2022年高中数学第三章《直线与方程》知识点总结与练习 .pdf
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1、学习必备欢迎下载第八章平面解析几何第一节直线的倾斜角与斜率、直线的方程知识能否忆起 一、直线的倾斜角与斜率1直线的倾斜角(1)定义: x 轴正向与直线向上方向之间所成的角叫做这条直线的倾斜角当直线与 x 轴平行或重合时,规定它的倾斜角为0 . (2)倾斜角的范围为0, )_2直线的斜率(1)定义:一条直线的倾斜角的正切值叫做这条直线的斜率,斜率常用小写字母k 表示,即 ktan_ ,倾斜角是90 的直线没有斜率(2)过两点的直线的斜率公式:经过两点 P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1x2)的直线的斜率公式为ky2y1x2x1y1y2x1x2. 二、直线方程的形式及适用条件名称几何条件
2、方程局限性点斜式过点 (x0,y0),斜率为k y y0 k(xx0)不含垂直于x 轴的直线斜截式斜率为 k,纵截距为b ykxb 不含垂直于x 轴的直线两点式过两点 (x1,y1), (x2,y2),(x1 x2, y1y2)yy1y2y1xx1x2x1不包括垂直于坐标轴的直线截距式在 x 轴、 y 轴上的截距分别为 a,b(a,b0)xayb1不包括垂直于坐标轴和过原点的直线一般式AxBy C 0(A,B 不全为 0)小题能否全取 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页学习必备欢迎下载1(教材习题改编)直线 x3y
3、m0(mk)的倾斜角为 () A30B60C150D 120解析: 选 C由 ktan 33, 0, )得 150 . 2(教材习题改编)已知直线l 过点 P(2,5),且斜率为34,则直线l 的方程为 () A3x4y140 B3x4y140 C4x3y140 D 4x3y140 解析: 选 A由 y 534(x2),得 3x4y140. 3过点 M(2,m),N(m,4)的直线的斜率等于1,则 m 的值为 () A1 B4 C1 或 3 D1 或 4 解析: 选 A由 14mm2,得 m24m,m1. 4(2012 长春模拟 )若点 A(4,3),B(5,a),C(6,5)三点共线,则a
4、的值为 _解析: kAC53641,kABa354a 3. 由于 A,B,C 三点共线,所以a3 1,即 a 4. 答案: 4 5若直线l 过点 (1,2)且与直线2x3y 40 垂直,则直线l 的方程为 _解析: 由已知得直线l 的斜率为k32. 所以 l 的方程为y232(x1),即 3x2y10. 答案: 3x2y 10 1.求直线方程时要注意判断直线斜率是否存在,每条直线都有倾斜角,但不一定每条直线都存在斜率2由斜率求倾斜角,一是要注意倾斜角的范围;二是要考虑正切函数的单调性3用截距式写方程时,应先判断截距是否为0,若不确定,则需要分类讨论精选学习资料 - - - - - - - -
5、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页学习必备欢迎下载直线的倾斜角与斜率典题导入例 1(1)(2012岳阳模拟 )经过两点A(4,2y1),B(2, 3)的直线的倾斜角为34,则 y() A 1B 3 C0 D2 (2)(2012苏州模拟 )直线 xcos 3y 20 的倾斜角的范围是_自主解答 (1)tan342y1 3422y42 y2,因此 y2 1.y 3. (2)由题知 k33cos ,故 k33,33,结合正切函数的图象,当k0,33时,直线倾斜角 0,6,当 k33,0 时,直线倾斜角 56,故直线的倾斜角的范围是 0,656,. 答案 (1)B(2
6、) 0,656,由题悟法1求倾斜角的取值范围的一般步骤:(1)求出斜率ktan 的取值范围;(2)利用三角函数的单调性,借助图象或单位圆数形结合,确定倾斜角的取值范围2求倾斜角时要注意斜率是否存在以题试法1(2012 哈尔滨模拟 )函数 yasin xbcos x 的一条对称轴为x4,则直线l:ax byc0 的倾斜角为 () A45B60C120D 135解析: 选 D由函数 yf(x)asin xbcos x 的一条对称轴为x4知,f(0)f2,即 ba,则直线l 的斜率为 1,故倾斜角为135 . 2(2012 金华模拟 )已知点A(1,3),B(2, 1)若直线l:y k(x2)1 与
7、线段AB相交,则k 的取值范围是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页学习必备欢迎下载A.12,B(, 2 C(, 212,D. 2,12解析: 选 D由题意知直线l 恒过定点P(2,1),如右图 若 l 与线段AB 相交,则kPAkkPB. kPA 2,kPB12, 2 k12. 直 线 方 程典题导入例 2(1)过点 (1,0)且与直线x2y20 平行的直线方程是_(2)(2012东城模拟 )若点 P(1,1)为圆 (x3)2y29 的弦 MN 的中点,则弦MN 所在直线的方程为 _自主解答 (1)设所求直线
8、方程为x 2ym0,由直线经过点(1, 0),得 1m0,m 1. 则所求直线方程为x2y1 0. (2)由题意得,1013kMN 1,所以kMN2,故弦MN 所在直线的方程为y12(x1),即 2xy1 0. 答案 (1)x2y10(2)2xy10 由题悟法求直线方程的方法主要有以下两种:(1)直接法:根据已知条件,选择适当的直线方程形式,直接写出直线方程;(2)待定系数法:先设出直线方程,再根据已知条件求出待定系数,最后代入求出直线方程以题试法3(2012 龙岩调研 )已知 ABC 中, A(1, 4), B(6,6), C(2,0)求:(1)ABC 中平行于 BC 边的中位线所在直线的一
9、般式方程和截距式方程;(2)BC 边的中线所在直线的一般式方程,并化为截距式方程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页学习必备欢迎下载解: (1)平行于 BC 边的中位线就是AB, AC 中点的连线因为线段 AB,AC 中点坐标分别为72,1 , 12, 2 ,所以这条直线的方程为y212x127212,整理一般式方程为得6x8y 130,截距式方程为x136y1381. (2)因为 BC 边上的中点为(2,3),所以 BC 边上的中线所在直线的方程为y434x121,即一般式方程为7xy110,截距式方程为x117y
10、111. 直线方程的综合应用典题导入例 3(2012 开封模拟 )过点 P(3,0)作一直线, 使它夹在两直线l1:2xy20 与 l2:xy30 之间的线段AB 恰被点 P 平分,求此直线的方程自主解答 法一: 设点 A(x,y)在 l1上,点 B(xB,yB)在 l2上由题意知xxB23,yyB20,则点 B(6x, y),解方程组2xy20,6x y 30,得x113,y163,则 k163 011338. 故所求的直线方程为y8(x 3),即 8xy240. 法二: 设所求的直线方程为yk(x3),点 A,B 的坐标分别为 (xA,yA),(xB,yB),精选学习资料 - - - -
11、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页学习必备欢迎下载由yk x3 ,2xy20,解得xA3k2k2,yA4kk2.由yk x3 ,xy30,解得xB3k3k1,yB6kk 1. P(3,0)是线段 AB 的中点, yAyB0,即4kk26kk10, k28k 0,解得 k0 或 k8. 若 k0,则 xA1,xB 3,此时xAxB2132 3, k0 舍去,故所求的直线方程为y8(x 3),即 8xy240. 由题悟法解决直线方程的综合问题时,除灵活选择方程的形式外,还要注意题目中的隐含条件,若与最值或范围相关的问题可考虑构建目标函数进行转化求最
12、值以题试法4(2012 东北三校联考 )已知直线 l 过点 M(2,1),且分别与x 轴, y 轴的正半轴交于A,B 两点, O 为原点(1)当 AOB 面积最小时,求直线l 的方程;(2)当|MA| |MB|取得最小值时,求直线l 的方程解: (1)设直线 l 的方程为 y1k(x2)(k0),A 21k,0 ,B(0,12k), AOB 的面积 S12(12k) 21k精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页学习必备欢迎下载124 4k 1k12(44)4. 当且仅当 4k1k,即 k12时,等号成立故直线 l 的方
13、程为y112(x2),即 x2y40. (2) |MA|1k21,|MB|44k2, |MA| |MB|1k21 44k22 k21k2 2224,当且仅当 k21k2,即 k 1 时取等号,故直线方程为xy30. 典例 (2012 西安模拟 )设直线 l 的方程为(a1)xy2a0(a R)(1)若 l 在两坐标轴上的截距相等,求l 的方程;(2)若 l 不经过第二象限,求实数a 的取值范围尝试解题 (1)当直线过原点时,该直线在x 轴和 y 轴上的截距为零,此时截距相等故 a2,方程即为3x y0. 当直线不过原点时,由截距存在且均不为0,得a2a1a2,即 a11,故 a0,方程即为xy
14、20. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页学习必备欢迎下载综上, l 的方程为3xy0 或 xy20. (2)将 l 的方程化为y (a1)x a2,则 a1 0,a20,或 a1 0,a20. a1. 综上可知, a 的取值范围是 (, 1易错提醒1.与截距有关的直线方程求解时易忽视截距为零的情形.如本例中的截距相等,当直线在x 轴与 y 轴上的截距为零时也满足. 2.常见的与截距问题有关的易误点有:“截距互为相反数”;“一截距是另一截距的几倍”等,解决此类问题时,要先考虑零截距情形.注意分类讨论思想的运用. 针
15、对训练过点 M(3, 4)且在两坐标轴上的截距互为相反数的直线方程为_解析: 当过原点时,直线方程为y43x;当不过原点时,设直线方程为xay a1,即 xya.代入点 (3, 4),得 a7. 即直线方程为xy70. 答案: y43x 或 xy70 1若 k, 1,b 三个数成等差数列,则直线ykxb 必经过定点 () A(1, 2)B(1,2) C(1,2) D (1, 2) 解析: 选 A因为 k, 1,b 三个数成等差数列,所以kb 2,即 b 2k,于精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页学习必备欢迎下载是直
16、线方程化为ykxk2,即 y2 k(x1),故直线必过定点(1, 2)2直线 2x11y160 关于点 P(0,1)对称的直线方程是() A2x11y 380 B2x11y380 C2x11y 380 D2x11y160 解析: 选 B因为中心对称的两直线互相平行,并且对称中心到两直线的距离相等,故可设所求直线的方程为2x 11y C 0,由点到直线的距离公式可得|01116|22112|011C|22112,解得 C16(舍去 )或 C 38. 3(2012 衡水模拟 )直线 l1的斜率为2, l1l2,直线 l2过点 ( 1,1)且与 y 轴交于点P,则 P 点坐标为 () A(3,0)
17、B(3,0) C(0, 3) D (0,3) 解析: 选 D l1l2,且 l1斜率为 2, l2的斜率为2. 又 l2过( 1,1), l2的方程为y12(x1),整理即得 y2x3.令 x0,得 P(0,3)4(2013 佛山模拟 )直线 axbyc0 同时要经过第一、第二、第四象限,则a,b,c应满足 () Aab0,bc0 Bab0,bc0 Cab0, bc0 Dab0,bc0 解析: 选 A由于直线axbyc 0 经过第一、二、四象限,所以直线存在斜率,将方程变形为yabxcb,易知ab0 且cb0,故 ab 0,bc 0. 5将直线 y 3x 绕原点逆时针旋转90 ,再向右平移1
18、个单位,所得到的直线为() Ay13x13By13x1 Cy3x3 Dy13x1 解析: 选 A将直线 y3x 绕原点逆时针旋转90 得到直线y13x,再向右平移1 个单位,所得直线的方程为y13(x 1),即 y13x13. 6已知点A(1, 2),B(m,2),且线段AB 的垂直平分线的方程是x2y20,则实数 m 的值是 () A 2 B 7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页学习必备欢迎下载C3 D 1 解析: 选 C线段 AB 的中点1m2,0 代入直线x2y20 中,得 m3. 7(2013 贵阳模拟
19、)直线 l 经过点 A(1,2),在 x 轴上的截距的取值范围是(3,3),则其斜率的取值范围是_解析: 设直线 l 的斜率为k,则方程为y 2k(x1),在 x 轴上的截距为12k,令 312k3,解得 k 1 或 k12. 答案: (, 1)12,8 (2012 常州模拟)过点P( 2,3)且在两坐标轴上的截距相等的直线l 的方程为_解析: 直线 l 过原点时, l 的斜率为32,直线方程为y32x;l 不过原点时,设方程为xaya1,将点 (2,3)代入,得a1,直线方程为xy1. 综上, l 的方程为xy1 0 或 2y3x0. 答案: xy10 或 3x 2y0 9 (2012 天津
20、四校联考 )不论 m 取何值,直线 (m 1)xy2m10 恒过定点 _解析: 把直线方程 (m1)xy2m10 整理得(x 2)m(xy1)0,则x20,xy10,得x 2,y3.答案: (2,3) 10求经过点 (2,2),且与两坐标轴所围成的三角形面积为1 的直线 l 的方程解: 设所求直线方程为xayb 1,由已知可得2a2b1,12|a|b|1,解得a 1,b 2或a2,b1.故直线 l 的方程为2xy20 或 x2y20. 11(2012 莆田月考 )已知两点A(1,2),B(m,3)(1)求直线 AB 的方程;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
21、 - - - - -第 10 页,共 27 页学习必备欢迎下载(2)已知实数m331,31 ,求直线AB 的倾斜角的取值范围解: (1)当 m 1 时,直线 AB 的方程为x 1;当 m1 时,直线AB 的方程为 y21m1(x1)(2)当 m 1 时, 2;当 m1 时, m133,0 (0,3 , k1m1 ( ,3 33, , 6,22,23. 综合知,直线AB 的倾斜角 6,23. 12.如图,射线OA、OB 分别与 x 轴正半轴成45 和 30 角,过点P(1,0)作直线 AB 分别交 OA、OB 于 A、B 两点,当AB 的中点 C 恰好落在直线y12x 上时,求直线AB 的方程解
22、: 由题意可得kOA tan 45 1,kOBtan(180 30 )33,所以直线 lOA:y x,lOB:y33x. 设 A(m,m),B(3n,n),所以 AB 的中点 Cm3n2,mn2,由点 C 在 y12x 上,且 A、P、B 三点共线得mn212m3n2,m0m1n03n1,解得 m3,所以 A(3,3)又 P(1,0),所以 kABkAP331332,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 27 页学习必备欢迎下载所以 lAB:y332(x1),即直线 AB 的方程为 (33)x2y33 0. 1若直线 l:y
23、kx3与直线 2x 3y60 的交点位于第一象限,则直线l 的倾斜角的取值范围是 () A.6,3B.6,2C.3,2D.6,2解析: 选 B由ykx3,2x3y60,解得x3 2323k,y6k2323k.两直线交点在第一象限,x0,y0,解得 k33. 直线 l 的倾斜角的范围是6,2. 2 (2012 洛阳模拟 )当过点 P(1,2)的直线 l 被圆 C:(x2)2(y1)25 截得的弦最短时,直线 l 的方程为 _解析: 易知圆心C 的坐标为 (2,1),由圆的几何性质可知,当圆心C 与点 P 的连线与直线 l 垂直时,直线l 被圆 C 截得的弦最短由C(2,1),P(1,2)可知直线
24、PC 的斜率为21121,设直线 l 的斜率为k,则 k(1) 1,得 k1,又直线 l 过点 P,所以直线 l 的方程为xy 10. 答案: xy10 3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的最小值及此时直线l 的方程解: (1)证明: 法一: 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)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
25、- - - -第 12 页,共 27 页学习必备欢迎下载法二: 设直线过定点(x0,y0),则 kx0y01 2k0 对任意k R 恒成立,即 (x02)ky010 恒成立, x020, y01 0,解得 x0 2,y01,故直线l 总过定点 (2,1)(2)直线 l 的方程为y kx2k1,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k0,12k0,解得 k 的取值范围是0, )(3)依题意,直线 l 在 x 轴上的截距为12kk, 在 y 轴上的截距为12k, A12kk,0,B(0,12k)又1 2kk0, k0. 故 S12|OA|OB|1212kk(12k
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