2022届高三数学一轮复习(原卷版)第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程 教案.doc
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1、 1 第八章第八章 解析几何解析几何 第一节第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程直线的倾斜角与斜率、直线的方程 核心素养立意下的命题导向核心素养立意下的命题导向 1.在平面直角坐标系中,结合具体图形掌握确定直线位置的几何要素,凸显直观想象的核心在平面直角坐标系中,结合具体图形掌握确定直线位置的几何要素,凸显直观想象的核心素养素养 2理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线斜率的计算公式,凸显数学运算的理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线斜率的计算公式,凸显数学运算的核心素养核心素养 3掌握确定直线的几何要素,掌握直线方程的三种形式掌握确定直线的几何要素,掌握直线方程的三种形式
2、(点斜式、两点式及一般式点斜式、两点式及一般式),了解,了解斜截式与一次函数的关系,凸显数学抽象的核心素养斜截式与一次函数的关系,凸显数学抽象的核心素养 理清主干知识理清主干知识 1直线的倾斜角与斜率直线的倾斜角与斜率 直线的倾斜角直线的倾斜角 直线的斜率直线的斜率 定定 义义 当直线当直线 l 与与 x 轴相交时,我们取轴相交时,我们取 x 轴轴作为基准,作为基准, x 轴正向与直线轴正向与直线 l 向上向上方向方向之间所成的角之间所成的角 叫做直线叫做直线 l 的的倾斜倾斜角角当直线当直线 l 与与 x 轴平行或重合时,轴平行或重合时,规定它的倾斜角为规定它的倾斜角为 0 当直线当直线 l
3、 的倾斜角的倾斜角 2时,其倾斜角时,其倾斜角 的正切值的正切值 tan 叫做这条直线的斜率,叫做这条直线的斜率,斜率通常用小写字母斜率通常用小写字母 k 表示,即表示,即 ktan_;经过两点;经过两点 P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1x2)的直线的斜率公式为的直线的斜率公式为 kP1P2y2y1x2x1 区区 别别 直线直线 l 垂直于垂直于 x 轴时, 直线轴时, 直线 l 的倾斜角的倾斜角是是 90 ;倾斜角的取值;倾斜角的取值范围为范围为0,) 直线直线 l 垂直于垂直于 x 轴时, 直线轴时, 直线 l 的斜率的斜率不存不存在在;斜率;斜率 k 的取值范围为的取值范围为
4、 R 联联 系系 (1)当直线不垂直于当直线不垂直于 x 轴时,直线的斜率和直线的倾斜角为一一对应关系;轴时,直线的斜率和直线的倾斜角为一一对应关系; (2)当直线当直线 l 的倾斜角的倾斜角 0,2时,时, 越大, 直线越大, 直线 l 的斜率越大; 当的斜率越大; 当 2, 时,时, 越大,直线越大,直线 l 的斜率越大的斜率越大 2 2直线方程的五种形式直线方程的五种形式 形式形式 几何条件几何条件 方程方程 适用范围适用范围 点斜式点斜式 过一点过一点(x0,y0),斜率,斜率 k yy0k(xx0) 与与 x 轴不垂直的直线轴不垂直的直线 斜截式斜截式 纵截距纵截距 b,斜率,斜率
5、k ykxb 与与 x 轴不垂直的直线轴不垂直的直线 两点式两点式 过两点过两点(x1,y1),(x2,y2) yy1y2y1xx1x2x1 与与 x 轴、轴、y 轴均不垂直的轴均不垂直的直线直线 截距式截距式 横截距横截距 a,纵截距,纵截距 b xayb1 不含垂直于坐标轴和过不含垂直于坐标轴和过原点的直线原点的直线 一般式一般式 AxByC0,A2B20 平面直角坐标系内所有平面直角坐标系内所有直线直线 澄清盲点误点澄清盲点误点 一、关键点练明一、关键点练明 1(求倾斜角求倾斜角)直线直线 3xya0 的倾斜角为的倾斜角为( ) A.6 B.3 C.56 D.23 答案答案:B 2(点斜
6、式方程点斜式方程)经过点经过点 P0(2,3),倾斜角为,倾斜角为 45 的直线方程为的直线方程为( ) Axy10 Bxy10 Cxy50 Dxy50 解析:解析:选选 D 由点斜式得直线方程为由点斜式得直线方程为 y(3)tan 45 (x2)x2,即,即 xy50. 3(斜截式方程斜截式方程)倾斜角为倾斜角为 135 ,在,在 y 轴上的截距为轴上的截距为1 的直线方程是的直线方程是( ) Axy10 Bxy10 Cxy10 Dxy10 答案答案:D 4(直线的斜率直线的斜率)过点过点 M(1,m),N(m1,4)的直线的斜率等于的直线的斜率等于 1,则,则 m 的值为的值为_ 答案:答
7、案:1 二、易错点练清二、易错点练清 1(忽视倾斜角的范围忽视倾斜角的范围)直线直线 x(a21)y10 的倾斜角的取值范围是的倾斜角的取值范围是( ) A. 0,4 B. 34, C. 0,4 2, D. 4,2 34, 解析解析:选选 B 由直线方程可得该直线的斜率为由直线方程可得该直线的斜率为1a21,又又11a210,所以倾斜角的所以倾斜角的 3 取值范围是取值范围是 34, . 2(忽视斜率公式中忽视斜率公式中 x1x2)已知经过两点已知经过两点 A(m22,m23),B(3mm2,2m)的直线的直线 l 的的倾斜角为倾斜角为 135 ,则,则 m 的值为的值为_ 答案:答案:43
8、3(忽视截距为忽视截距为 0 的情况的情况)过点过点 M(3,4),且在两坐标轴上的截距相等的直线的方程为,且在两坐标轴上的截距相等的直线的方程为_ 解析:解析:若直线过原点,则若直线过原点,则 k43, 所以所以 y43x,即,即 4x3y0. 若直线不过原点设若直线不过原点设xaya1,即,即 xya. 则则 a3(4)1,所以直线的方程为,所以直线的方程为 xy10. 答案:答案:4x3y0 或或 xy10 考点一考点一 直线的倾斜角与斜率直线的倾斜角与斜率 典例典例 (1)直线直线 2xcos y30 6,3的倾斜角的取值范围是的倾斜角的取值范围是( ) A. 6,3 B. 4,3 C
9、. 4,2 D. 4,23 (2)(2021 年年 1 月新高月新高考八省联考卷考八省联考卷)若正方形一条对角线所在直线的斜率为若正方形一条对角线所在直线的斜率为 2, 则该正方形的, 则该正方形的两条邻边所在直线的斜率分别为两条邻边所在直线的斜率分别为_,_. 解析解析 (1)直线直线 2xcos y30 的斜率的斜率 k2cos , 因为因为 6,3,所以,所以12cos 32, 因此因此 k2 cos 1, 3 设直线的倾斜角为设直线的倾斜角为 ,则有,则有 tan 1, 3 又又 0,),所以,所以 4,3, 即倾斜角的取值范围是即倾斜角的取值范围是 4,3. (2)设一条边所在直线的
10、倾斜角为设一条边所在直线的倾斜角为 ,由,由 tan 42,解得,解得 tan 13,所以正方形两条邻,所以正方形两条邻 4 边所在直线的斜率分别为边所在直线的斜率分别为13,3. 答案答案 (1)B (2)13 3 方法技巧方法技巧 1求倾斜角的取值范围的一般步骤求倾斜角的取值范围的一般步骤 (1)求出斜率求出斜率 ktan 的取值范围的取值范围 (2)利用三角函数的单调性,借助图象,确定倾斜角利用三角函数的单调性,借助图象,确定倾斜角 的取值范围求倾斜角时要注意斜率的取值范围求倾斜角时要注意斜率是否存在是否存在 2斜率取值范围的斜率取值范围的 2 种求法种求法 数形数形 结合法结合法 作出
11、直线在平面直角坐标系中可能的位置,借助图形,结合正切函数的作出直线在平面直角坐标系中可能的位置,借助图形,结合正切函数的单调性确定单调性确定 函数函数 图象法图象法 根据正切函数图象,由倾斜角范围求斜率范围,反之亦可根据正切函数图象,由倾斜角范围求斜率范围,反之亦可 针对训练针对训练 1(2021 湖南八校联考湖南八校联考)“a1 或或a0,解得,解得 a0. a1 是直线是直线 axy10 的倾斜角大于的倾斜角大于4的充分不必要条件的充分不必要条件 2(多选多选)如图,直线如图,直线 l1,l2,l3的斜率分别为的斜率分别为 k1,k2,k3,倾斜角分别为,倾斜角分别为1,2,3,则下列选项
12、正确的是,则下列选项正确的是( ) Ak1k3k2 Bk3k2k1 C132 D32k30,k1230,且,且 1为钝角,故选为钝角,故选 A、D. 考点二考点二 求直线的方程求直线的方程 典例典例 求适合下列条件的直线方程:求适合下列条件的直线方程: (1)经过点经过点 P(4,1),且在两坐标轴上的截距相等;,且在两坐标轴上的截距相等; 5 (2)经过点经过点 A(1,3),倾斜角等于直线,倾斜角等于直线 y3x 的倾斜角的的倾斜角的 2 倍;倍; (3)经过点经过点 B(3,4),且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形,且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形 解解 (1)设直线设直线 l 在在
13、x 轴,轴,y 轴上的截距均为轴上的截距均为 a, 若若 a0,即,即 l 过点过点(0,0)和和(4,1), 所以所以 l 的方程为的方程为 y14x,即,即 x4y0. 若若 a0,设,设 l 的方程为的方程为xaya1, 因为因为 l 过点过点(4,1),所以,所以4a1a1, 所以所以 a5,所以,所以 l 的方程为的方程为 xy50. 综上可知,所求直线的方程为综上可知,所求直线的方程为 x4y0 或或 xy50. (2)由已知设直线由已知设直线 y3x 的倾斜角为的倾斜角为 ,则所求,则所求直线的倾斜角为直线的倾斜角为 2. 因为因为 tan 3,所以,所以 tan 22tan 1
14、tan234. 又直线经过点又直线经过点 A(1,3), 因此所求直线方程为因此所求直线方程为 y334(x1), 即即 3x4y150. (3)由题意可知,所求直线的斜率为由题意可知,所求直线的斜率为 1. 又过点又过点(3,4),由点斜式得,由点斜式得 y4 (x3) 故所求直线的方程为故所求直线的方程为 xy10 或或 xy70. 方法技巧方法技巧 求解直线方程的求解直线方程的 2 种方法种方法 直接法直接法 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,直接写出直线方程线方程 待定待定 系数法系数法 设所求直线方程的某种形式;设所求直线方程的某种
15、形式; 由条件建立所求参数的方程由条件建立所求参数的方程(组组); 解这个方程解这个方程(组组)求出参数;求出参数; 把参数的值代入所设直线方程把参数的值代入所设直线方程 针对训练针对训练 1一条直线经过点一条直线经过点 A(2,2),并且与两坐标轴围成的三角形的面积为,并且与两坐标轴围成的三角形的面积为 1,求此直线的方程,求此直线的方程 解:解:设所求直线的方程为设所求直线的方程为xayb1. A(2,2)在直线上,在直线上,2a2b1. 又又直线与坐标轴围成的三角形面积为直线与坐标轴围成的三角形面积为 1, 6 12|a| |b|1. 由由可得可得(1) ab1,ab2或或(2) ab1
16、,ab2. 由由(1)解得解得 a2,b1或或 a1,b2.方程组方程组(2)无解无解 故所求的直线方程为故所求的直线方程为x2y11 或或x1y21,即,即 x2y20 或或 2xy20 为所求直线为所求直线的方程的方程 2已知已知ABC 的三个顶点分别为的三个顶点分别为 A(3,0),B(2,1),C(2,3),求:,求: (1)BC 边所在直线的方程;边所在直线的方程; (2)BC 边上中线边上中线 AD 所在直线的方程;所在直线的方程; (3)BC 边的垂直平分线边的垂直平分线 DE 的方程的方程 解:解:(1)因为直线因为直线 BC 经过经过 B(2,1)和和 C(2,3)两点,两点
17、, 由两点式得由两点式得 BC 的方程为的方程为y131x222,即,即 x2y40. (2)设设 BC 边的中点边的中点 D 的坐标为的坐标为(x,y), 则则 x2220,y1322. BC 边的中线边的中线 AD 过过 A(3,0),D(0,2)两点,两点, 由截距式得由截距式得 AD 所在直线方程为所在直线方程为x3y21, 即即 2x3y60. (3)由由(1)知直线知直线 BC 的斜率的斜率 k112, 则直线则直线 BC 的垂直平分线的垂直平分线 DE 的斜率的斜率 k22. 由由(2)知点知点 D 的坐标为的坐标为(0,2) 可求出直线的点斜式方程为可求出直线的点斜式方程为 y
18、22(x0), 即即 2xy20. 考点三考点三 直线方程的综合应用直线方程的综合应用 典例典例 直线直线 l 过点过点 P(1,4),分别交,分别交 x 轴的正半轴和轴的正半轴和 y 轴的正半轴于轴的正半轴于 A,B 两点,两点,O 为坐标为坐标原点,当原点,当|OA|OB|最小时,求最小时,求 l 的方程的方程 解解 法一:法一:依题意,依题意,l 的斜率存在,且斜率为负,的斜率存在,且斜率为负, 设直线设直线 l 的斜率为的斜率为 k, 则直线则直线 l 的方程为的方程为 y4k(x1)(k0) 令令 y0,可得,可得 A 14k,0 ; 7 令令 x0,可得,可得 B(0,4k) |O
19、A|OB| 14k(4k)5 k4k 5 k4k549. 当且仅当当且仅当k4k且且 k0,b0),则直线,则直线 l 的方的方程为程为xayb1. 直线直线 l 过点过点 P(1,4),1a4b1, |OA|OB|ab(ab) 1a4b 5ba4ab52 ba4ab9, 当且仅当当且仅当ba4ab,即,即 a3,b6时时“”成立成立 |OA|OB|取最小值,取最小值,此时此时 l 的方程为的方程为x3y61,即,即 2xy60. 方法技巧方法技巧 与直线方程有关问题的常见类型及解题策略与直线方程有关问题的常见类型及解题策略 (1)求解与直线方程有关的最值问题先设出直线方程,建立目标函数,再利
20、用基本不等式求解与直线方程有关的最值问题先设出直线方程,建立目标函数,再利用基本不等式求解最值求解最值 (2)求直线方程弄清确定直线的两个条件,由直线方程的几种特殊形式直接写出方程求直线方程弄清确定直线的两个条件,由直线方程的几种特殊形式直接写出方程 (3)求参数值或范围注意点在直线上,则点的坐标适合直线的方程,再结合函数的单调性求参数值或范围注意点在直线上,则点的坐标适合直线的方程,再结合函数的单调性或基本不等式求解或基本不等式求解 针对训练针对训练 已知直线已知直线 l:kxy12k0(kR) (1)证明:直线证明:直线 l 过定过定点;点; (2)若直线不经过第四象限,求若直线不经过第四
21、象限,求 k 的取值范围;的取值范围; (3)若直线若直线 l 交交 x 轴负半轴于轴负半轴于 A,交,交 y 轴正半轴于轴正半轴于 B,AOB 的面积为的面积为 S(O 为坐标原点为坐标原点),求,求S 的最小值并求此时直线的最小值并求此时直线 l 的方程的方程 解:解:(1)证明:直线证明:直线 l 的方程可化为的方程可化为 k(x2)(1y)0, 8 令令 x20,1y0,解得解得 x2,y1. 无论无论 k 取何值,直线总经过定点取何值,直线总经过定点(2,1) (2)由方程知,当由方程知,当 k0 时直线在时直线在 x 轴轴上的截距为上的截距为12kk,在,在 y 轴上的截距为轴上的
22、截距为 12k,要使直,要使直线不经过第四象限,则必须有线不经过第四象限,则必须有 12kk2,12k1,解得解得 k0; 当当 k0 时,直线为时,直线为 y1,符合题意,符合题意, 故故 k 的取值范围是的取值范围是0,) (3)由题意可知由题意可知 k0,再由,再由 l 的方程,的方程, 得得 A 12kk,0 ,B(0,12k) 依题意得依题意得 12kk0,12k0,解得解得 k0. S12 |OA| |OB|12 12kk |12k| 12 12k 2k12 4k1k4 12(224)4, “”成立的成立的条件是条件是 k0 且且 4k1k,即,即 k12, Smin4,此时直线,
23、此时直线 l 的方程为的方程为 x2y40. 创新思维角度创新思维角度融会贯通学妙法融会贯通学妙法 妙用直线的斜率解题妙用直线的斜率解题 应用应用(一一) 比较大小比较大小 例例 1 已知函数已知函数 f(x)log2(x1),且,且 abc0,则,则f a a,f b b,f c c的大小关系为的大小关系为_ 解析解析 作出函数作出函数 f(x)log2(x1)的大致图象,如图所示,可知当的大致图象,如图所示,可知当 x0时,曲线上各点与原点连线的斜率随时,曲线上各点与原点连线的斜率随 x 的增大而减小,因为的增大而减小,因为 abc0, 所以所以f a af b bf c c. 答案答案
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