2.2.1-2.2.2 直线的点斜式与两点式-人教A版高中数学选择性必修第一册同步讲义(含答案)

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名称 2.2.1-2.2.2 直线的点斜式与两点式-人教A版高中数学选择性必修第一册同步讲义(含答案)
格式 doc
文件大小 541.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-11-28 22:24:53

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文档简介

直线的点斜式与两点式方程
1.直线方程的五种表达方式:
5种形式 方程 局限性 各常数的几何意义
点斜式 不能表示与轴垂直的直线 是直线上一定点,是斜率
斜截式 不能表示与轴垂直的直线 是斜率,是轴上的截距
两点式 不能表示与轴、轴垂直的直线 、是直线上两个不同定点
截距式 不能表示与轴垂直、轴垂直、过原点的直线 是轴上的非零截距,是轴上的非零截距
一般式 表示所有的直线 当时,是斜率,是轴上的截距
2.线段中点坐标公式:
若点,的坐标分别为,,且线段的中点M的坐标为,则.
3.直线系方程
1.平行直线系
以斜率为(常数)的直线系:(为参数);
平行于直线是不全为0的常数)的直线系:(C为参数)
2.垂直直线系
垂直于直线是不全为0的常数)的直线系:(C为参数)
3.定点直线系
【典型例题】
类型一:点斜式直线方程
例1.已知直线过点(1,0),且与直线的夹角为30°,求直线的方程。
举一反三:
【变式1】(1)直线y=x+1绕着其上一点P(3,4)逆时针旋转90°后得直线,求直线的点斜式方程;
(2)直线过点P(2,-3),且与过点M(-1,2),N(5,2)的直线垂直,求直线的方程.
【变式2】 直线过点P(-l,2),斜率为,把绕点P按顺时针方向旋转30°得直线,求直线和的方程.
类型二:斜截式直线方程
例2.(1)写出斜率为-1,在y轴上截距为-2的直线方程的斜截式;
(2)求过点A(6,-4),斜率为的直线方程的斜截式;
(3)已知直线方程为2x+y-1=0,求直线的斜率、在y轴上的截距以及与y轴交点的坐标.
举一反三:
【变式1】(1)写出倾斜角是,在轴上的截距是-2直线的斜截式方程;
(2)写出斜率为2,在y轴上截距为m的直线方程,当m为何值时,直线过点(1,1)?
类型三:两点式直线方程
例3.已知△ABC三个顶点坐标A(2,-1),B(2,2),C(4,1),求三角形三条边所在的直线方程.
举一反三:
【变式1】 (1)求过A(-2,-3),B(-5,-6)两点直线的两点式方程;
(2)直线过(-1,-1)、(2,5)两点,点(1002,b)在上,则b的值为________.
类型四:截距式直线方程
例4.设直线l的方程为(a+1)x+y+2―a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求l的方程;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
举一反三:
【变式1】已知直线l经过点A(―5,2),且直线l在x轴的截距等于在y轴上的截距的2倍,求直线l的方程.
【变式2】求过点(4,―3)且在两坐标轴上截距的绝对值相等的直线的方程。
类型五:中点坐标公式
例5.△ABC的三个顶点分别为A(0,4)、B(―2,6)、C(―8,0)
(1)求边AC和AB所在直线的方程
(2)求边AC上的中线BD所在的直线的方程.
举一反三:
【变式1】三角形的顶点是A(-5,0),B(3,-3),C(0,2),求AC边上中线所在直线的方程.
类型六:直线方程的综合应用
例6.已知△ABC的三个顶点坐标分别是A(-5,0),B(3,-3),C(0,2),分别求BC边上的高和中线所在的直线方程.
举一反三:
【变式1】下列四个命题中真命题是( )
(A)经过定点P0(x0,y0)的直线都可以用方程y-y0=k(x-x0)表示;
(B)经过任意两个不同点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)的直线都可以用方程(y-y1)(x2-x1)=(x-x1)(y2-y1)表示;
(C)不经过原点的直线都可以用方程+=1表示;
(D)经过定点A(0,b)的直线都可以用方程y=kx+b表示.
【变式2】 已知倾斜角为45°的直线过点A(1,-2)和点B,B在第一象限,,求点B的坐标.
直线的点斜式与两点式方程
1.直线方程的五种表达方式:
5种形式 方程 局限性 各常数的几何意义
点斜式 不能表示与轴垂直的直线 是直线上一定点,是斜率
斜截式 不能表示与轴垂直的直线 是斜率,是轴上的截距
两点式 不能表示与轴、轴垂直的直线 、是直线上两个不同定点
截距式 不能表示与轴垂直、轴垂直、过原点的直线 是轴上的非零截距,是轴上的非零截距
一般式 表示所有的直线 当时,是斜率,是轴上的截距
2.线段中点坐标公式:
若点,的坐标分别为,,且线段的中点M的坐标为,则.
3.直线系方程
1.平行直线系
以斜率为(常数)的直线系:(为参数);
平行于直线是不全为0的常数)的直线系:(C为参数)
2.垂直直线系
垂直于直线是不全为0的常数)的直线系:(C为参数)
3.定点直线系
【典型例题】
类型一:点斜式直线方程
例1.已知直线过点(1,0),且与直线的夹角为30°,求直线的方程。
【解析】 ∵直线的斜率为,∴其倾斜角为,且过点(1,0)。
又直线与直线的夹角为30°,且过点(1,0),直线的倾斜角为30°或90°。
故直线的方程为x=1或。
举一反三:
【变式1】(1)直线y=x+1绕着其上一点P(3,4)逆时针旋转90°后得直线,求直线的点斜式方程;
(2)直线过点P(2,-3),且与过点M(-1,2),N(5,2)的直线垂直,求直线的方程.
【解析】(1)直线y=x+1的斜率k=1,所以倾斜角为45°.
由题意知,直线的倾斜角为135°,所以直线的斜率k'=tan135°=-1.
又点P(3,4)在直线上,由点斜式方程知,直线的方程为y-4=-(x-3),即x+y-7=0.
(2)直线MN的斜率,所以该直线平行于x轴.
又直线垂直于直线MN,因此直线的倾斜角为90°,又直线过点P(2,-3),
所以直线的方程为x-2=0,即x=2.
【变式2】 直线过点P(-l,2),斜率为,把绕点P按顺时针方向旋转30°得直线,求直线和的方程.
【解析】 直线的方程是.
∵,∴.
如图,绕点P按顺时针方向旋转30°,得到直线的倾斜角为,∴,∴的方程为.
类型二:斜截式直线方程
例2.(1)写出斜率为-1,在y轴上截距为-2的直线方程的斜截式;
(2)求过点A(6,-4),斜率为的直线方程的斜截式;
(3)已知直线方程为2x+y-1=0,求直线的斜率、在y轴上的截距以及与y轴交点的坐标.
【解析】 (1)易知k=-1,b=-2,
由直线方程的斜截式知, 所求直线方程为y=-x-2.
(2)由于直线的斜率,且过点A(6,-4),
根据直线方程的点斜式得直线方程为:,
化为斜截式为.
(3)直线方程2x+y-1=0,可化为y=-2x+1,
由直线方程的斜截式知,直线的斜率k=-2,在y轴上的截距b=1,
直线与y轴交点的坐标为(0,1)。
举一反三:
【变式1】(1)写出倾斜角是,在轴上的截距是-2直线的斜截式方程;
(2)写出斜率为2,在y轴上截距为m的直线方程,当m为何值时,直线过点(1,1)?
【解析】 (1)
(2)由直线方程的斜截式,得直线方程为y=2x+m。
∵直线过点(1,1),将x=1,y=1代入方程y=2x+m得1=2×1+m,∴m=―1即为所求。
类型三:两点式直线方程
例3.已知△ABC三个顶点坐标A(2,-1),B(2,2),C(4,1),求三角形三条边所在的直线方程.
【解析】 ∵A(2,-1),B(2,2),A、B两点横坐标相同,直线AB与x轴垂直,故其方程为x=2。
∵A(2,-1),C(4,1),由直线方程的两点式可得AC的方程为,即x―y―3=0。
同理可由直线方程的两点式得直线BC的方程为:,即x+2y-6=0。
∴三边AB,AC,BC所在的直线方程分别为:x=2,x―y―3=0,x+2y―6=0。
举一反三:
【变式1】 (1)求过A(-2,-3),B(-5,-6)两点直线的两点式方程;
(2)直线过(-1,-1)、(2,5)两点,点(1002,b)在上,则b的值为________.
【解析】(1)由两点式的直线方程得:
(2)直线的方程为, 即, 即y=2x+1.
令x=1002,得y=2005,∴b=2005.
类型四:截距式直线方程
例4.设直线l的方程为(a+1)x+y+2―a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求l的方程;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
【解析】(1)令x=0,得y=a―2.令y=0,得.
∵l在两坐标轴上的截距相等,∴,解之,得a=2或a=0.
∴所求的直线l方程为3x+y=0或x+y+2=0.
(2)直线l的方程可化为y=―(a+1)x+a―2,∵l不过第二象限,
∴,∴a≤-1,∴a的取值范围为(-∞,-1].
举一反三:
【变式1】已知直线l经过点A(―5,2),且直线l在x轴的截距等于在y轴上的截距的2倍,求直线l的方程.
【解析】当直线过原点时,直线方程为:,即2x+5y=0;
当直线不过原点时,设直线的方程为:,
把点A(―5,2)代入可得,解得,
∴所求直线的方程为―x―2y=1,即x+2y+1=0,
∴直线l的方程为:2x+5y=0或x+2y+1=0
【变式2】求过点(4,―3)且在两坐标轴上截距的绝对值相等的直线的方程。
【解析】设直线在x轴、y轴上的截距分别为a、b。
(1)当a≠0,b≠0时,设的方程为。
∵点(4,-3)在直线上,∴。
若a=b,则a=b=1,直线方程为x+y=1。
若a=―b,则a=7,b=―7,此时直线方程为x―y=7。
(2)当a=b=0时,直线过原点,且过点(4,―3),
∴直线的方程为3x+4y=0。
综上知,所求直线方程为x+y―1=0或x―y―7=0或3x+4y=0。
类型五:中点坐标公式
例5.△ABC的三个顶点分别为A(0,4)、B(―2,6)、C(―8,0)
(1)求边AC和AB所在直线的方程
(2)求边AC上的中线BD所在的直线的方程.
【解析】(1)∵A(0,4),C(-8,0),∴直线AC的截距式方程得:,化简得x-2y+8=0
∵B(-2,6),A(0,4),∴由直线的两点式方程,得AB方程为,即x+y―4=0
综上所述,边AC所在直线的方程为x―2y+8=0,边AB所在直线的方程为x+y―4=0
(2)设点D(x,y),由线段的中点坐标公式,可得,
∴AC的中点D坐标为(―4,2)
再由直线的两点式方程,得BD所在直线的方程为,
化简得2x―y+10=0,即为所求边AC上的中线BD所在的直线的方程.
举一反三:
【变式1】三角形的顶点是A(-5,0),B(3,-3),C(0,2),求AC边上中线所在直线的方程.
【解析】线段的中点坐标为,所以AC边上中线所在直线的方程为:,
整理得:8x+11y+9=0
类型六:直线方程的综合应用
例6.已知△ABC的三个顶点坐标分别是A(-5,0),B(3,-3),C(0,2),分别求BC边上的高和中线所在的直线方程.
【解析】 设BC边上的高为AD,则BC⊥AD,
∴,∴,解得,
∴BC边上的高所在的直线方程是,即3x-5y+15=0.
设BC的中点是M,则,
∴BC边上的中线所在直线方程是,即x+13y+5=0.
∴BC边上的高所在的直线方程是3x-5y+15=0,BC边上的中线所在的直线方程为x+13y+5=0.
举一反三:
【变式1】下列四个命题中真命题是( )
(A)经过定点P0(x0,y0)的直线都可以用方程y-y0=k(x-x0)表示;
(B)经过任意两个不同点P1(x1,y1)、P2(x2,y2)的直线都可以用方程(y-y1)(x2-x1)=(x-x1)(y2-y1)表示;
(C)不经过原点的直线都可以用方程+=1表示;
(D)经过定点A(0,b)的直线都可以用方程y=kx+b表示.
【答案】(B)
【变式2】 已知倾斜角为45°的直线过点A(1,-2)和点B,B在第一象限,,求点B的坐标.
【解析】设B点坐标为,直线的方程为:,
因为B在直线上,且,所以,
解之得:或(舍去),所以B点坐标为(4,1)。