(浙江专版)2019版高考数学一轮复习 第八章 平面解析几何学案.pdf
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1、第八章第八章 平面解析几何平面解析几何第一节直线的倾斜角与斜率、直线的方程1直线的倾斜角(1)定义:当直线l与x轴相交时,取x轴作为基准,x轴正向与直线l向上方向之间所成的角叫做直线l的倾斜角当直线l与x轴平行或重合时,规定它的倾斜角为 0。(2)范围:直线l倾斜角的取值范围是0,)2斜率公式(1)直线l的倾斜角为(错误错误! !),则斜率ktan_.(2)P1(x1,y1),P2(x2,y2)在直线l上,且x1x2,则l的斜率k错误错误! !。3直线方程的五种形式名称斜截式几何条件纵截距、斜率过一点、斜率过两点方程适用范围ykxb与x轴不垂直的直线点斜式yy0k(xx0)yy1错误错误! !
2、y2y1错误错误! !错误错误! !1两点式与两坐标轴均不垂直的直线不过原点且与两坐标轴均不垂直的直线所有直线截距式纵、横截距一般式AxByC0(AB0)224线段的中点坐标公式若点P1,P2的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段P1P2的中点M的坐标为(x,y),则错误错误! !此公式为线段P1P2的中点坐标公式小题体验1若过点M(1,m),N(m1,4)的直线的斜率等于 1,则m的值为()1A1B。2C21D。3解析:选 A由错误错误! !1,得m1.故选 A.2直线 3x 3y10 的倾斜角为()A30C120B60D135解析:选 B直线方程可变形为y 3x错误错误! !,t
3、an错误错误! !,0180,60.故选 B。3(2018嘉兴检测)直线l1:xy20 在x轴上的截距为_;若将l1绕它与y轴的交点顺时针旋转 90,则所得到的直线l2的方程为_解析:对于直线l1:xy20,令y0,得x2,即直线l1在x轴上的截距为2;令x0,得y2,即l1与y轴的交点为(0,2),直线l1的倾斜角为 135,直线l2的倾斜角为 1359045,l2的斜率为 1,故l2的方程为yx2,即xy20.答案:2xy201点斜式、斜截式方程适用于不垂直于x轴的直线;两点式方程不能表示垂直于x,y轴的直线;截距式方程不能表示垂直于坐标轴和过原点的直线2截距不是距离,距离是非负值,而截距
4、可正可负,可为零 ,在与截距有关的问题中,要注意讨论截距是否为零3求直线方程时,若不能断定直线是否具有斜率时 ,应注意分类讨论,即应对斜率是否存在加以讨论小题纠偏1过点(5,2),且在y轴上的截距是在x轴上的截距 2 倍的直线方程是()A2xy120B2xy120 或 2x5y0Cx2y10Dx2y10 或 2x5y0解析:选 B当直线过原点时所求方程为 2x5y0;当直线不过原点时,可设其截距式为错误错误! !错误错误! !1,由该直线过点(5,2),解得a6,对应方程为错误错误! !错误错误! !1,即 2xy120,故选 B。2过点(5,10),且到原点的距离为 5 的直线方程是_解析:
5、当斜率不存在时,所求直线方程为x50 满足题意;当斜率存在时,设其为k,则所求直线方程为y10k(x5),即kxy105k0.由距离公式,得错误错误! !5,解得k错误错误! !.故所求直线方程为 3x4y250。综上知,所求直线方程为x50 或 3x4y250。答案:x50 或 3x4y250错误错误! !错误错误! ! 题组练透1设直线axbyc0 的倾斜角为,且 sincos0,则a,b满足()Aab1Bab1Cab0Dab0解析:选 D由题意得 sincos,显然 cos0,则 tan1, 1,ab,ab0.2经过P(0,1)作直线l,若直线l与连接A(1,2),B(2,1)的线段总有
6、公共点,则直线l的斜率k和倾斜角的取值范围分别为_,_.解析:如图所示,结合图形,若l与线段AB总有公共点,则abkPAkkPB,而kPB0,kPA0,故k0 时,倾斜角为钝0,k0 时,为锐角又kPA错误错误! !1,11kPB201,1k1.角,k0 时,又当 0k1 时,0错误错误! !;当1k0 时,错误错误! !.故倾斜角的取值范围为错误错误! !错误错误! !。答案:1,1错误错误! !错误错误! !3若A(2,2),B(a,0),C(0,b)(ab0)三点共线,求错误错误! !错误错误! !的值解:kAB错误错误! !错误错误! !,kAC错误错误! !错误错误! !,且A,B,
7、C三点共线,kABkAC,即错误错误! !错误错误! !,整理得ab2(ab),将该等式两边同除以 2ab得错误错误! !错误错误! !错误错误! !.谨记通法1倾斜角与斜率的关系当错误错误! !且由 0 增大到错误错误! !错误错误! !时,k的值由 0 增大到。当错误错误! !时,k也是关于的单调函数,当在此区间内由错误错误! !错误错误! !增大到 ()时,k的值由趋近于 0(k0)2斜率的 3 种求法(1)定义法:若已知直线的倾斜角或的某种三角函数值,一般根据ktan求斜率(2)公式法:若已知直线上两点A(x1,y1),B(x2,y2),一般根据斜率公式k错误错误! !(x1x2)求斜
8、率(3)方程法:若已知直线的方程为AxByC0(B0),则l的斜率k错误错误! !.错误错误! !错误错误! !典例引领求适合下列条件的直线方程:(1)经过点(4,1),且在两坐标轴上的截距相等;(2)经过点(1,3),倾斜角等于直线y3x的倾斜角的 2 倍;(3)经过点(3,4),且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形解:(1)设直线方程在x,y轴上的截距均为a,若a0,即直线方程过点(0,0)和(4,1),直线方程为y错误错误! !x,即x4y0;若a0,则设直线方程为错误错误! !错误错误! !1,直线方程过点(4,1),错误错误! !错误错误! !1,解得a5,直线方程为xy50.综上可知
9、,所求直线的方程为x4y0 或xy50.(2)由已知,设直线y3x的倾斜角为 ,则所求直线的倾斜角为 2。tan3,tan 2错误错误! !错误错误! !。又直线经过点(1,3),因此所求直线方程为y3错误错误! !(x1),即 3x4y150。(3)由题意可知,所求直线的斜率为1。又过点(3,4),由点斜式得y4(x3)即所求直线的方程为xy10 或xy70.由题悟法求直线方程的 2 个注意点(1)在求直线方程时,应选择适当的形式,并注意各种形式的适用条件(2)对于点斜式、截距式方程使用时要注意分类讨论思想的运用 (若采用点斜式,应先考虑斜率不存在的情况;若采用截距式,应判断截距是否为零)即
10、时应用求倾斜角是直线y错误错误! !x1 的倾斜角的错误错误! !,且分别满足下列条件的直线方程:(1)经过点(错误错误! !,1);(2)在y轴上的截距是5。解:直线y 3x1 的倾斜角120。所求直线的倾斜角为 30,即斜率k错误错误! !。(1)所求直线方程为y1错误错误! !(x错误错误! !),即 3x3y60。(2)所求直线方程为y错误错误! !x5,即错误错误! !x3y150.考点三直线方程的综合应用错误错误! !锁定考向直线方程的综合应用是常考内容之一,它常与函数、导数、不等式、圆相结合,命题多为客观题常见的命题角度有:(1)与基本不等式相结合的最值问题;(2)与导数的几何意
11、义相结合的问题;(3)由直线方程解决参数问题题点全练角度一:与基本不等式相结合的最值问题1过点P(2,1)作直线l,与x轴和y轴的正半轴分别交于A,B两点,求:(1)AOB面积的最小值及此时直线l的方程;(2)直线l在两坐标轴上截距之和的最小值及此时直线l的方程;(3)|PA|PB的最小值及此时直线l的方程解:(1)设直线l的方程为y1k(x2),则可得A错误错误! !,B(0,12k)直线l与x轴,y轴正半轴分别交于A,B两点,错误错误! !得k0.S AOB错误错误! !|OA|OB错误错误! !错误错误! !(12k)1错误错误! !错误错误! !错误错误! !24,当且仅当错误错误!
12、!4k,11即k 时,AOB的面积有最小值 4,此时直线l的方程为y1 (x2),即x222y40.(2)A错误错误! !,B(0,12k)(k0),截距之和为 2错误错误! !12k32k错误错误! !32错误错误! !32错误错误! !,当且仅当2k错误错误! !,即k错误错误! !时等号成立故截距之和的最小值为 32错误错误! !,此时直线l的方程为y1错误错误! !(x2),即x 2y错误错误! !20.(3)A错误错误! !,B(0,12k)(k0),|PAPB|错误错误! !错误错误! !2错误错误! !4,当且仅当k错误错误! !,即k1 时上式等号成立故PA|PB的最小值为 4
13、,此时直线l的方程为y1(x2),即xy30.角度二:与导数的几何意义相结合的问题2设P为曲线C:yx2x3 上的点,且曲线C在点P处的切线倾斜角的取值范围为错误错误! !,则点P横坐标的取值范围为()2A。错误错误! !C0,1B.错误错误! !D.错误错误! !解析:选 A由题意知y2x2,设P(x0,y0),则k2x02。因为曲线C在点P处的切线倾斜角的取值范围为错误错误! !,所以 0k1,即 02x021,故1x0错误错误! !.角度三:由直线方程解决参数问题3已知直线l1:ax2y2a4,l2:2xa y2a4,当 0a2 时,直线l1,l2与两坐标轴围成一个四边形,当四边形的面积
14、最小时,求实数a的值解:由题意知直线l1,l2恒过定点P(2,2),直线l1在y轴上的截距为 2a,直线l2在x轴上的截距为a2,所以四边形的面积S错误错误! !(2a)2错误错误! !(a2)2aa4错误错误! !错误错误! !,当a错误错误! !时,四边形的面积最小,故a错误错误! !.通法在握处理直线方程综合应用的 2 大策略(1)含有参数的直线方程可看作直线系方程,这时要能够整理成过定点的直线系,即能够看出“动中有定”(2)求解与直线方程有关的最值问题 ,先求出斜率或设出直线方程,建立目标函数,再利用基本不等式求解最值演练冲关1设mR,过定点A的动直线xmy0 和过定点B的动直线mxy
15、m30 交于点222222P(x,y),则|PA|PB|的最大值是_解析:易求定点A(0,0),B(1,3)当P与A和B均不重合时,因为P为直线xmy0 与mxym30 的交点,且易知两直线垂直,则PAPB,所以PA| |PB22|AB 10,所以|PA|PB错误错误! !5(当且仅当PAPB错误错误! !时,等号成立),当P与A或B重合时,PA|PB0,故|PAPB的最大值是 5。答案:52已知直线l:kxy12k0(kR)(1)证明:直线l过定点;(2)若直线l不经过第四象限,求k的取值范围;(3)若直线l交x轴负半轴于点A,交y轴正半轴于点B,O为坐标原点,设AOB的面积为S,求S的最小
16、值及此时直线l的方程解:(1)证明:直线l的方程可化为yk(x2)1,故无论k取何值,直线l总过定点(2,1)(2)直线l的方程为ykx2k1,则直线l在y轴上的截距为 2k1,要使直线l不经过第四象限,则错误错误! !解得k0,故k的取值范围为错误错误! !。(3)依题意,直线l在x轴上的截距为错误错误! !,在y轴上的截距为 12k,A错误错误! !,B(0,12k)又错误错误! !0 且 12k0,k0.故S错误错误! !|OA|OB错误错误! !错误错误! !(12k)错误错误! !错误错误! !错误错误! !(44)4,当且仅当 4k错误错误! !,即k错误错误! !时取等号故S的最
17、小值为 4,此时直线l的方程为x2y40。2一抓基础,多练小题做到眼疾手快1直线l:xsin 30ycos 15010 的斜率是()A.错误错误! !C错误错误! !B.错误错误! !D错误错误! !解析:选 A设直线l的斜率为k,则k错误错误! !错误错误! !。2倾斜角为 135,在y轴上的截距为1 的直线方程是()Axy10Cxy10Bxy10Dxy10解析:选 D直线的斜率为ktan 1351,所以直线方程为yx1,即xy10。3(2018湖州质检)若直线l与直线y1,x7 分别交于点P,Q,且线段PQ的中点坐标为(1,1),则直线l的斜率为()1A.3C错误错误! !1B3D.错误错
18、误! !解析:选 B依题意,设点P(a,1),Q(7,b),则有错误错误! !解得a5,b3,从而可得直线l的斜率为错误错误! !错误错误! !.4.如图中的直线l1,l2,l3的斜率分别为k1,k2,k3,Ak1k2k3Bk3k1k2Ck3k2k1Dk1k3k2解析:选 D直线l1的倾斜角1是钝角,故k10,直线l2与l3的倾斜角2与3均为锐角且23,所以 0k3k2,因此k1k3k2,故选 D.5(2018豫西五校联考 )曲线yxx5 上各点处的切线的倾斜角的取值范围为_解析:设曲线上任意一点处的切线的倾斜角为(0,)),因为y3x11,所以 tan1,结合正切函数的图象可知,23则()的
19、取值范围为错误错误! !错误错误! !.答案:错误错误! !错误错误! !二保高考,全练题型做到高考达标1直线x(a1)y10 的倾斜角的取值范围是()A.错误错误! !C.错误错误! !错误错误! !B。错误错误! !D。错误错误! !错误错误! !2解析:选 B由直线方程可得该直线的斜率为错误错误! !,又1错误错误! !0,所以倾斜角的取值范围是错误错误! !.2已知直线l的斜率为3,在y轴上的截距为另一条直线x2y40 的斜率的倒数,则直线l的方程为()Ay错误错误! !x2Cy错误错误! !x错误错误! !By错误错误! !x2Dy错误错误! !x2解析:选 A直线x2y40 的斜率
20、为错误错误! !,直线l在y轴上的截距为 2,直线l的方程为y 3x2,故选 A.3(2018温州五校联考)在同一平面直角坐标系中,直线l1:axyb0 和直线l2:bxya0 的图象可能是()解析:选 B当a0,b0 时,a0,b0,选项 B 符合4若直线x2yb0 与两坐标轴所围成的三角形的面积不大于 1,那么b的取值范围是()A2,2C2,0)(0,2B(,22,)D(,)解析:选 C令x0,得y错误错误! !,令y0,得xb,所以所求三角形面积为错误错误! !错误错误! !b错误错误! !b,且b0,因为错误错误! !b1,所以22b24,所以b的取值范围是2,0)(0,25函数ya1
21、x(a0,a1)的图象恒过定点A,若点A在mxny10(mn0)上,则错误错误! !错误错误! !的最小值为()A2C8解析:选 B函数ya1xB4D1(a0,a1)的图象恒过定点A(1,1)把A(1,1)代入直线方程得mn1(mn0)错误错误! !错误错误! !错误错误! !(mn)2错误错误! !错误错误! !22错误错误! !4(当且仅当mn错误错误! !时取等号),错误错误! !错误错误! !的最小值为 4.6(2018温州调研)已知三角形的三个顶点为A(5,0),B(3,3),C(0,2),则BC边上中线所在的直线方程为_解析:BC的中点坐标为错误错误! !,BC边上中线所在直线方程
22、为错误错误! !错误错误! !,即x13y50。答案:x13y507直线l:(a2)x(a1)y60,则直线l恒过定点_解析:直线l的方程变形为a(xy)2xy60,由错误错误! !解得x2,y2,所以直线l恒过定点(2,2)答案:(2,2)8已知直线l过坐标原点,若直线l与线段 2xy8(2x3)有公共点,则直线l的斜率的取值范围是_解 析 : 如 图 所 示 , 设 直 线l与 线 段 2xy共点为P(x,y)则点P(x,y)在线段AB上移动,且A(2,4),设直线l的斜率为k。又kOA2,kOB错误错误! !.2可知 k2。3故直线l的斜率的取值范围是错误错误! !.答案:错误错误! !
23、9已知直线l与两坐标轴围成的三角形的面积为 3,分别求满足下列条件的直线l的方程:(1)过定点A(3,4);(2)斜率为错误错误! !。4解:(1)设直线l的方程为yk(x3)4,它在x轴,y轴上的截距分别是 3,3k8(2x3) 的 公B(3,2),k4,由已知,得(3k4)错误错误! !6,解得k1错误错误! !或k2错误错误! !。故直线l的方程为 2x3y60 或 8x3y120。(2)设直线l在y轴上的截距为b,则直线l的方程是y错误错误! !xb,它在x轴上的截距是6b,由已知,得|6bb|6,b1.直线l的方程为x6y60 或x6y60。10。如图,射线OA,OB分别与x轴正半轴
24、成 45和30 角 , 过 点点C恰好落在直P(1,0)的直线AB分别交OA,OB于A,B两点,当AB的中线y错误错误! !x上时,求直线AB的方程解:由题意可得kOAtan 451,kOBtan(18030)错误错误! !,所以直线lOA:yx,lOB:y错误错误! !x.设A(m,m),B(错误错误! !n,n),所以AB的中点C错误错误! !,由点C在直线y错误错误! !x上,且A,P,B三点共线得错误错误! !解得m 3,所以A(错误错误! !,错误错误! !)又P(1,0),所以kABkAP错误错误! !错误错误! !,所以lAB:y错误错误! !(x1),即直线AB的方程为(3 3
25、)x2y3错误错误! !0。三上台阶,自主选做志在冲刺名校1已知曲线y错误错误! !,则曲线的切线中斜率最小的直线与两坐标轴所围成的三角形的面积为_解析:yxexe 1xx2错误错误! !,x因为 e 0,所以 e 错误错误! !2错误错误! !2(当且仅当 e 错误错误! !,即x0 时取等号),所以1e x24,ex故y错误错误! !错误错误! !(当且仅当x0 时取等号)所以当x0 时,曲线的切线斜率取得最小值,此时切点的坐标为错误错误! !,切线的方程为y1 错误错误! !(x0),即x4y20.该切线在x轴上的截距为 2,在y轴上的截距为错误错误! !,2所以该切线与两坐标轴所围成的
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