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1、
2014年高考一輪復(fù)習(xí)熱點難點精講精析:8.1直線與方程
一、直線的傾斜角與斜率
(一)直線的傾斜角
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2.已知斜率k的范圍,求傾斜角的范圍時,若k為正數(shù),則的范圍為的子集,且k=tan為增函數(shù);若k為負(fù)數(shù),則的范圍為的子集,且k=tan為增函數(shù)。若k的范圍有正有負(fù),則可所范圍按大于等于0或小于0分為兩部分,針對每一部分再根據(jù)斜率的增減性求傾斜角范圍。
※例題解析※
〖例〗已知直線的斜率k=-cos(∈R).求直線的傾斜角的取值范圍。
思路解析:cos的范圍斜率k的范圍tan的范圍傾斜角的取值范圍。
解答:
(二)直線的斜率及應(yīng)用
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2、
1、斜率公式:與兩點順序無關(guān),即兩點的橫縱坐標(biāo)在公式中前后次序相同;
2、求斜率的一般方法:
(1)已知直線上兩點,根據(jù)斜率公式 求斜率;
(2)已知直線的傾斜角或的某種三角函數(shù)根據(jù)來求斜率;
3、利用斜率證明三點共線的方法:
2 / 19
已知若,則有A、B、C三點共線。
注:斜率變化分成兩段,是分界線,遇到斜率要謹(jǐn)記,存在與否需討論。
※例題解析※
〖例〗設(shè)是互不相等的三個實數(shù),如果在同一直線上,求證:
思路解析:若三點共線,則由任兩點所確定的直線斜率相等或都不存在。
解答:
(三)兩條直線的平行與垂直
〖例〗已知點M(2,2),N(5,-2),點P
3、在x軸上,分別求滿足下列條件的P點坐標(biāo)。
(1)∠MOP=∠OPN(O是坐標(biāo)原點);
(2)∠MPN是直角。
思路解析:∠MOP=∠OPNOM//PN,∠MPN是直角MPNP,故而可利用兩直線平行和垂直的條件求得。
解答:
注:(1)充分掌握兩直線平行的條件及垂直的條件是解決本題的關(guān)鍵,對于斜率都存在且不重合的兩條直線
和,。若有一條直線的斜率不存在,那么另一條直線的斜率是多少一定要特別注意。
(2)注意轉(zhuǎn)化與化歸思想的應(yīng)用。
(3)利用斜率的幾何意義可以證明不等式,利用兩斜率之間的關(guān)系可以判斷兩直線的平行或垂直,數(shù)形結(jié)合的思想方法可幫助我們很直觀地分析問題,抓住問
4、題的實質(zhì)。
二、直線的方程
(一)直線方程的求法
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1、求直線方程應(yīng)先選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程形式并注意各種形式的適用條件?;痉椒òɡ脳l件直接求直線的基本量和利用待定系數(shù)法求直線的基本量。
用待定系數(shù)法求直線方程的步驟:
(1)設(shè)所求直線方程的某種形式;
(2)由條件建立所求參數(shù)的方程(組);
(3)解這個方程(組)求參數(shù);
(4)把所求的參數(shù)值代入所設(shè)直線方程。
2、求直線方程時,首先分析具備什么樣的條件;然后恰當(dāng)?shù)剡x用直線方程的形式準(zhǔn)確寫出直線方程。要注意若不能斷定直線具有斜率時,應(yīng)對斜率存在與不存在加以討論。在用截距式時,應(yīng)先判斷截距是否為0。若不確定,則
5、需分類討論。
※例題解析※
〖例〗求過點P(2,-1),在x軸和y軸上的截距分別為a、b,且滿足a=3b的直線方程。
思路解析:對截距是否為0分類討論設(shè)出直線方程代入已知條件求解得直線方程。
解答:當(dāng)a=3,b≠0時,設(shè)所求直線方程為,即
(二)用一般式方程判定直線的位置關(guān)系
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兩條直線位置關(guān)系的判定
已知直線,,則
(1)
(2)
(3)
(4)
※例題解析※
〖例〗已知直線和直線,(1)試判斷與是否平行;(2)⊥時,求的值。
思路解析:可直接根據(jù)方程的一般式求解,也可根據(jù)斜率求解,所求直線的斜率可能不存在,故應(yīng)按的斜率是否存
6、在為分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類討論。
解答:(1)方法一:
方法二:
(2)方法一:
由
方法二:
(三)直線方程的應(yīng)用
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利用直線方程解決問題,可靈活選用直線方程的形式,以便簡化運(yùn)算。一般地,已知一點通常選擇點斜式;已知斜率選擇斜截式或點斜式;已知截距或兩點選擇截距式或兩點式。
另外,從所求的結(jié)論來看,若求直線與坐標(biāo)軸圍成的三角形面積或周長,常選用截距式或點斜式。
注:(1)點斜式與斜截式是兩種常見的直線方程形式,要注意在這兩種形式中所要求直線的斜率存在。
(2)“截距”并非“距離”,可以是正的,也可以是負(fù)的,還可以是0。
※例題解析※
〖
7、例〗如圖,過點P(2,1)作直線,分別為交x、y軸正半軸于A、B兩點。
(1)當(dāng)⊿AOB的面積最小時,求直線的方程;
(2)當(dāng)|PA||PB|取最小值時,求直線的方程。
思路解析:求直線方程時,要善于根據(jù)已知條件,選取適當(dāng)?shù)男问健S捎诒绢}中給出了一點,且直線與x、y軸在正方向上分別相交,故有如下常見思路:
①點斜式:設(shè)的方程為,分別求出A、B的坐標(biāo),根據(jù)題目要求建立目標(biāo)函數(shù),求出最小值并確立最值成立的條件;
②截距式:設(shè)的方程為,將點(2,1)代入得出a與b的關(guān)系,建立目標(biāo)函數(shù),求最小值及最值成立的條件;
③根據(jù)題意,設(shè)出一個角,建立目標(biāo)函數(shù),利用三角函數(shù)的有關(guān)知識解決。
8、
解答:(1)方法一:設(shè)的方程為,則
方法二:設(shè)所求直線方程為,由已知得,于是。當(dāng)且僅當(dāng),即時,取最大值,此時取最小值4。故所求的直線的方程為,即。
方法三:設(shè)所求直線方程為,由已知得
(2)方法一:
方法二:
注:解析法解決實際問題,就是在實際問題中建立直角坐標(biāo)系,用坐標(biāo)表示點,用方程表示曲線,從而把問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,利用代數(shù)的方法使問題得到解決。
三、直線的交點坐標(biāo)與距離公式
(一)有關(guān)距離問題
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1、點到直線的距離公式和兩平行線間的距離公式是常用的公式,應(yīng)熟練掌握。
2、點到幾種特殊直線的距離
(1)點到x軸的距離。
(2
9、)點到y(tǒng)軸的距離.
(3)點到與x軸平行的直線y=a的距離。
(4)點到與y軸平行的直線x=b的距離.
3、兩點間的距離的求法
設(shè)點A(xA,yA),B(xB,yB),
特例:AB⊥x軸時,|AB|=|yA-yB|
AB⊥y軸時,|AB|=|xA-xB|.
4、點到直線的距離的求法
可直接利用點到直線的距離公式來求,但要注意此時直線方程必須為一般式.
5、兩平行直線間的距離的求法
(1)利用“化歸”法將兩條平行線間的距離轉(zhuǎn)化為一條直線上任意一點到另一條直線的距離.
(2)利用兩平行線間的距離公式.
注:點到直線的距離公式當(dāng)A=0或B=0時,公式仍成立,但也可不用
10、公式而直接用數(shù)形結(jié)合法來求距離。
※例題解析※
〖例〗已知三條直線l1:2x-y+a=0(a>0),l2:-4x+2y+1=0和l3:x+y-1=0,且l1與l2的距離是
(1)求a的值;
(2)能否找到一點P,使P同時滿足下列三個條件:
①P是第一象限的點;
②P點到l1的距離是P點到l2的距離的;
③P點到l1的距離與P點到l3的距離之比是.若能,求P點坐標(biāo);若不能,說明理由.
【方法詮釋】(1)由l1與l2的距離及兩平行線之間的距離公式,可得關(guān)于a的方程,解方程即可得出a的值;
(2)由點P(x0,y0)滿足②③條件可得出關(guān)于x0、y0的方程組,解方程組,即可求出點P的
11、坐標(biāo),注意驗證是否適合條件①.
解析:(1)l2為2x-y-=0,
∴l(xiāng)1與l2的距離為
∵a>0,∴a=3.
(2)設(shè)存在第一象限的點P(x0,y0)滿足條件②,則P點在與l1、l2平行的直線l′:2x-y+c=0上且,即或
∴2x0-y0+=0或2x0-y0+=0.
若P點滿足條件③,由點到直線的距離公式有:
即|2x0-y0+3|=|x0+y0-1|,
∴x0-2y0+4=0或3x0+2=0.
∵P在第一象限,∴3x0+2=0不可能.
聯(lián)立方程和x0-2y0+4=0,
解得 (舍去),
由
∴存在P()同時滿足條件①②③.
(二)有關(guān)對稱問題
12、
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常見的對稱問題:
(1)中心對稱
①若點A(x1,y1)、B(x2,y2)關(guān)于P(a,b)對稱,則由中點坐標(biāo)公式求得a、b的值,即
②直線關(guān)于點的對稱,其主要方法是:在已知直線上取兩點,利用中點坐標(biāo)公式求出它們關(guān)于已知點對稱的兩點坐標(biāo),再由兩點式求出直線方程,或者求出一個對稱點,再利用,由點斜式得到所求直線方程。
(2)軸對稱
①點關(guān)于直線的對稱
若兩點M(x1,y1)、N(x2,y2)關(guān)于直線:Ax+By+C=0對稱,則線段MN的中點在對稱軸上,而且連接MN的直線垂直于對稱軸上,由方程組
可得到點M關(guān)于對稱的點N的坐標(biāo)(x2,y2)(其中A≠0
13、,)
②直線關(guān)于直線的對稱
此類問題一般轉(zhuǎn)化為點關(guān)于直線的對稱來解決,有兩種情況:一是已知直線與對稱軸相交;二是已知直線與對稱軸平行。
(3)對稱問題的類型
①點關(guān)于點對稱;②點關(guān)于直線對稱;
③直線關(guān)于點對稱;④直線關(guān)于直線對稱.
以上各種對稱問題最終化歸為點關(guān)于點對稱、點關(guān)于直線對稱.
(4)對稱問題的具體應(yīng)用
①在直線上求一點,使它到兩定點距離之和最小問題
<1>當(dāng)兩定點分別在直線的異側(cè)時,兩點連線與直線的交點即為所求;
<2>當(dāng)兩定點在直線的同一側(cè)時,可借助于點關(guān)于直線對稱,將問題轉(zhuǎn)化為①情形來解決.
②在直線上求一點,使它到兩定點距離之差的絕對值最大問題
<1
14、>當(dāng)兩定點在直線的同一側(cè)時,利用三角形的兩邊之差小于第三邊,可知兩定點的連線與直線的交點即為所求;
<2>當(dāng)兩定點分別在直線的異側(cè)時,可借助于點關(guān)于直線對稱,將問題轉(zhuǎn)化為<1>情形解決.
※例題解析※
〖例〗求直線關(guān)于直線對稱的直線的方程。
思路解析:轉(zhuǎn)化為點關(guān)于直線的對稱問題,利用方程組求解。
解答:方法一:由知直線與的交點坐標(biāo)為(-2,-1),設(shè)直線的方程為y+1=k(x+2),即kx-y+2k-1=0.在直線上任取一點(1,2),由題設(shè)知點(1,2)到直線、的距離相等,由點到直線的距離公式得
,解得,
∴直線的方程為x-2y=0.
方法二:設(shè)所求直線上一點為P(x
15、,y),則在直線上必存在一點與點P關(guān)于直線對稱。
由題設(shè):直線與直線垂直,且線段的中點在直線上。
∴代入直線得x+1=2(y-1)+3,
整理得x-2y=0.
所以所求直線方程為x-2y=0.
(三)解析法(坐標(biāo)法)應(yīng)用
〖例〗(12)如圖,已知P是等腰三角形ABC的底邊BC上一點,PM⊥AB于M,PN⊥AC于N,用解析法證明|PM|+|PN|為定值。
思路解析: 建立直角坐標(biāo)系利用點到直線的距離公式求出|PM|和|PN|的長度。
解答:過點A作AO⊥BC,垂足為O,以O(shè)為原點,建立如圖所示的直角坐標(biāo),……………1分
設(shè)B(-a,0),C(a,0)(a>0),A(0,
16、b),P(,0),a,b為定值,為參數(shù),-a≤≤a,
∴AB的方程是bx-ay+ab=0,AC的方程是bx+ay-ab=0,……………………………………………………4分
由點到直線的距離公式得,………………7分
∵a>0,b>0,∴ab>0,-ab<0,把原點坐標(biāo)代入AB,AC方程左端分別得ab,-ab,且點P在直線AB,AC的下方,∴b+ab>0,b- ab<0,………………………………………………10分
∴……………………12分
注:解析法(坐標(biāo)法)即通過建立平面直角坐標(biāo)系,把幾何問題轉(zhuǎn)化成代數(shù)問題,用處理代數(shù)問題的方法解決,這種方法是聯(lián)系平面解析幾何的紐帶。求定值問題,應(yīng)先表示出要證明為定值的
式子,最后出現(xiàn)定值。
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