
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tank;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0cbyax.
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
tanyx
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023cosyx的倾斜角的取值范围
点拨:要从tank
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
当
3
0
3
k时,直线的倾斜角α满足:0
6
当
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)(0xfx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
1b
,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(2xky,2,0kyx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
5a
,102yx
综上,所求方程为
xy
3
4
或102yx
★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】01113545mkkoo或或,
1
2
32
m
m
或
01
2
32
m
m
m
或
,解得:
00
4
3
0mmm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
把
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02543yx,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
1x
y
的取值范围是
[解析]:把
1x
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043yx或023yx
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
则
2
2
)1(5
|2|
|,cos|
2
k
k
nm,解得
3k
或
3
1
k,所以直线AB的方程为
043yx或023yx
【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
即
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
和
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(4xky,
令kyx4,0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:084yx
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:0102469yx
(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,
则
2
2
1
2
yb
xa
,解得
yb
xa
4
2
因点),('baQ在直线
l
上,01)4(3)2(2yx,
化简得:0932yx
【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]01yx.
直线
斜率为-1,经过PQ的中点)
2
1
,
2
1
(
baba
,方程为01yx
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01yx,则直线
PB
的方程为
A.03yxB.073yxC.05yxD.032xy
解析:A.直线
PA
、
PB
关于直线
1x
对称,P(1,2)
13.入射光线沿直线02cyx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.02cyxB.02cyxC.02cyxD.02cyx
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
10a
,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(logxy
a
-1
(1,0aa)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(logxy
a
-1图象恒过定点A(-2,-1),
12012nmnm,8
4
4)2)(
21
(
21
n
m
m
n
nm
nmnm
,当且仅
当
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=yx22,当直线tyx2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(4xky,
令
0x
得45ky;令0y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
Smm2
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
sina,
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
sina得
3
1
tana,∴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(3xxy,
射线
OB
为)0(3xxy,动点(,)Pxy在
AOX
的内部,
PMOA
于
M
,
PNOB
于
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,∴42xy A M P N B O y x