.
变式2 已知过两点的直线的倾斜角为锐角,则实数的取值范围是___________.
例9.2 已知,点为一动点。
(1)当点在线段上运动时,求直线倾斜角的范围
(2)当点在线段上运动时,求直线的斜率的范围。
解析 (1)当点在线段上运动时,求直线斜率为,可得倾斜角的范围为。
(2)当点在线段上运动时,倾斜角范围为,可得斜率为直线的斜率的范围
评注 当斜率有正负时,倾斜角为两段;当角度包括时,斜率分两段,可用正切函数上的图像求解。
变式1 若直线的倾斜角分别为,则下列四个命题正确的是( )
A.若,则两直线的斜率
B.若,则两直线的斜率
C.若,则两直线的斜率
D.若,则两直线的斜率
变式2 若直线的斜率的变化范围是,则其倾斜角的变化范围是( )
A. B. C. D .
变式3 直线经过两点(),那么直线的倾斜角的取值范围是( )
A. B. C. D .
例9.3 已知直线过,且与以为端点的线段相交,求直线的斜率的取值范围。
分析 本题为“由直线区域求直线斜率范围”求解步骤。
①做出直线区域图;②求出区域边界斜率;③按逆时针方向旋转得到;④若,直接写出(或开区间),若过无穷,。
解析 解法一:如图所示,。因为过点且与轴垂直的直线与线段相交,但此时直线斜率不存在,直线绕点逆时针旋转到时,斜率始终为正,且逐渐增大,所以此时斜率的范围是;
直线由(不包括)逆时针旋转至时,斜率始终为负值,且逐渐增大,范围是。故所求直线的斜率的取值范围是。
解法二:本题也可以用线性规划的知识来解决,当轴时,与线段相交,此时斜率不存在。当斜率存在时,设直线的方程为,即,要使与线段有交点,只需落在直线的两侧或直线上,则应满足,得或,故所求直线的斜率的取值范围是。
评注 本题主要用了数形结合的方法。另外,直线斜率的绝对值越大,直线就越“陡”,这一规律在判断直线的倾斜程度上应用较广。
变式1 已知线段两端点的坐标分别为,若直线与线段有交点,求实数的范围。
变式2 已知实数满足,试求的最大值与最小值。,
题型2 直线的方程
思路提示
要重点掌握直线方程的特征值(主要指斜率、截距)等问题;熟练地掌握和应用直线方程的几种形式,尤其是点斜式、斜截式和一般式。
例9.4 求下列直线方程:
(1)直线:过点,斜率;
(2)直线:过点和点;
(3)直线:过点,斜率。
分析 已知点的坐标和斜率用点斜式,已知两点的坐标用两点式,已知在轴上的截距和斜率用截距式,最终的结果最好化成直线的一般式。
解析 (1)由直线的点斜式方程得,整理得的方程为。
(2)解法一:由直线的两点式方程得,整理得的方程为。
解法二:直线的方程求解也可
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