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2.1.1 倾斜角与斜率
在以往的几何学习中,我们常常通过直观感知、操作确认、思辨论证、度量计算等方法研究几何图形的形状、大小和位置关系,这种方法通常称为综合法.本章我们采用坐标法研究几何图形的性质.坐标法是解析几何中最基本的研究方法.解析几何是17世纪法国数学家笛卡儿和费马创立的,它的基本内涵和方法是:通过坐标系,把几何的基本元素—点和代数的基本对象—数(有序数对或数组)对应起来,在此基础上建立曲线(点的轨迹)的方程,从而把几何问题转化为代数问题,再通过代数方法研究几何图形的性质.解析几何的创立是数学发展史上的一个里程碑,数学从此进人变量数学时期,它为微积分的创建奠定了基础.
本章我们将在平面直角坐标系中,探索确定直线位置的几何要素,建立直线的方程,并通过直线的方程研究两条直线的位置关系、交点坐标以及点到直线的距离等.类似地,通过确定圆的几何要素,建立圆的方程,再通过圆的方程研究与圆相关的问题;最后应用直线和圆的方程解决一些实际问题.
思考
确定一条直线的几何要素是什么?对于平面直角坐标系中的一条直线(图2.1-1),如何利用坐标系确定它的位置?
在平面直角坐标系中,我们规定水平直线的方向向右,
其他直线向上的方向为这条直线的方向.
因此,这些直线的区别是它们的方向不同.
如何表示这些直线的方向?
这样,在平面直角坐标系中,每一条直线都有一个确定的倾斜角,而且方向相同的直线,其倾斜程度相同,倾斜角相等;
方向不同的直线,其倾斜程度不同,倾斜角不相等.
因此,我们可以用倾斜角表示平面直角坐标系中一条直线的倾斜程度,也就表示了直线的方向.
图2.1-5
能否用坡度定义直线的倾斜程度?
在平面直角坐标系中,倾斜角和斜率分别从形和数两个角度刻画了直线相对于x轴的倾斜程度.
除了90°之外,直线的倾斜角与它的斜率是
一一对应的关系