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1、
第1講 直線的方程
【2020年高考會這樣考】
1.考查直線的有關(guān)概念,如直線的傾斜角、斜率、截距等;考查過兩點(diǎn)的斜率公式.
2.求不同條件下的直線方程(點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式及一般式等).
3.直線常與圓錐曲線結(jié)合,屬中高檔題.
【復(fù)習(xí)指導(dǎo)】
1.本講是解析幾何的基礎(chǔ),復(fù)習(xí)時(shí)要掌握直線方程的幾種形式及相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系,會根據(jù)已知條件求直線方程.
2.在本講的復(fù)習(xí)中,注意熟練地畫出圖形,抓住圖形的特征量,利用該特征量解決問題往往能達(dá)到事半功倍的效果.
基礎(chǔ)梳理
1.直線的傾斜角
(1)定義:當(dāng)直線l與x軸相交時(shí),取x軸作為基準(zhǔn),x軸正方向與直線l向上方向之間所成的角α叫做直線
2、l的傾斜角,當(dāng)直線l與x軸平行或重合時(shí),規(guī)定它的傾斜角為0°.
(2)傾斜角的取值范圍:[0,π).
2.直線的斜率
(1)定義:當(dāng)α≠90°時(shí),一條直線的傾斜角α的正切值叫做這條直線的斜率,斜率通常用小寫字母k表示,即k=tan_α,傾斜角是90°的直線,其斜率不存在.
(2)經(jīng)過兩點(diǎn)的直線的斜率公式:
經(jīng)過兩點(diǎn)P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2)的直線的斜率公式為k=.
3.直線方程的五種形式
名稱
方程
適用范圍
點(diǎn)斜式
y-y1=k(x-x1)
不含垂直于x軸的直線
斜截式
y=kx+b
不含垂直于x軸的直線
兩點(diǎn)式
=(x1≠
3、x2,y1≠y2)
不含垂直于坐標(biāo)軸的直線
截距式
+=1(ab≠0)
不含垂直于坐標(biāo)軸和過原點(diǎn)的直線
一般式
Ax+By+C=0(A,B不同時(shí)為零)
平面直角坐標(biāo)系內(nèi)的直線都適用
4.過P1(x1,y1),P2(x2,y2)的直線方程
(1)若x1=x2,且y1≠y2時(shí),直線垂直于x軸,方程為x=x1.
(2)若x1≠x2,且y1=y(tǒng)2時(shí),直線垂直于y軸,方程為y=y(tǒng)1.
(3)若x1≠x2,且y1≠y2時(shí),方程為=.
5.線段的中點(diǎn)坐標(biāo)公式
若點(diǎn)P1、P2的坐標(biāo)分別為(x1,y1)、(x2,y2),線段P1P2的中點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y),則此公式為線段P1P2的中
4、點(diǎn)坐標(biāo)公式.
一條規(guī)律
直線的傾斜角與斜率的關(guān)系:
斜率k是一個(gè)實(shí)數(shù),當(dāng)傾斜角α≠90°時(shí),k=tan α.直線都有傾斜角,但并不是每條直線都存在斜率,傾斜角為90°的直線無斜率.
兩種方法
求直線方程的方法:
(1)直接法:根據(jù)已知條件,選擇恰當(dāng)形式的直線方程,直接求出方程中系數(shù),寫出直線方程;
(2)待定系數(shù)法:先根據(jù)已知條件設(shè)出直線方程.再根據(jù)已知條件構(gòu)造關(guān)于待定系數(shù)的方程(組)求系數(shù),最后代入求出直線方程.
兩個(gè)注意
(1)求直線方程時(shí),若不能斷定直線是否具有斜率時(shí),應(yīng)對斜率存在與不存在加以討論.(2)在用截距式時(shí),應(yīng)先判斷截距是否為0,若不確定,則需分類討論.
5、
雙基自測
1.(人教A版教材習(xí)題改編)直線經(jīng)過點(diǎn)(0,2)和點(diǎn)(3,0),則它的斜率為( ).
A. B. C.- D.-
解析 k==-.
答案 C
2.直線x-y+a=0(a為常數(shù))的傾斜角為( ).
A.30° B.60° C.150° D.120°
解析 直線的斜率為:k=tan α=,又∵α∈[0,π)∴α=60°.
答案 B
3.(2020·龍巖月考)已知直線l經(jīng)過點(diǎn)P(-2,5),且斜率為-.則直線l的方程為
( ).
A.3x+4y-14=0 B.3x-4y+14=0
C.4
6、x+3y-14=0 D.4x-3y+14=0
解析 由y-5=-(x+2),得3x+4y-14=0.
答案 A
4.(2020·煙臺調(diào)研)過兩點(diǎn)(0,3),(2,1)的直線方程為( ).
A.x-y-3=0 B.x+y-3=0
C.x+y+3=0 D.x-y+3=0
解析 由兩點(diǎn)式得:=,即x+y-3=0.
答案 B
5.(2020·長春模擬)若點(diǎn)A(4,3),B(5,a),C(6,5)三點(diǎn)共線,則a的值為________.
解析 ∵kAC==1,kAB==a-3.
由于A、B、C三點(diǎn)共線,所以a-3=1,即a=4.
答案 4
考向一 直線的傾斜角與斜
7、率
【例1】?若直線l:y=kx-與直線2x+3y-6=0的交點(diǎn)位于第一象限,則直線l的傾斜角的取值范圍是( ).
A. B. C. D.
[審題視點(diǎn)] 確定直線l過定點(diǎn)(0,-),結(jié)合圖象求得.
解析 由題意,可作兩直線的圖象,如圖所示,從圖中可以看出,直線l的傾斜角的取值范圍為.
答案 B
求直線的傾斜角與斜率常運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想.當(dāng)直線的傾斜角由銳角變到直角及由直角變到鈍角時(shí),需根據(jù)正切函數(shù)y=tan α的單調(diào)性求k的范圍,數(shù)形結(jié)合是解析幾何中的重要方法.
【訓(xùn)練1】 (2020·貴陽模擬)直線l經(jīng)過點(diǎn)A(1,2),在x軸上的截距的取值范圍是(-3,3),則其斜率的
8、取值范圍是( ).
A.-1<k< B.k>1或k<
C.k>或k<1 D.k>或k<-1
解析 設(shè)直線的斜率為k,則直線方程為y-2=k(x-1),直線在x軸上的截距為1-,令-3<1-<3,解不等式可得.也可以利用數(shù)形結(jié)合.
答案 D
考向二 求直線的方程
【例2】?求適合下列條件的直線方程:
(1)經(jīng)過點(diǎn)P(3,2),且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等;
(2)過點(diǎn)A(-1,-3),斜率是直線y=3x的斜率的-;
(3)過點(diǎn)A(1,-1)與已知直線l1:2x+y-6=0相交于B點(diǎn)且|AB|=5.
[審題視點(diǎn)] 選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程形式,把所需要的條件求出即可.
解 (
9、1)法一 設(shè)直線l在x,y軸上的截距均為a,若a=0,即l過點(diǎn)(0,0)和(3,2),
∴l(xiāng)的方程為y=x,即2x-3y=0.
若a≠0,則設(shè)l的方程為+=1,
∵l過點(diǎn)(3,2),∴+=1,
∴a=5,∴l(xiāng)的方程為x+y-5=0,
綜上可知,直線l的方程為2x-3y=0或x+y-5=0.
法二 由題意,所求直線的斜率k存在且k≠0,
設(shè)直線方程為y-2=k(x-3),
令y=0,得x=3-,令x=0,得y=2-3k,
由已知3-=2-3k,解得k=-1或k=,
∴直線l的方程為y-2=-(x-3)或y-2=(x-3),
即x+y-5=0或2x-3y=0.
(2)設(shè)所求
10、直線的斜率為k,依題意
k=-×3=-.
又直線經(jīng)過點(diǎn)A(-1,-3),
因此所求直線方程為y+3=-(x+1),
即3x+4y+15=0.
(3)過點(diǎn)A(1,-1)與y軸平行的直線為x=1.
解方程組
求得B點(diǎn)坐標(biāo)為(1,4),此時(shí)|AB|=5,
即x=1為所求.
設(shè)過A(1,-1)且與y軸不平行的直線為y+1=k(x-1),
解方程組
得兩直線交點(diǎn)為
(k≠-2,否則與已知直線平行).
則B點(diǎn)坐標(biāo)為.
由已知2+2=52,
解得k=-,∴y+1=-(x-1),
即3x+4y+1=0.
綜上可知,所求直線的方程為x=1或3x+4y+1=0.
在求直線方程
11、時(shí),應(yīng)先選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程的形式,并注意各種形式的適用條件,用斜截式及點(diǎn)斜式時(shí),直線的斜率必須存在,而兩點(diǎn)式不能表示與坐標(biāo)軸垂直的直線,截距式不能表示與坐標(biāo)軸垂直或經(jīng)過原點(diǎn)的直線,故在解題時(shí),若采用截距式,應(yīng)注意分類討論,判斷截距是否為零;若采用點(diǎn)斜式,應(yīng)先考慮斜率不存在的情況.
【訓(xùn)練2】 (1)求過點(diǎn)A(1,3),斜率是直線y=-4x的斜率的的直線方程.
(2)求經(jīng)過點(diǎn)A(-5,2),且在x軸上的截距等于在y軸上截距的2倍的直線方程.
解 (1)設(shè)所求直線的斜率為k,依題意
k=-4×=-.
又直線經(jīng)過點(diǎn)A(1,3),
因此所求直線方程為y-3=-(x-1),
即4x+3y-
12、13=0.
(2)當(dāng)直線不過原點(diǎn)時(shí),設(shè)所求直線方程為+=1,
將(-5,2)代入所設(shè)方程,解得a=-,
此時(shí),直線方程為x+2y+1=0.
當(dāng)直線過原點(diǎn)時(shí),斜率k=-,
直線方程為y=-x,即2x+5y=0,
綜上可知,所求直線方程為x+2y+1=0或2x+5y=0.
考向三 直線方程的應(yīng)用
【例3】?已知直線
l過點(diǎn)P(3,2),且與x軸、y軸的正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),如右圖所示,求△ABO的面積的最小值及此時(shí)直線l的方程.
[審題視點(diǎn)] 設(shè)直線l的方程為截距式,利用基本不等式可求.
解 設(shè)A(a,0),B(0,b),(a>0,b>0),則直線l的方程為+=1,
13、
∵l過點(diǎn)P(3,2),∴+=1.
∴1=+≥2 ,即ab≥24.
∴S△ABO=ab≥12.當(dāng)且僅當(dāng)=,即a=6,b=4.
△ABO的面積最小,最小值為12.
此時(shí)直線l的方程為:+=1.
即2x+3y-12=0.
求直線方程最常用的方法是待定系數(shù)法.若題中直線過定點(diǎn),一般設(shè)直線方程的點(diǎn)斜式,也可以設(shè)截距式.注意在利用基本不等式求最值時(shí),斜率k的符號.
【訓(xùn)練3】 在本例條件下,求l在兩軸上的截距之和最小時(shí)直線l的方程.
解 設(shè)l的斜率為k(k<0),則l的方程為y=k(x-3)+2,令x=0得B(0,2-3k),
令y=0得A,
∴l(xiāng)在兩軸上的截距之和為
2-3k+
14、3-=5+≥5+2,
(當(dāng)且僅當(dāng)k=-時(shí),等號成立),
∴k=-時(shí),l在兩軸上截距之和最小,
此時(shí)l的方程為x+3y-3-6=0.
難點(diǎn)突破18——直線的傾斜角和斜率的范圍問題
從近兩年新課標(biāo)高考試題可以看出高考對直線的傾斜角和斜率的考查一般不單獨(dú)命題,常和導(dǎo)數(shù)、圓、橢圓等內(nèi)容結(jié)合命題,難度中檔偏上,考生往往對直線的傾斜角和斜率之間的關(guān)系弄不清而出錯(cuò).
【示例1】? (2020·遼寧)已知點(diǎn)P在曲線y=上,α為
曲線在點(diǎn)P處的切線的傾斜角,則α的取值范圍是( ).
A. B.
C. D.
【示例2】? (2020·濟(jì)南一模)直線l過點(diǎn)(-2,0),l與圓x2+y2=2x有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí),則直線l的斜率k的取值范圍是( ).
A. B.(-,)
C. D.