湘教版高中数学选择性必修第一册第2章平面解析几何初步2.1直线的斜率课件(共62张PPT)

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名称 湘教版高中数学选择性必修第一册第2章平面解析几何初步2.1直线的斜率课件(共62张PPT)
格式 ppt
文件大小 6.7MB
资源类型 试卷
版本资源 湘教版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-08-28 11:56:20

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文档简介

(共62张PPT)
湘教版2019高一数学(选修一) 第二章 平面解析几何初步
2.1 直线的斜率
学习目标
1.了解直线的斜率和倾斜角的概念.(重点)
2.理解直线倾斜角的唯一性及直线斜率的存在性.
3.了解斜率公式的推导过程,会应用斜率公式求直线的斜率.(重点)
情景导入
在平面中,我们如何才能确定一条直线?
两点可以确定一条直线.
在平面直角坐标系中,若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,图中过点P的直线有什么区别?
情景导入
我们可以发现直线的方向不同,
相对于x轴的倾斜程度也不同.
O
P
x
y
l
l
l
1.直线的倾斜角
新知探究
在平面直角坐标系中,点用坐标表示,直线则应该用直线上所有点的坐标共同满足的关系来表示.
为了用代数方法研究直线的几何性质,本节首先探索确定直线位置的几何要素,然后用代数语言把这些几何要素表示出来.
我们知道,在平面上两点确定一条直线,
一个已知点却不能确定一条直线.
如右图,过已知点 P可以画无数条直线.
这些直线的区别在哪里呢
容易发现,这些直线的方向不同,也就是倾斜程度不同.只要能想出办法刻画直线的倾斜程度,就可以用倾斜程度来刻画直线的方向.
O
P
l
l
当直线 l 与 x 轴相交时,我们把 x 轴正向绕交点逆时针旋转到与直线 l 向上方向首次重合所成的角 α 叫作直线 l 的倾斜角.
建立平面直角坐标系时,把 x 轴摆放在水平方向上,直线 l 偏离 x 轴所成的角 α 就可以刻画直线的倾斜程度.
如图(2),直线 l 的倾斜角是锐角;如图(4),直线 l 的倾斜角是钝角.
如图(3),当直线 l 与 x 轴垂直时,规定倾斜角 α = π/2 (直角);
如图(1),当直线 l 与 x 轴平行或重合时,规定倾斜角 α = 0.
因此,倾斜角的取值范围是 0 ≤ α < π.
p
o
y
x
(1)0°角
p
o
y
x
(2)锐角
p
o
y
x
(3)直角
y
p
o
x
(4)钝角
平面直角坐标系内的每一条直线都有一个确定的倾斜角α,
而且倾斜程度相同的直线,其倾斜角相等,倾斜程度不同的直线,其倾斜角不相等.
因此,我们可以用倾斜角α表示平面直角坐标系内一条直线的倾斜程度,以刻画直线的方向,再结合直线上的一个定点,就可以唯一确定这条直线了.
p
o
y
x
(1)0°角
p
o
y
x
(2)锐角
p
o
y
x
(3)直角
y
p
o
x
(4)钝角
1.(1)(多选)下列命题中,正确的是( )
A.任意一条直线都有唯一的倾斜角
B.一条直线的倾斜角可以为-30°
C.倾斜角为0°的直线有无数条
D.若直线的倾斜角为α,则sin α∈(0,1)
任意一条直线都有唯一的倾斜角,倾斜角不可能为负,倾斜角为0°的直线有无数条,它们都垂直于y轴,因此A正确,B错误,C正确.
D中,当α=0°时,sin α=0;当α=90°时,sin α=1,故D错误.
典例剖析
AC
(2)(多选)设直线l过坐标原点,它的倾斜角为α,如果将l绕坐标原点按逆时针方向旋转45°,得到直线l1,那么l1的倾斜角可能为( )
A.α+45° B.α-135°
C.135°-α D.α-45°
根据题意,画出图形,如图所示.
通过图象可知,
当0°≤α<135°时,l1的倾斜角为α+45°;
当135°≤α<180°时,l1的倾斜角为45°+α-180°=α-135°.
典例剖析
AB
方法归纳:
(1)直线的倾斜角主要根据定义来求,
其关键是根据题意画出图形,找准倾斜角,
有时要根据情况分类讨论.
(2)注意倾斜角的范围.
概念归纳
(1)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___________.
60°或120°
练一练
(2)如图,已知直线l1的倾斜角α1=15°,直线l1与l2的交点为A,直线l1和l2向上的方向所成的角为120°,则直线l2的倾斜角为_____.
135°
归纳总结
1.直线倾斜角的定义
当直线l与x轴相交时,我们把x轴正向绕交点_______旋转到与直线l向上方向首次重合所成的角α叫作直线l的倾斜角.
2.直线倾斜角的取值范围
倾斜角的取值范围是_________,当直线l与x轴平行或重合时,规定倾斜角α=____.
逆时针
0
0≤α<π
注意点:
(1)从运动变化的观点来看,当直线l与x轴相交时,直线l的倾斜角是由x轴绕直线l与x轴的交点按逆时针方向旋转到与直线l重合时所得到的最小正角.
(2)倾斜角从“形”的方面直观地体现了直线对x轴正向的倾斜程度.
(3)直线的倾斜角α的取值范围为0°≤α<180°.
归纳总结
2.直线的斜率
新知探究
在实际生活中,我们经常用“坡度”来描述一段道路相对于水平方向的倾斜程度.
如下图所示,沿着这条道路从A点前进到B点,设在水平方向向右前进的距离为AD,竖直方向上升的高度为DB
(如果是下降,则DB的值为负实数),则
水平距离:x2-x1
水平距离
y2-y1
坡度 k > 0表示这段道路是上坡.
k = 0表示是平路,
k < 0表示是下坡,
| k |越大说明坡越陡.
水平距离:x2-x1
水平距离
y2-y1
直线的斜率:
一条直线的倾斜角 α( )的正切值 k 称为这条直线的斜率,
即 k =tan α .
例如,当直线的倾斜角 时,斜率 ;
当直线的倾斜角 时,斜率 ;
倾斜角 的直线没有斜率.
倾斜角 的直线都有斜率.倾斜角不同,直线的斜率也不同.
因此,可以用斜率来表示直线的倾斜程度.
下面,我们来探索如何由直线上两点的坐标计算直线的斜率.
设直线l不垂直于x 轴.
已知直线l上任意两个不同点A(x1,y1),B (x2,y2),求直线 l 的斜率.
设直线l 的倾斜角为 α .
如图 ,从原点O出发作有向线段 OP 表示向量
AB = (x2-x1,y2-y1),
则OP 与直线 l 平行或位于直线 l 上,
有相同的倾斜角,即∠xOP = α.
上式即为经过两个不同点A(x1,y1),B (x2,y2),(x1≠x2)的直线的斜率公式.
由OP =AB = (x2-x1,y2-y1),得
斜率公式
概念归纳
例 1 如图,已知三点A(2,1),B(5,2),C(4,3).
(1)求直线AB,BC,CA的斜率;
课本例题
例 1 如图,已知三点A(2,1),B(5,2),C(4,3).
(2)求直线BC,CA的倾斜角.
设直线BC的倾斜角为α.
设直线CA的倾斜角为β.
例 2 在平面直角坐标系中,画出经过点A(2,0),且斜率分别为 2 与-2的直线 l1,l2.
分析:要画出过点A(2,0)且斜率为 2(或-2)的直线,只需再确定直线
上异于点 A 的另一个点的位置(即坐标).
解:设直线 l1 上另一点 B的坐标为(x1,y1),
根据斜率公式有
即y1=2(x1-2).不妨取x1=0,则y1=-4,
于是得点B的坐标为(0,-4)
过点A(2,0)及点B(0,-4)作直线即为l1,如图.
例 2 在平面直角坐标系中,画出经过点A(2,0),且斜率分别为 2 与-2的直线 l1,l2.
同样地,设直线 l2 上另一点C的坐标为(x2,y2),
根据斜率公式有
即y2=-2(x2-2).不妨取x2=0,则y2=4,
于是得点C的坐标为(0,4)
过点A(2,0)及点C(0,4)作直线即为l2,如图.
例 3 设一次函数y=kx+b的图象为直线l,求l的斜率.
任取x1≠x2,则A(x1,kx1+b),B(x2,kx2+b)是直线l上两个不同的点.
课本例题
如图,对照一次函数,y = kx+b的图象,可以得到∶
当斜率k >0,倾斜角α是锐角,直线从左到右上升,
因变量增量 y2-y1 与自变量增量x2-x1同号,一次函数是增函数.
当斜率k < 0,倾斜角α是钝角,直线从左到右下降,
因变量增量 y2-y1与自变量增量x2-x1异号,一次函数是减函数.
2.(1)经过下列两点的直线的斜率是否存在?
如果存在,求其斜率,并确定直线的倾斜角.
①A(2,3),B(4,5);
则直线AB的倾斜角α满足tan α=1,
又0°≤α<180°,
所以倾斜角α=45°.
典例剖析
则直线CD的倾斜角α满足tan α=-1,
又0°≤α<180°,
所以倾斜角α=135°.
2.(1)经过下列两点的直线的斜率是否存在?
如果存在,求其斜率,并确定直线的倾斜角.
②C(-2,3),D(2,-1);
2.(1)经过下列两点的直线的斜率是否存在?
如果存在,求其斜率,并确定直线的倾斜角.
③P(-3,1),Q(-3,10).
不存在.因为xP=xQ=-3,
所以直线PQ的斜率不存在,倾斜角α=90°.
(2)求经过两点A(a,2),B(3,6)的直线的斜率.
当a=3时,直线的斜率不存在;
概念归纳
求直线的斜率的两种方法
(1)利用定义:已知直线的倾斜角为α,且α≠90°,则k=tan α.
(1)若直线的倾斜角为120°,则直线的斜率为_______.
(2)若过点P(-2,m),Q(m,4)的直线的斜率为1,则m的值为_____.
1
练一练
1.斜率的定义
tan α
2.斜率公式
经过两个不同点A(x1,y1),B(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率公式为k=______.
归纳总结
注意点:
(1)当x1=x2时,直线的斜率不存在,倾斜角为90°.
(2)斜率公式中k的值与P1,P2两点在该直线上的位置无关.
(3)斜率公式中两纵坐标和两横坐标在公式中的顺序可以同时调换.
(4)若直线与x轴平行或重合,则k=0.
归纳总结
3.倾斜角和斜率的应用
新知探究
解:(方法二)因为
即kAB = kAC,
所以A,B,C三点共线.
判断A(-2,3),B(3,2),C(8,1)三点是否共线.
解:(方法一)可用向量是否共线进行判断.
随着倾斜角大小变化,斜率如何变化?
我们先来观察当倾斜角取到这些特殊角的斜率:
斜率是关于倾斜角的正切函数(k = tanα)
k
a
O
当倾斜角α为零时,斜率k = 0;
当倾斜角α为锐角时,斜率k > 0,且斜率随着倾斜角的增大而增大;
当倾斜角α为钝角时,斜率k < 0,且斜率随着倾斜角的增大而增大.
角度 1 三点共线问题
典例剖析
由于A,B,C三点所在直线不可能垂直于x轴,因此可设直线AB,BC的斜率分别为kAB,kBC,
∵点A,B,C在同一条直线上,∴kAB=kBC.
4.已知两点A(-3,4),B(3,2),过点P(1,0)的直线l与线段AB有公共点.
(1)求直线l的斜率k的取值范围;
要使直线l与线段AB有公共点,则直线l的斜率k的取值范围是(-∞,-1]∪[1,+∞).
角度 2 求取值范围问题
典例剖析
(2)求直线l的倾斜角α的取值范围.
由题意可知直线l的倾斜角介于直线PB与PA的倾斜角之间,
又PB的倾斜角是45°,PA的倾斜角是135°,
所以α的取值范围是45°≤α≤135°.
(1)用斜率公式解决三点共线问题时,首先要估测三点中是否任意两点的连线垂直于x轴.
当任意两点的连线垂直于x轴,且过同一点时,三点共线.
否则,直线的斜率存在,只要证明过同一点的两直线的斜率相等即可.
(2)①由倾斜角(或范围)求斜率(或范围)利用定义式k=tan α(α≠90°)解决.
②涉及直线与线段有交点问题常数形结合并利用公式求解.
概念归纳
3.已知A(3,3),B(-4,2),C(0,-2).
(1)求直线AB和AC的斜率;
练一练
(2)当点D在线段BC(包括端点)上移动时,求直线AD的斜率的变化范围.
设直线的倾斜角为α,斜率为k.
α的大小 0° 0°<α<90° 90° 90°<α<180°
k的范围 k=0 _____ 不存在 _____
k的增减性 随α的增大而_____ 随α的增大而_____
k>0
k<0
增大
增大
归纳总结
随堂练
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.若α是直线l的倾斜角,则0°≤α<180°
B.若k是直线的斜率,则k∈R
C.任意一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率
D.任意一条直线都有斜率,但不一定有倾斜角
2.若经过A(m,3),B(1,2)两点的直线的倾斜角为45°,则m等于( )
A.2     B.1     C.-1     D.-2
ABC
A
3.已知A(-1,-2),B(2,1),C(x,2)三点共线,则x=____,
直线AB的倾斜角为____.
3
随堂练
4.经过A(m,3),B(1,2)两点的直线的倾斜角α的取值范围
是_____________.(其中m≥1)
0°<α≤90°
错因分析
易错辨析 忽略直线的斜率不存在致误
例4 已知直线l经过两点A(2,-1),B(t,4),则直线l的斜率为______________.
错因分析
出错原因:
漏掉了t=2的情况.
纠错心得:
在利用斜率公式求直线的斜率时,
一定要注意两点横坐标相等的情况.
分层练习-基础
1.直线x=1的倾斜角是( )
A.0° B.45°
C.90° D.不存在
2.下面选项中,两点确定的直线的斜率不存在的是( )
A.(4,2)与(-4,1)
B.(0,3)与(3,0)
C.(3,-1)与(2,-1)
D.(-2,2)与(-2,5)
C
D
3.(多选)已知直线斜率的绝对值为 ,则直线的倾斜角可以为( )
A.30° B.60°
C.120° D.150°
分层练习-基础
4.已知点 则直线AB的倾斜角θ是( )
A.60° B.30°
C.120° D.150°
BC
B
分层练习-基础
6.如图,若直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,则( )
A.k1<k3<k2 B.k3<k1<k2
C.k1<k2<k3 D.k3<k2<k1
C
A
7.斜率为2的直线过(3,5),(a,7),(-1,b)三点,则a+b=____.
1
分层练习-基础
8.已知点A(2,-1),若在坐标轴上存在一点P,使直线PA的倾斜角为45°,则点P的坐标为_______________.
(3,0)或(0,-3)
9.已知直线l经过两点A(-1,m),B(m,1),问:当m取何值时:
(1)直线l与x轴平行?
(1)若直线l与x轴平行,
∴m=1.
分层练习-基础
(2)直线l与y轴平行?
(2)若直线l与y轴平行,
则直线l的斜率不存在,
∴m=-1.
9.已知直线l经过两点A(-1,m),B(m,1),问:当m取何值时:
(3)直线的倾斜角为45°?
(4)直线的倾斜角为锐角?
(3)由题意可知,直线l的斜率k=1,
(4)由题意可知,直线l的斜率k>0,
解得-1分层练习-基础
10.如图所示,菱形OBCD的顶点O与坐标原点重合,OB边在x轴的正半轴上,已知∠BOD=60°,求菱形OBCD各边和两条对角线所在直线的倾斜角和斜率.
分层练习-基础
在菱形OBCD中,OD∥BC,∠BOD=60°,
所以直线OD,BC的倾斜角相等,都为60°,
因为CD∥OB,且OB在x轴上,
所以直线OB,CD的倾斜角相等,都为0°,
所以kOB=kCD=0,
由菱形的性质,知∠COB=30°,∠OBD=60°,
所以直线OC,BD的倾斜角分别为30°,120°,
11.直线l过点A(1,2),且不过第四象限,则直线l的斜率的取值范围
是( )
分层练习-巩固
12.已知点A(2,3),B(-3,-2),若直线l过点P(1,1),且与线段AB始终没有交点,则直线l的斜率k的取值范围是( )
A
A
分层练习-巩固
13.若经过点A(1-t,1+t)和点B(3,2t)的直线的倾斜角为钝角,则实数t的取值范围是________.
(-2,1)
14.若A(2,2),B(a,0),C(0,b)(ab≠0)三点共线,则 =_____.
分层练习-拓展
B
16.(1)已知一条光线从点A(-1,3)射向x轴,经过x轴上的点P反射后通过点B(3,1),求点P的坐标;
设P(x,0),直线PA,PB的斜率分别为kPA,kPB,
由题意可知,kPA=-kPB,
解得x=2,即P(2,0).
分层练习-拓展
(2)已知一条光线从点A(2,1)射到y轴上的点Q,经y轴反射后过点B(4,3),求点Q的坐标及入射光线的斜率.
设Q(0,y),直线QA,QB的斜率分别为kQA,kQB,
分层练习-拓展
课堂小结
1.知识清单:
(1)直线的倾斜角及其范围.
(2)直线斜率的定义和斜率公式.
2.方法归纳:数形结合法.
3.常见误区:忽视倾斜角范围,图形理解不清.
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