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复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新” 打通应考之“脉”
第1章 直线与方程
1.2.3 直线的一般式方程
1.2 直线的方程
学习任务 核心素养
1.掌握直线的一般式方程.(重点) 2.理解关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)都表示直线.(重点、难点) 3.会进行直线方程的五种形式之间的转化.(难点、易混点) 通过学习直线方程的五种形式的相互转化,提升逻辑推理、直观想象和数学运算的数学素养.
初中我们学习过二元一次方程,它的具体形式是Ax+By+C=0.前面我们又学习了直线方程的点斜式:y-y0=k(x-x0)、斜截式:y=kx+b、两点式:=和截距式:=1.它们都可以化成为二元一次方程的形式,同时在一定条件下,这种形式也可以转化为斜截式和截距式,我们把Ax+By+C=0(A,B不同时为零)叫作直线的一般式方程,下面进入今天的学习.
必备知识·情境导学探新知
知识点 直线的一般式方程
(1)定义:方程Ax+By+C=0(A,B不全为0)叫作直线的一般式方程,简称一般式.
(2)适用范围:平面直角坐标系中,任何一条直线都可用一般式表示.
(3)系数的几何意义:
①当B≠0时,则-=k(斜率),-=b(y轴上的截距);
②当B=0,A≠0时,则-=a(x轴上的截距),此时不存在斜率.
思考当A=0或B=0或C=0时,方程Ax+By+C=0分别表示什么样的直线?
[提示] (1)若A=0,则y=-,表示与y轴垂直的一条直线.
(2)若B=0,则x=-,表示与x轴垂直的一条直线.
(3)若C=0,则Ax+By=0,表示过原点的一条直线.
体验1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)直线的一般式方程可以表示平面内任意一条直线. ( )
(2)直线的其他形式的方程都可化为一般式. ( )
(3)关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)一定表示直线. ( )
√
√
√
体验2.已知直线2x+ay+b=0在x轴、y轴上的截距分别为-1,2,则a,b的值分别为( )
A.-1,2 B.-2,2
C.2,-2 D.-2,-2
√
A [y=0时,x=-=-1,解得b=2,当x=0时,y=-=-=2,
解得a=-1.]
体验3.直线3x-y+1=0的倾斜角为________.
60° [把3x-y+1=0化成斜截式得y=x+,∴k=,倾斜角为60°.]
60°
类型1 直线的一般式方程与其他形式的互化
【例1】 【链接教材P17例5】
(1)已知直线l的一般式方程为2x-3y+6=0,请把一般式方程写成为斜截式和截距式方程,并指出斜率和它在坐标轴上的截距.
关键能力·合作探究释疑难
(2)根据下列各条件写出直线的方程,并且化成一般式.
①斜率是-,经过点A(8,-2);
②经过点B(4,2),平行于x轴;
③在x轴和y轴上的截距分别是,-3;
④经过两点P1(3,-2),P2(5,-4).
[解] (1)由l的一般式方程2x-3y+6=0得斜截式方程为y=x+2.
截距式方程为=1.由此可知,直线l的斜率为,在x轴、y轴上的截距分别为-3,2.
(2)①由点斜式得y-(-2)=-(x-8),即x+2y-4=0.
②由斜截式得y=2,即y-2=0.
③由截距式得=1,即2x-y-3=0.
④由两点式得=,即x+y-1=0.
【教材原题·P17例5】
求直线l:3x+5y-15=0的斜率以及它在x轴、y轴上的截距,并作图.
[解] 将直线l的方程3x+5y-15=0写成y=-x+3,因此,直线l的斜率为k=-.
在方程3x+5y-15=0中,当x=0时,y=3;当y=0时,x=5.所以,直线l在y轴上的截距为3,在x轴上的截距为5.过两点(5,0),(0,3)作直线,就得到直线l(图1-2-5).
反思领悟 1.求直线的一般式方程的方法
2.由直线的一般式方程转化为四种特殊形式时,一定要注意其运用的前提条件.
[跟进训练]
1.根据下列条件分别写出直线的方程,并化为一般式方程.
(1)斜率是且经过点A(5,3);
(2)经过A(-1,5),B(2,-1)两点;
(3)在x,y轴上的截距分别是-3,-1.
[解] (1)由点斜式方程可知,所求直线方程为y-3=(x-5),化为一般式方程为x-y+3-5=0.
(2)由两点式方程可知,所求直线方程为=,化为一般式方程为2x+y-3=0.
(3)由截距式方程可得,所求直线方程为=1,化为一般式方程为x+3y+3=0.
类型2 直线过定点问题
【例2】 求直线l:(m-1)x-y+2m+1=0所过的定点的坐标.
[解] 法一:直线l的方程可化为y-3=(m-1)(x+2),由直线的点斜式方程可知直线l过定点(-2,3).
法二:直线l的方程可化为m(x+2)-(x+y-1)=0.令
解得∴直线l过定点(-2,3).
反思领悟 直线恒过定点的求解策略
(1)将方程化为点斜式,求得定点的坐标;
(2)将方程变形,把x,y看作参数的系数,因为此式子对于任意的参数的值都成立,故需系数为零,解方程组可得x,y的值,即为直线过的定点.
[跟进训练]
2.不论m为何值,直线3x+2y-12=0过定点( )
A. B.
C. D.
√
C [整理直线方程3x+2y-12=0,得m=0,故直线3x+2y-12=0过3x+2y
=0与3x-2y+12=0的交点,联立方程解得x=
-2,y=3,故直线3x+2y-12=0过定点.]
类型3 直线一般式方程的应用
【例3】 【链接教材P18例6】
已知直线l:5ax-5y-a+3=0.
(1)求证:不论a为何值,直线l总经过第一象限;
(2)为使直线l不经过第二象限,求a的取值范围.
1.直线l:5ax-5y-a+3=0是否过定点?
[提示] 过定点.
2.若直线y=kx+b(k≠0)不经过第二象限,k,b应满足什么条件?
[提示] 若直线y=kx+b(k≠0)不经过第二象限,则应满足k>0且b0.
[解] (1)证明:法一:将直线l的方程整理为y-=a,∴直线l的斜率为a,且过定点A,而点A在第一象限内,故不论a为何值,l恒过第一象限.
法二:直线l的方程可化为(5x-1)a-(5y-3)=0.∵上式对任意的a
总成立,∴必有即即l过定点A.而点A在第一象限内,故不论a为何值,l恒过第一象限.
(2)直线OA的斜率为k==3.如图所示,要使l不经过第二象限,
需斜率akOA=3,∴a3.
[母题探究]
1.(变条件,变结论)本例中若直线在y轴的截距为2,求a的值.这时直线的一般式方程是什么?
[解] 把方程5ax-5y-a+3=0化成斜截式方程为y=ax+.由条件可知=2,解得a=-7,这时直线方程的一般式为7x+y-2=0.
2.(变条件,变结论)若直线l:5ax-5y-a+3=0的倾斜角为直线x-y+3=0的倾斜角的2倍,求直线l的方程.
[解] 设直线x-y+3=0的倾斜角为α,由k=tan α知,α=60°,所以直线l的倾斜角为120°,斜率k=tan 120°=-.又斜率k=a,所以a=-,所以直线方程为5x+5y-3-=0.
【教材原题·P18例6】
设m为实数,若直线l的方程为x+my-2m+6=0,根据下列条件分别确定m的值:
(1)直线l在x轴上的截距是-3;
(2)直线l的斜率是1.
[解] (1)令y=0,得x=2m-6.由题意知2m-6=-3,解得m=.
(2)因为直线l的斜率存在,所以m≠0,于是直线l的方程化为y=-x+.由题意知-=1,解得m=-1.
反思领悟 已知含参的直线的一般式方程求参数的值(范围)的步骤
1.如果ax+by+c=0表示的直线是y轴,则系数a,b,c满足条件
( )
A.bc=0 B.a≠0
C.bc=0且a≠0 D.a≠0且b=c=0
学习效果·课堂评估夯基础
√
D [y轴方程表示为x=0,所以a,b,c满足条件为b=c=0,a≠0.]
2.直线x-y-1=0与坐标轴所围成的三角形的面积为( )
A. B.2
C.1 D.
√
D [由题意得直线与坐标轴交点为(1,0),(0,-1),故三角形面积为.]
3.斜率为2,且经过点P(1,3)的直线的一般式方程为_____________.
2x-y+1=0 [由点斜式得y-3=2(x-1),整理得2x-y+1=0.]
2x-y+1=0
4.(教材P19练习T3(1)改编)若直线l:ax+y-2=0在x轴和y轴上的截距相等,则a=________.
1 [由题意知a≠0,当x=0时,y=2;当y=0时,x=,因为2=,所以a=1.]
1
5.若方程(m2-3m+2)x+(m-2)y-2m+5=0表示直线.
(1)求实数m的取值范围;
(2)若该直线的斜率k=1,求实数m的值.
[解] (1)由题意知m-2≠0,且m2-3m+2≠0,解得m≠2.
(2)由=1,m≠2,得m=0.
回顾本节内容,自我完成以下问题:
1.如何把直线的一般式方程化为斜截式与截距式?
[提示]
一般式 斜截式 截距式
Ax+By+C=0(A,B不同时为0) y=-x-(B≠0)
2.平面直角坐标系中任何一条直线都可以用关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A、B不同时为零)来表示吗?
[提示] 可以.
3.任何关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A、B不同时为零)都可以表示平面直角坐标系中的一条直线吗?
[提示] 可以.
方向向量与直线的参数方程
除了直线的点斜式、斜截式、两点式、截距式、一般式方程,还有一种形式的直线方程与向量有紧密的联系,它由一个定点和这条直线的方向向量唯一确定,与直线的点斜式方程本质上是一致的.
阅读材料·拓展数学大视野
如图,设直线l经过点P0(x0,y0),v=(m,n)是它的一个方向向量,P(x,y)是直线l上的任意一点,则向量与v共线.根据向量共线的充要条件,存在唯一的实数t,使=tv,即(x-x0,y-y0)=t(m,n),
所以 ①
在①中,实数t是对应点P的参变数,简称参数.由上可知,对于直线l上的任意一点P(x,y),存在唯一实数t使①成立;反之,对于参数t的每一个确定的值,由①可以确定直线l上的一个点P(x,y).我们把①称为直线的参数方程.
从运动学角度看,=tv(t>0)可以看成质点P从点P0出发,以速度v=(m,n)作匀速直线运动,经过时间t后的位移,因此,质点P的运动轨迹是射线P0M.类似地,你能刻画射线P0N吗?由以上讨论,你能说说方程①的运动学意义吗?
如果直线l与坐标轴不垂直,那么mn≠0,由①可得
=t,=t,
消去参数t,得
=,
即y-y0=(x-x0),
这样就得到直线l的点斜式方程.
从另外一个角度思考,因为直线l经过点P0(x0,y0),且它的一个方向向量为v=(m,n),所以直线l的斜率k=,所以直线l的方程为
y-y0=(x-x0).
想一想,在直线的参数方程中,(m,n)的几何意义是什么?
章末综合测评(一) 动量守恒定律
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√
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一、选择题
1.直线x+y+1=0的倾斜角为( )
A. B.
C. D.
课时分层作业(四) 直线的一般式方程
D [直线x+y+1=0的斜率k=-,所以直线的倾斜角为.]
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2.将直线=1化成一般式方程为( )
A.y=-x+4
B.y=-(x-3)
C.4x+3y-12=0
D.4x+3y=12
C [直线=1化成一般式方程为4x+3y-12=0.]
3.下列直线中,斜率为-,且不经过第一象限的是( )
A.3x+4y+7=0 B.4x+3y+7=0
C.4x+3y-42=0 D.3x+4y-42=0
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B [将一般式化为斜截式,斜率为-的有B,C两项.又y=-x+14过点(0,14),即该直线过第一象限,所以只有B项正确.]
√
4.如果A·B>0且B·C<0,那么直线Ax+By+C=0不经过( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
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C [由A·B>0且B·C<0,可得直线Ax+By+C=0的斜率为-<0,直线在y轴上的截距->0,故直线不经过第三象限,故选C.]
√
5.一条光线从点A处射到点B(0,1)后被y轴反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A.y=2x+1 B.y=-2x+1
C.y=x- D.y=-x-
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B [由光的反射定律可得,点A关于y轴的对称点M在反射光线所在的直线上.再由点B(0,1)也在反射光线所在的直线
上,由两点式可求得反射光线所在的直线方程为=,即y=
-2x+1.]
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二、填空题
6.已知直线mx-2y-3m=0(m≠0)在x轴上的截距是它在y轴上截距
的4倍,则m=________.
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- [直线方程可化为=1,所以-×4=3,解得m=-.]
-
7.已知直线l的斜率是直线2x-3y+12=0的斜率的,l在y轴上的截距是直线2x-3y+12=0在y轴上的截距的2倍,则直线l的方程为______________.
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x-3y+24=0 [由2x-3y+12=0知,斜率为,在y轴上截距为
4.根据题意,直线l的斜率为,在y轴上截距为8,所以直线l的方程为x-3y+24=0.]
x-3y+24=0
8.已知直线l的倾斜角为α,sin α=,且这条直线l经过点P(3,5),则直线l的一般式方程为________________________________.
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3x-4y+11=0或3x+4y-29=0
3x-4y+11=0或3x+4y-29=0 [因为sin α=,所以cos α=±=±,所以直线l的斜率为k=tanα=±,又因为直线l经过点P(3,5),所以直线l的方程为y-5=(x-3)或y-5=-(x-3),所以直线l的一般式方程为3x-4y+11=0或3x+4y-29=0.]
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三、解答题
9.直线l过点(1,2)和第一、二、四象限,若直线l的横截距与纵截距之和为6,求直线l的方程.
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[解] 设直线l的横截距为a,由题意可得纵截距为6-a,所以直线l的方程为=1,因为点(1,2)在直线l上,所以=1,解得a=2或a=3.当a=2时,直线的方程为2x+y-4=0,直线经过第一、二、四象限;当a=3时,直线的方程为x+y-3=0,直线经过第一、二、四象限.综上所述,所求直线方程为2x+y-4=0或x+y-3=0.
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10.(源自北师大版教材)已知直线l的方程为mx+(m-1)y+1=0,m∈R.
(1)若直线l在x轴上的截距为-2,求m的值;
(2)若直线l与y轴垂直,求m的值;
(3)若直线l的倾斜角为,求m的值.
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[解] (1)由已知,可得直线l与x轴交于点(-2,0),所以-2m+(m-1)·0+1=0,解得m=.故m的值为.
(2)因为直线l与y轴垂直,所以直线l的斜率为0.所以直线l的方程可化为斜截式y=x-.由=0,可得m=0.故m的值为0.
(3)由(2)可知直线l的斜率为,又倾斜角为,所以由斜率与倾斜角的关系可得=tan ,即=1.解得m=.故m的值为.
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11.(多选题)关于直线l:x-y-1=0,下列说法正确的有( )
A.过点(,-2)
B.斜率为
C.倾斜角为60°
D.在y轴上的截距为1
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√
BC [对于A,将(,-2)代入直线l:x-y-1=0,可知不满足方程,故A不正确;
对于B,由x-y-1=0,可得y=x-1,所以k=,故B正确;
对于C,由k=,即tan α=,可得直线的倾斜角为60°,故C正确;
对于D,由x-y-1=0,可得y=x-1,直线在y轴上的截距为-1,故D不正确.]
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12.(多选题)直线l:mx+(2m-1)y-6=0与两坐标轴所围成的三角形的面积为3,则m的值可以为( )
A.2 B.-
C.3 D.-2
√
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AB [在mx+(2m-1)y-6=0中令x=0,得y=,令y=0,得x=,即与坐标轴的交点分别为,,根据题意,=3,解得m=2或m=-.]
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13.直线l1:(2m2-5m+2)x-(m2-4)y+5=0的斜率与直线l2:x-y+3=0的斜率相同,则m=________.
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3 [易知m≠±2.直线l1的斜率为,直线l2的斜率为1,则
=1,即2m2-5m+2=m2-4,即m2-5m+6=0,所以m=
3.]
3
14.已知直线Ax+By+C=0的斜率为5,且A-2B+3C=0,则直线的方程是________________.
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15x-3y-7=0 [因为直线Ax+By+C=0的斜率为5,所以B≠0,且-=5,即A=-5B,又A-2B+3C=0,所以-5B-2B+3C=0,即C=B.此时直线的方程化为-5Bx+By+B=0.即-5x+y+=0,故所求直线的方程为15x-3y-7=0.]
15x-3y-7=0
15.一河流同侧有两个村庄A,B,两村庄计划在河上共建一水电站供两村使用,已知A,B两村到河边的垂直距离分别为300 m和700 m,且两村相距500 m,问:水电站建于何处送电到两村的电线用料最省?
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[解] 如图,以河流所在直线为x轴,y轴通过点A,建立直角坐标系,
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则点A(0,300),B(x,700),设B点在y轴上的射影为H,则x=|BH|==300,故点B(300,700),设点A关于x轴的对称点A′(0,
-300),则直线A′B的斜率k=,直线A′B的方程为y=x-300.令y=0得x=90,得点P(90,0),故水电站建在河边P(90,0)处电线用料最省.
谢 谢!