✅ 操作成功!

直线的斜率公式

发布时间:2023-06-04 作者:admin 来源:文学

直线的斜率公式

直线的斜率公式

-中韩关系现状

2023年2月16日发(作者:苯乙腈)

第1讲直线的倾斜角与斜率及直线方程

★知识梳理★

1、直线的倾斜角与斜率:

对于一条与x轴相交的直线,把x轴所在直线绕着它与直线的交点按照逆时针方向旋转

到和直线重合时,所转过的最小正角叫倾斜角;倾斜角的取值范围是[00,1800)

直线的倾斜角α与斜率k的关系:当α090时,k与α的关系是tank;α090

时,直线斜率不存在;

经过两点P1(x1,y1)P2(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率公式是

12

12

xx

yy

k

;

三点CBA,,共线的充要条件是

ACAB

kk

2.直线方程的五种形式:

点斜式方程是yykxx

00

;不能表示的直线为垂直于x轴的直线

斜截式方程为bkxy;不能表示的直线为垂直于x轴的直线

两点式方程为

12

1

12

1

xx

xx

yy

yy

;不能表示的直线为垂直于坐标轴的直线

截距式方程为

1

b

y

a

x

;不能表示的直线为垂直于坐标轴的直线和过原点的直线.

一般式方程为0cbyax.

3.几种特殊直线的方程:

①过点),(baP垂直于x轴的直线方程为x=a;过),(baP垂直于y轴的直线方程为y=b

②已知直线的纵截距为

b

,可设其方程为bkxy;

③已知直线的横截距为a,可设其方程为

amyx

;

④过原点的直线且斜率是k的直线方程为y=kx

★重难点突破★

重点:理解倾斜角与斜率的对应关系,熟练利用五种形式求直线方程

难点:在求直线方程时,条件的转化和设而不求的运用

重难点:结合图形,把已知条件转化为确定直线位置的要素,从而顺利求出直线方程

(1)倾斜角与斜率的对应关系

涉及这类问题的题型一般有:(1)已知倾斜角(或范围)求斜率(范围)(2)已知斜率(或

范围)求倾斜角(或范围),如:

问题1:直线02

3

tanyx

的倾斜角是

A.

3

B.

6

C.

3

2

D.

3

点拨:转化为:已知),0[,

3

tantan

,求,答案:C

问题2:求直线023cosyx的倾斜角的取值范围

点拨:要从tank

和正切函数的单调性来理解倾斜角与斜率的对应关系,

①当)

2

,0[

时,),0[k,k随的增大而增大;

②当

),

2

(

时,)0,(k,k随的增大而增大.

本题可先求出斜率的取值范围,再利用倾斜角与斜率的对应关系,求出倾斜角的取值范围.

3

cos

3

k,故:

33

33

k

3

0

3

k时,直线的倾斜角α满足:0

6



3

0

3

k

时,直线的倾斜角α满足

5

6



所以,直线的倾斜角的范围:0

6

和

5

6



(2)利用直线方程的几何特征确定直线的位置

问题3:已知函数)10(,)(aaaxfx且,当1)(0xfx时,,方程

a

axy

1

表

示的直线是

点拨:这是直线方程中的参数的几何意义问题,可先确定直线的斜率和截距的范围,再确定直

线的位置,由已知可得)1,0(a,从而斜率)1,0(k,截距

1b

,故选C

(3)选择恰当的形式求直线方程

问题4:过点)2,1(P的直线分别交x轴、

y

轴的负半轴于BA,两点,当||||PBPA最小

时,求直线

l

的方程。

x

y

A

O

x

y

B

O

y

x

D

O

y

O

x

C

y

x

O

M

Q

P

点拨:设直线方程要从条件和结论两方面考虑,为更好表示||||PBPA,本题用点斜式设出

方程最简便。

解:设直线

l

的方程为

)1(2xky,2,0kyx得,1

2

,0

k

xy得,)2,0(),0,1

2

(kB

k

A,

48

4

414

4

||||

2

22

2



k

kk

k

PBPA,当且仅当2

2

1

k

k

,即k=±1时

等号成立,但k<0,故直线

l

的方程为:x+y+3=0;

(4)设直线方程时要考虑是否会有丢解的情况,如:

问题5:求过点)4,3(P,且在

y

轴上的截距是在x轴上的截距的2倍的直线方程。

点拨:设直线方程都要考虑是否丢解的问题,本题用截距式设直线方程容易漏掉过原点的直

线,应警惕。

解:当直线过原点时,方程为

xy

3

4

;当直线不经过原点时,设方程为1

2



a

y

a

x

,把)4,3(P

代入得

5a

,102yx

综上,所求方程为

xy

3

4

或102yx

★热点考点题型探析★

考点1直线的倾斜角和斜率

题型1:已知倾斜角(或范围)求斜率(或范围)或已知斜率(或范围)求倾斜角(或范围)

[例1]已知经过),12,(),2,(mmBmA的直线的倾斜角为,且oo13545,试求实

数m的取值范围。

【解题思路】由倾斜角的范围得出斜率

k

的范围,从而求出参数m的取值范围.

【解析】01113545mkkoo或或,

1

2

32

m

m

01

2

32



m

m

m

,解得:

00

4

3

0mmm或或

m的取值范围是)

4

3

,(

【名师指引】根据正切函数在),0[上的单调性,要分

)90,45(00;090

)135,90(00三种情况讨论,特别注意090时容易遗漏.

题型2:动直线与线段(曲线段、区域)相交

[例2]已知直线l:y=kx-2和两点P(1,2)、Q(-4,1),若l与线段PQ相交,

求k的取值范围;

【解题思路】用运动的观点,结合图形得出倾斜角的范围,从而得

D

C

OB

A

x

出斜率取值范围

[解析]由直线方程y=kx-2可知直线过定点(0,-2),

∴要使直线l与线段PQ有交点,则k的取值范围

是k≥4和k≤-3/4

【名师指引】(1)用“运动的观点”是解决这类问题的根本方法,注意“两条直线相交”和

“直线与线段相交”的区别(2)在观察动直线在运动过程中,要特别注意倾斜角是否含有090

角,若含有,则斜率的范围是),[],(

21

kk,若不含有,则斜率的范围是],[

21

kk(

21

,kk

分别为线段端点与直线所过定点连线的斜率)

【新题导练】

1.下列多组点中,三点共线的是()

A.(1,4),(-1,2),(3,5)B.(-2,-5),(7,6),(-5,3)

C.(1,0),(0,-

3

1

),(7,2)D.(0,0),(2,4),(-1,3)

【解析】C.由KAB=KBC可得

2.(广东省四校联合体2007-2008学年度联合考试)若函数f(x)=log2(x+1)且a>b>c>

0,则

a

af)(

b

bf)(

c

cf)(

的大小关系是

A、

a

af)(

b

bf)(

c

cf)(

B、

c

cf)(

b

bf)(

a

af)(

C、

b

bf)(

a

af)(

c

cf)(

D、

a

af)(

c

cf)(

b

bf)(

【解析】B

a

af)(

b

bf)(

c

cf)(

分别看作函数f(x)=log2(x+1)图像上的点))(,()),(,()),(,(bfcbfbafa

与原点连线的斜率,对照草图可得答案

3.(华南师大附中2009届高三综合测试(一))已知直线

34

43

xt

yt





(t为参数),则下

列说法错误的是()

A.直线的倾斜角为

3

arctan

4

B.直线必经过点

11

(1,)

2

C.直线不经过第二象限D.当t=1时,直线上对应点到点(1,2)的距离为32

【解析】D.将直线方程化为02543yx,直线的斜率为

4

3

,直线的倾斜角为

3

arctan

4

将点

11

(1,)

2

代入,满足方程,斜率为正,截距为负,直线不经过第二象限

2(2)

4

10MP

k





1(2)3

(4)04MQ

k







4.若

A

为不等式组

0

0

2

x

y

yx



表示的平面区域,则当a从-2

连续变化到1时,动直线

xya

扫过

A

中的那部分区域的面积为

[解析]如图,当a从-2连续变化到1时,动直线

xya

扫过

A

中的那部分(四边形OBCD)

区域的面积与区域A(

ABO

)的面积之比为

8

7

,而区域A的面积为2,故所求的面积为

7

4

5.在平面直角坐标系中,点

ABC,,

的坐标分别为

(01)(42)(26),,,,,

.如果()Pxy,是

ABC△

围成的区域(含边界)上的点,则

1x

y

的取值范围是

[解析]:把

1x

y

看作区域上的点与点(-1,0)连线的斜率,结合图形可得结果为

]2,

5

2

[

6.已知点A(-2,3),B(3,2),P(0,-2),过P点的直线

与线段AB有公共点,求直线

的斜率k的变化范围;

[解析]

2

5



PA

k,

3

4

PB

k,画出图形,数形结合可得结果

k

54

(,][,)

23



考点2求直线方程

题型:根据题目条件,选择方程的形式求直线方程

[例3]等腰直角三角形ABC的直角顶点C和顶点B都在直线2x+y–6=0上,顶点A的坐标

是(1,–1),求边AB,AC所在的直线方程.

【解题思路】从确定直线AB,AC的条件入手,直线AC满足:经过点A且垂直于直线

2x+y–6=0,

直线AB满足:经过点A且与直线2x+y–6=0成

4

角,(或|AB|等于点A到直线2x+y–6=0的

距离的2倍)

解法1:由条件知直线AC垂直于直线2x+y–6=0,设直线AC的方程为x-2y+c=0,

把A(1,–1)代入得c=-3,故直线AC的方程为x-2y-3=0,

10||5

5

5

||ABAC,设B(x,y),则





062

10)1()1(22

yx

yx

解得)2,2(B或)2,4(B,所以直线AB的方程为043yx或023yx

解法2:直线AC的斜率为

2

1

,由点斜式并化简得,直线AC的方程为x-2y-3=0

考虑直线AB,AC的夹角为

4

,设直线AB,AC的方向向量分别为),1(),1,2(knm

2

2

)1(5

|2|

|,cos|

2



k

k

nm,解得

3k

3

1

k,所以直线AB的方程为

043yx或023yx

【名师指引】求直线方程的一般步骤:(1)寻找所求直线的满足的两个条件(2)将条件转化,

使转化后的条件更利于列出方程组(3)列方程组求解

[例4]过点P(0,1)作直线l,使它被两直线l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0所截得的线

段被点P平分的直线的方程.

【解题思路1】:设出直线l的点斜式方程,分别与直线l1,l2建立方程组,求出交点坐标,

再用中点坐标公式求出k,即可求出l的方程;

解析1:由题意可知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+1

联立

1

280

{,ykx

xy



解得交点坐标是

782

(,)

22

K

A

KK



联立

1

3100

{,ykx

xy



解得交点坐标是

7101

(,)

3131

K

B

KK



而点P(0,1)是AB的中点,∴

77

231

0

2

kk



,解得k=-

1

4

故所求的直线方程为:x+4y-4=0;

【解题思路2】:设出l,l1的交点A坐标(x1,y1),通过中点坐标公式求出l与l2的交点B

的坐标,然后分别将A,B两点的坐标带入直线l1,l2的方程,联立方程组进行求解;

解析2:设直线l与已知l1,l2的交点A(x1,y1),B(x2,y2)

∵P是AB的中点

12

12

0

2

1

2

{,

xx

yy

21

21

2

{,xx

yy



带入l2的方程的,

得(-x1)-3(2-y1)+10=0,即x1-3y1-4=0

联立

11

11

340

280

{xy

xy



解得A(4,0)

故所求的直线方程为:

04

1004

yx



,即x+4y-4=0.

【名师指引】(1)解法1思路明显,但运算量较大,解法2使用“设而不求”减少了运算量

(2)中点弦问题和两条曲线关于某点对称的问题,都可以考虑运用解法2中的“设而不求”

【新题导练】

7.已知点A(3,4)

(1)经过点A且在两坐标轴上截距相等的直线方程为:;

(2)经过点A且与两坐标轴围成的三角形面积是1的直线方程为:

(3)经过点A且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形的直线方程为:;

(4)经过点A且在x轴上的截距是在y轴上的截距的2倍的直线方程为:;

[解析](1)4x-3y=0或x+y-7=0

[当直线经过原点时,方程为4x-3y=0,当直线不经过原点时,设方程为1

a

y

a

x

,代

入点A的坐标得直线方程x+y-7=0]

(2)2x-y-2=0或8x-9y+12=0;[设直线方程为

1

b

y

a

x

,由

1

43



ba

和2||ab

求得ba,的值]

(3)x-y+1=0或x+y-7=0;[斜率为1或-1,由点斜式易得]

(4)x+2y-11=0或4x-3y=0;[当直线经过原点时,方程为4x-3y=0,当直线不经

过原点时,设直线方程为1

b

y

a

x

,由1

43



ba

ba2

求得ba,的值]

8.已知直线

l

经过点(1,4)P,分别交x轴,

y

轴正半轴于点A,B,其中O为原点,求

△AOB的面积最小时,直线

l

的方程;

[解析]设直线

l

的方程为)1(4xky,

令kyx4,0得,令

k

xy

4

1,0得,)4,0(),0,

4

1(kB

k

A,

8|)

16

()(8|

2

1

|)4)(

4

1(|

2

1

||||

2

1



k

kk

k

OBOAS

AOB

,

当且仅当

k

k

16

,即k=±4时等号成立,但k<0,故直线

l

的方程为:084yx

考点3对称问题

题型1:求点关于某直线的对称点或求两点的对称直线方程

[例5][例5]已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2),求:

(1)点A关于直线l的对称点

'A

的坐标;

(2)直线m:3x-2y-6=0关于直线l的对称直线

'm

方程;

(3)直线l关于点A(-1,-2)对称的直线

'l

的方程;

【解题思路】:求对称直线的方程,方法1是转化为点对称问题,二是用相关点转移法解决;

[解析](1)设点A关于l的对称点是),('yxA,





01

2

2

3

2

1

2

1

3

2

1

2

yx

x

y

解得



13

4

13

33

y

x

)

13

4

,

13

33

('A

(2)设点)','('yxP是直线m上任意一点,)','('yxP关于直线

l

的对称点为),(yxP





01

2

'

3

2

'

2

1

3

2

'

'

yyxx

xx

yy

解得:





13

6512

'

13

4125

'

yx

y

yx

x

)','('yxP在直线

l

上,06

13

6512

2

13

4125

3





yxyx

化简得:0102469yx

(3)设点),('baQ是直线

l

上任意一点,点),('baQ关于点A(-1,-2)的对称点为),(yxQ,





2

2

1

2

yb

xa

,解得





yb

xa

4

2

因点),('baQ在直线

l

上,01)4(3)2(2yx,

化简得:0932yx

【名师指引】(1)要抓住两点关于直线对称的特征来列式;

(2)点对称是其它对称问题(曲线的对称等)的基础,务必重点掌握;

题型2:利用对称知识解决有关问题

[例6][2008·深一模]如图,已知

(4,0)A

(0,4)B

,从点

(2,0)P

射出的光线经直线AB

反向后再射到直线OB上,最后经直线OB反射后又回到P点,则光线所经过的路程是

A.210B.6C.33D.25

【解题思路】:利用对称知识,将折线

PMN

的长度转化为折线

CNMD

的长度

[解析]设点

P

关于直线

AB

的对称点为)2,4(D,关于

y

轴的对称点为)0,2(C,则光线

所经过的路程

PMN

的长

CDNCMNDMNPMNPM

210

【名师指引】本例是运用数形结合解题的典范,关键是灵活利用平面几何知识与对称的性质

实现转化,一般地,在已知直线上求一点到两个定点的距离之和的最小值,需利用对称将两

条折线由同侧化为异侧,在已知直线上求一点到两个定点的距离之差的最大值,需利用对称,

将两条折线由异侧化为同侧,从而实现转化。

【新题导练】

9.(2006中山)将一张坐标纸折叠一次,使得点(0,2)与点(-2,0)重合,且点(2003,

2004)与点(m,n)重合,那么n-m=;

[解析]1.点(0,2)与点(-2,0)的连线平行于点(2003,2004)与点(m,n)的连线

10.(2007汕头)圆

22(1)(4)1xy

关于直线y=x对称的圆是()

A.(x-1)2+(y+4)2=1B.(x-4)2+(y+1)2=1

C.(x+4)2+(y-1)2=1D.(x-1)2+(y-4)2=1

[解析]B.点(-1,4)关于直线y=x对称的点为(4,-1)

11.若点P(a,b)与Q(b-1,a+1)关于直线

对称,则

的方程为

N

M

C

D

[解析]01yx.

直线

斜率为-1,经过PQ的中点)

2

1

,

2

1

(

baba

,方程为01yx

12.已知

A

B

为x轴上不同的两点,点

P

的横坐标为

1

,且PBPA,若直线

PA

的方

程为01yx,则直线

PB

的方程为

A.03yxB.073yxC.05yxD.032xy

解析:A.直线

PA

PB

关于直线

1x

对称,P(1,2)

13.入射光线沿直线02cyx射向直线0:yxl,被直线

l

反射后的光线所在的直

线方程为()

A.02cyxB.02cyxC.02cyxD.02cyx

解析:B

在入射光线上取点

)

2

,0(

c

,它关于直线

l

的对称点为)0,

2

(

c

,可排除A.C

在入射光线上取点)0,(c,它关于直线

l

的对称点为),0(c,可排除D

★抢分频道★

基础巩固训练

1.已知

10a

,则直线

)1(log)12(:a

a

axyl不经过

A.第1象限B.第2象限C.第3象限D.第4象限

解析:0log,02210)1(a

a

aa直线

l

不经过第3象限

2.函数y=asinx-bcosx的一条对称轴为

4

x

,那么直线:ax-by+c=0的倾斜角为()

A.450B.600C.1200D.1350

[解析]由函数y=f(x)=asinx-bcosx的一条对称轴为x=

4

,知,f(0)=f(

4

),所以-b=a,故

倾斜角是1350,因此答案是D;

3.(山东省滨州市2008年高三第一次复习质量检测)连续掷两次骰子分别得到的点数为m、

n,则点P(m,n)在直线x+y=5左下方的概率为()

A.

6

1

B.

4

1

C.

12

1

D.

9

1

[解析]

6

1

.点P(m,n)的个数有36个,而满足题意的点有以下6

个:(1,1),(1,2)(2,1)(1,3),(2,2),(3,1)

所求的概率为

6

1

4.(江苏盐城市三星级高中2009届第一协作片联考)函数)3(logxy

a

-1

(1,0aa)的图象恒过定点A,若点A在直线mx+ny+1=0上,其中mn>0,则

nm

21

的

最小值为

[解析]8.函数)3(logxy

a

-1图象恒过定点A(-2,-1),

12012nmnm,8

4

4)2)(

21

(

21



n

m

m

n

nm

nmnm

,当且仅

n

m

m

n4

即mn2时取等号,

5.(2007东莞)直线

l

经过)1,2(A,),1(2mB两点)(Rm,那么直线

l

的倾斜角的取值范

围是()

A.),0[B.

),

2

[]

4

,0[



C.]

4

,0[

D.

),

2

(]

4

,0[



【解析】D.因为21

AB

km≤1

6.如果实数

xy、

满足条件

10

10

10

xy

y

xy







,那么

1

4()

2

xy的最大值为

A.

2

B.

1

C.

1

2

D.

1

4

【解析】A.不等式表示的区域是以A(-1,0)、B(-2,-1)、C(0,-1)为顶点的三角形,

1

4()

2

xy=yx22,当直线tyx2经过点C(0,-1)时,

1

4()

2

xy取最大值2

综合提高训练

7.过点54,作一直线l,使它与两坐标轴相交且与两轴所围成的三角形面积为5.求

此直线的方程。

解:直线l的方程为)5(4xky,

0x

得45ky;令0y得

5

4



k

x

5|5

4

||45|

2

1



k

k解得

5

2

k或

5

8

k

所求方程为2

5

2

xy或4

5

8

xy

8.如图,为了绿化城市,拟在矩形区域ABCD内建一个矩形草坪,另外△AEF内部有一文物

保护区域不能占用,经过测量AB=100m,BC=80m,AE=30m,AF=20m,应该如何设计才能使草坪面

积最大?

y

P

F

D

R

C

Q

l

Ox

M

Q

P

y

m

[解析]建立如图示的坐标系,则E(30,0)F(0,20),那么线段EF的方程就是

1(030)

3020

xy

x,在线段EF上取点P(m,n)作PQ⊥BC于Q,作PR⊥CD于R,设矩形

PQCR的面积是S,则S=|PQ||·|PR|=(100-m)(80-n),又因为1(030)

3020

mn

x,所

以,

20(1)

30

m

n,故

2

(100)(8020)

3

Smm2

218050

(5)

33

m

(030)m,于是,当m=5时S有最大值,这时

3055

51

EP

PF

.

9.已知直线xyl3:和点P(3,1),过点P的直线m与直线

l

在第一象限交于点Q,与x

轴交于点M,若OMQ为等边三角形,求点Q的坐标

解析:因直线xyl:的倾斜角为060,

要使OMQ为等边三角形,直线m的斜率应为3,

设)3,(xxQ,则3

3

13



x

x

解得:

6

39

x,)

2

331

,

6

39

(



Q

10.如图,一列载着危重病人的火车从O地出发,沿射线OA方向行驶,其中

10

10

sina,

在距离O地5a(a为正常数)千米,北偏东角的N处住有一位医学专家,其中

5

3

sin,

现120指挥中心紧急征调离O地正东p千米B处的救护车,先到N处载上医学专家,再全速

赶往乘有危重病人的火车,并在C处相遇。经计算,当两车行驶的路线与OB所围成的三角

形OBC面积S最小时,抢救最及时。

(1)在以O为原点,正北方向为y轴的直角坐标系中,求射线OA所在的直线方程;

(2)求S关于p的函数关系式S=)(pf;

(3)当p为何值时,抢救最及时?

解:(1)由

10

10

sina得

3

1

tana,∴直线OA的方程为y=3x.

(2)设点N(

oo

yx,),则aayaax

oo

4cos5,3sin5,∴N()4,3aa又B(0,p),

∴直线BC的方程为)(

3

4

px

pa

a

y

.由

)(

3

4

3

px

pa

a

y

xy

得C的纵坐标

)

3

5

(

53

12

ap

ap

ap

yc

,∴三角形OBC面积)

3

5

(

53

6

2

12

ap

ap

ap

ycOBS

.

(3)由(2)知

aap

a

a

p

a

p

a

ap

ap

S

20

9

)

10

31

(5

6

53

6

53

6

2

2

2



.∵ap

3

5

,∴

.

5

31

0

ap

∴

ap10

31

时,2

min3

40

aS.因此,当

3

10a

千米时,抢救最及时.

备选例题:

1过点P(2,1)作直线l分别交x,y轴于A,B两点,求

(1)|PA||·|PB|取得最小值时直线l的方程;

(2)|OA||·|OB|取得最小值时直线l的方程;

解:显然直线l的斜率不存在时不符合题意,设直线l的方程为:y-1=k(x-2)(k<0),则点A

的坐标是

1

(2,0)

k

;点B的坐标为(0,1-2k),所以2

2

1

(1)(44)PAPBk

k



=2

2

1

84()4k

k

,当且仅当k=-1时取等号,所求直线l的方程为y-1=-(x-2),即

x+y-3=0.

(2)设直线为

1(0,0)

xy

ab

ab

因为点P∈l,所以

21

1

ab

,故

A

O

B

C

X

y

N

222,8abbaabab.当且仅当a=2b,即a=4,b=2时取等号,所求的直线为:

x+2y-4=0.

2.如图,已知:射线

OA

为)0(3xxy,

射线

OB

为)0(3xxy,动点(,)Pxy在

AOX

的内部,

PMOA

M

PNOB

N

,四边形

ONPM

的面积恰为3.

求这个函数()yfx的解析式;

解:设M(a,3a),N(b,-3b),(a>0,b>0)。

则|OM|=

a2

,|ON|=

a2

,

由动点P在∠AOx的内部,得0

∴|PM|=

2

|3|yx

=

2

3yx

,|PN|=

2

|3|yx

=

2

3yx

ONPOPN

SSS



四边形ONPM

1

2

(|OM|·|PM|+|ON|·|PN|)

=

1

2

[a(3x-y)+b(3x+y)]=

1

2

[3(a+b)x-(a-b)y]=3

∴3(a+b)x-(a-b)y=23①

又由kPM=

ax

ay



3

3

1

,kPN=

bx

by

3

3

1

4

3yx

a

4

3yx

b

分别解得

4

3yx

a

4

3yx

b

,代入①式消a、b,并化简得x2-y2=4。

∵y>0,∴42xy

A

M

P

N

B

O

y

x

👁️ 阅读量:0