平面解析几何
平面解析几何的基本概念
平面解析几何的基本概念在数学中,解析几何是研究几何图形的一个分支,它使用代数的方法来研究点、线、面等几何概念。
平面解析几何是解析几何的一个重要部分,它以平面为研究对象,通过坐标系和代数方法来描述和分析平面上的几何问题。
本文将介绍平面解析几何的基本概念,包括平面直角坐标系、点的坐标、向量的表示等内容。
一、平面直角坐标系平面直角坐标系是平面解析几何的基础,它由两条互相垂直的直线组成。
其中一条称为x轴,另一条称为y轴。
两条轴相交的点被定义为原点O,用作坐标的起点。
x轴和y轴上的单位长度相等,且方向分别沿着正向和负向。
平面直角坐标系可以用于确定平面上的点的位置和表示平面的几何图形。
二、点的坐标在平面直角坐标系中,每个点都可以用一对有序实数(x, y)来表示,其中x称为横坐标,y称为纵坐标。
横坐标表示点在x轴上的位置,纵坐标表示点在y轴上的位置。
例如,点A的坐标为(2, 3),表示A在x 轴上距离原点2个单位,在y轴上距离原点3个单位。
点的坐标可以用于计算点之间的距离、判断点是否在某个几何图形内部等问题。
三、向量的表示在平面解析几何中,向量用于表示有方向和大小的量。
向量由起点和终点组成,起点表示向量的位置,终点表示向量的方向和大小。
向量通常用有序实数对(x, y)来表示,其中x和y分别表示向量在x轴和y 轴上的分量。
例如,向量AB的表示为AB=(x2-x1, y2-y1),其中A和B分别是向量AB的起点和终点。
向量可以进行相加、减法和数量乘法等运算,用于计算向量之间的关系和解决几何问题。
四、直线的方程平面解析几何中,直线是一个重要的几何图形。
直线可以通过两点的坐标表示,也可以通过方程来表示。
一个直线的方程通常由两个实数系数a和b以及一个实数常量c组成,方程的一般形式为ax + by + c = 0。
其中,如果a和b不同时为零,则直线不平行于坐标轴;如果a为零而b不为零,则直线与x轴平行;如果b为零而a不为零,则直线与y轴平行。
平面解析几何
平面解析几何----仅供学习者参考。
平面解析几何是运用代数方法,在笛卡尔直角坐标系中(坐标系还有斜坐标系,极坐标系)研究几何图形的性质,它的主要研究对象是直线,二次曲线。
一、直线。
1、有向线段。
定义:规定了方向的直线叫有向直线,规定了起点和终点的线段叫做有向线段。
例如A 、B 分别是线段AB 的起点和终点,则AB 为正,BA 为负。
一条有向线段的长度,连同表示它的方向的正、负号,叫做这条有向线段的数量,例如AB 的数量是+5,则BA 的数量是-5。
记作AB=+5,BA=-5。
∴AB=-BA。
2、两点间的距离。
点()111y x P ,和()222y x P ,是平面上任意两点。
则21P P ,两点的距离是:()()21221221y y x x p p -+-=3、线段定比分点的坐标。
定义:设P点把有向线段21p p 分成p p 1和2pp 两部分,那么有向线段p p 1和2pp 的数量比。
就是P点分21p p 所成的比。
通常用“λ”表示,即λ=21pp pp ,分点P的坐标为 λλ++=121x x x ,λλ++=121y y y ,(1-≠λ)4、直线的倾斜角。
定义:一条直线向上方向和x 轴的正方向所成的最小正角,叫做这条直线的倾斜角。
上图中角βα,都是倾斜角,(当直线与x 轴平行时,倾斜角为0,当直线与y 轴平行时,倾斜角为90º。
这是斜率不存在。
)倾斜角的范围是0≤α<π。
5、直线的斜率。
定义:一条直线倾斜角的正切叫做这条直线的斜率。
即αtan =k (α=2π时k 不存在)。
已知直线上两点()111y x P ,和()222y x P ,,斜率)(211212x x x x y y k ≠--=。
6、两条直线平行的充要条件。
设不重合的两条直线1l 和2l 的斜率分别是1k 和2k ,直线平行1l 和2l 的充要条件是:21k k =。
即1l ∥2l ⇔21k k =。
平面解析几何
平面解析几何1. 引言平面解析几何是数学中的一个重要分支,研究平面上的点、直线和曲线之间的关系和性质。
它是解析几何的基础,也是许多其他数学学科的基础。
本篇文档将介绍平面解析几何的基本概念、基本性质以及常见的应用。
我们将从平面上的点和直线开始讨论,然后引入曲线的概念,最后介绍椭圆、抛物线和双曲线等特殊曲线。
2. 平面上的点和直线2.1 点的坐标表示在平面上,我们可以使用笛卡尔坐标系来表示一个点的位置。
假设平面上有一个直角坐标系,其中x轴和x轴相交于原点x。
对于任意一个点x,我们可以使用它在x轴上的坐标x x和在x轴上的坐标x x来表示它的位置,记作x(x x,x x)。
2.2 直线的方程直线是平面解析几何中的重要概念,它是由无数个点组成的。
在平面上,一条直线可以由它上面的两个不重合的点确定。
如果我们已知直线上的两个点x1(x1,x1)和x2(x2,x2),那么直线的方程可以通过以下公式得到:$$\\frac{x-x_1}{x_2-x_1} = \\frac{y-y_1}{y_2-y_1}$$这个公式被称为点斜式方程,其中斜率可以通过两点之间的坐标计算得到。
2.3 直线的性质平面解析几何中,直线有很多重要的性质,包括平行、垂直和相交等。
下面是一些直线的性质:•平行线的性质:如果两条直线的斜率相等,那么它们是平行线。
•垂直线的性质:如果两条直线的斜率的乘积为-1,那么它们是垂直线。
•直线的方程变形:直线的方程也可以写成其他形式,如一般式方程、斜截式方程等。
3. 曲线的方程除了直线,平面上还存在着各种各样的曲线。
在平面解析几何中,我们经常需要研究曲线的方程。
3.1 二次曲线的方程在平面解析几何中,二次曲线是一类非常重要的曲线。
它的方程可以写成二次多项式的形式。
常见的二次曲线有椭圆、抛物线和双曲线等。
•椭圆的方程:椭圆是平面上一类特殊的曲线,其方程可以写成如下的标准方程:$$\\frac{x^2}{a^2} + \\frac{y^2}{b^2} = 1$$其中x和x分别是椭圆的半长轴和半短轴的长度。
平面解析几何
平面解析几何解析几何是数学中的一个分支,通过使用代数方法和几何方法相结合的方式来研究图形和方程的关系。
在解析几何中,平面是一个重要的概念。
本文将对平面在解析几何中的应用进行介绍。
一、平面的定义与性质在解析几何中,平面可以被定义为一个无限大的二维空间,其中的点满足一定的条件。
平面可以用方程或参数方程的形式表示。
平面有一些重要的性质,包括与平面相关的坐标系、平面上的直线、平面的方程等等。
二、平面上的点与直线在平面上,点是最基本的元素。
点在平面上的位置可以用坐标表示。
平面上的直线可以有不同的表示形式,包括斜截式、点斜式、一般式等。
通过点和直线的关系,我们可以研究平面上的几何图形以及它们之间的性质。
三、平面曲线与方程在解析几何中,平面曲线是指在平面上由给定方程或参数方程描述的图形。
常见的平面曲线包括直线、抛物线、椭圆、双曲线等等。
解析几何中,研究平面曲线的方法主要是通过代数方程的分析来获得几何信息。
四、平面的变换在解析几何中,平面的变换是指将平面上的点按照一定规则进行转换的操作。
常见的平面变换包括平移、旋转、镜像、放缩等等。
通过平面变换,我们可以研究平面上的对称性、相似性等几何性质。
五、平面解析几何的应用平面解析几何在实际中有广泛的应用。
它可以用来描述物体在平面上的运动轨迹,例如抛物线可以用来描述抛体的运动。
平面解析几何也常被应用于物理学、工程学、计算机图形学等领域。
例如,在计算机图形学中,平面解析几何可以用来描述二维图形的形状和变换。
六、总结解析几何是数学中的一个重要分支,平面是解析几何的基本概念之一。
通过使用代数方法和几何方法相结合,我们可以研究平面上的点、直线、曲线以及它们之间的关系和性质。
平面解析几何在实际中有广泛的应用,可以用来描述物体的运动轨迹以及在各个领域的应用。
通过学习和应用平面解析几何,我们可以更好地理解和应用数学知识。
平面解析几何
平面解析几何解析几何是数学中的一个分支,研究的是在平面或者空间中的点、线、面之间的关系。
平面解析几何主要研究平面内点的位置、线的性质以及二次曲线的方程等问题。
在这篇文章中,我们将深入探讨平面解析几何的相关概念、基本原理以及应用。
一、平面坐标系平面解析几何的基础是平面坐标系。
平面坐标系是通过两个互相垂直的坐标轴来确定平面上任意一点的位置。
通常将水平轴称为x轴,竖直轴称为y轴。
我们可以用有序数对(x, y)来表示一个点在坐标系中的位置,其中x为横坐标,y为纵坐标。
二、点的位置关系在平面坐标系中,点的位置可以通过其坐标值来确定。
对于两个点A(x₁, y₁)和B(x₂, y₂),可以计算它们之间的距离和斜率来研究它们的位置关系。
1. 距离:两点之间的距离可以通过勾股定理计算。
假设两点A(x₁, y₁)和B(x₂, y₂),它们之间的距离d可以表示为d = √((x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²)。
2. 斜率:对于直线上的两点A(x₁, y₁)和B(x₂, y₂),它们之间的斜率可以表示为k = (y₂ - y₁) / (x₂ - x₁)。
根据斜率的正负和大小,我们可以判断直线的倾斜方向和倾斜程度。
三、直线的方程直线是平面解析几何中的重要对象。
直线的方程可以分为一般式、斜截式和点斜式等形式。
1. 一般式:一般式方程表示为Ax + By + C = 0,其中A、B和C为实常数,且A和B不同时为0。
2. 斜截式:斜截式方程表示为y = kx + b,其中k为斜率,b为截距。
3. 点斜式:点斜式方程表示为(y - y₁) = k(x - x₁),其中(x₁, y₁)为直线上的已知点,k为斜率。
通过这些方程,我们可以根据已知条件推导出直线的方程,或者根据方程求出直线的性质。
四、二次曲线的方程除了直线,二次曲线也是平面解析几何中研究的重点之一。
二次曲线的方程一般形式为Ax² + Bxy + Cy² + Dx + Ey + F = 0,其中A、B、C、D、E和F为实常数。
高中数学中的平面解析几何知识点总结
高中数学中的平面解析几何知识点总结平面解析几何是高中数学的重要组成部分,它将代数与几何巧妙地结合在一起,通过建立坐标系,用代数方法研究几何图形的性质。
下面我们来详细总结一下这部分的重要知识点。
一、直线1、直线的倾斜角直线倾斜角的范围是0, π),倾斜角α的正切值叫做直线的斜率,记为 k =tanα。
当倾斜角为 90°时,直线的斜率不存在。
2、直线的方程(1)点斜式:y y₁= k(x x₁),其中(x₁, y₁)是直线上的一点,k 是直线的斜率。
(2)斜截式:y = kx + b,其中 k 是斜率,b 是直线在 y 轴上的截距。
(3)两点式:(y y₁)/(y₂ y₁) =(x x₁)/(x₂ x₁),其中(x₁, y₁),(x₂, y₂)是直线上的两点。
(4)截距式:x/a + y/b = 1,其中 a 是直线在 x 轴上的截距,b 是直线在 y 轴上的截距。
(5)一般式:Ax + By + C = 0(A、B 不同时为 0)3、两条直线的位置关系(1)平行:两条直线斜率相等且截距不相等,即 k₁= k₂且 b₁ ≠ b₂。
(2)垂直:两条直线斜率的乘积为-1,即 k₁k₂=-1(当一条直线斜率为 0,另一条直线斜率不存在时也垂直)。
4、点到直线的距离公式点 P(x₀, y₀)到直线 Ax + By + C = 0 的距离 d =|Ax₀+ By₀+ C| /√(A²+ B²)二、圆1、圆的方程(1)标准方程:(x a)²+(y b)²= r²,其中(a, b)是圆心坐标,r是半径。
(2)一般方程:x²+ y²+ Dx + Ey + F = 0(D²+ E² 4F > 0),圆心坐标为(D/2, E/2),半径 r =√(D²+ E² 4F) / 22、直线与圆的位置关系(1)相交:圆心到直线的距离小于半径,d < r。
高中数学中的平面解析几何知识点总结
高中数学中的平面解析几何知识点总结高中数学中的平面解析几何是一个重要的知识板块,它将代数与几何巧妙地结合在一起,为我们解决几何问题提供了全新的思路和方法。
下面就让我们一起来详细梳理一下平面解析几何的相关知识点。
一、直线1、直线的方程点斜式:若直线过点\((x_0,y_0)\),斜率为\(k\),则直线方程为\(y y_0 = k(x x_0)\)。
斜截式:若直线斜率为\(k\),在\(y\)轴上的截距为\(b\),则直线方程为\(y = kx + b\)。
两点式:若直线过点\((x_1,y_1)\)和\((x_2,y_2)\),则直线方程为\(\frac{y y_1}{y_2 y_1} =\frac{x x_1}{x_2 x_1}\)。
截距式:若直线在\(x\)轴、\(y\)轴上的截距分别为\(a\)、\(b\)(\(a\neq 0\),\(b\neq 0\)),则直线方程为\(\frac{x}{a} +\frac{y}{b} = 1\)。
一般式:\(Ax + By + C = 0\)(\(A\)、\(B\)不同时为\(0\))。
2、直线的位置关系平行:两条直线\(y_1 = k_1x + b_1\)和\(y_2 = k_2x + b_2\)平行,当且仅当\(k_1 = k_2\)且\(b_1 \neq b_2\);对于一般式直线\(A_1x + B_1y + C_1 = 0\)和\(A_2x + B_2y + C_2 = 0\)平行,当且仅当\(A_1B_2 A_2B_1 = 0\)且\(A_1C_2 A_2C_1 \neq0\)。
垂直:两条直线\(y_1 = k_1x + b_1\)和\(y_2 = k_2x + b_2\)垂直,当且仅当\(k_1k_2 =-1\);对于一般式直线\(A_1x + B_1y + C_1 = 0\)和\(A_2x + B_2y + C_2 = 0\)垂直,当且仅当\(A_1A_2 + B_1B_2 = 0\)。
平面解析几何 PPT课件
高 是要考虑正切函数的单调性.
频
解 题
考 点
3.用截距式写方程时,应先判断截距是否为0,若
训 练
要 通
不确定,则需要分类讨论.
要 高
关
效
目 新课标(理科) 录
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
基
高
础
直线的倾斜角与斜率
分
知
障
识
碍
要
要
打 牢
[例1] (1)(2012·岳阳模拟)经过两点A(4,2y+1),
训 练 要 高 效
目 新课标(理科) 录
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
基 础
名
几何条件
知称
方程
局限性
高 分 障
识
碍
要 截 在x轴、y轴上
打
不包括_垂__直__于__坐__
要
破
牢
距 的截距分别为a, __xa_+__by_=__1__ 标轴 和_过__原__点__
除
高 式 b(a,b≠0)
的直线
知
障
识 要
则直线l的方程为
()
碍 要
打 牢
A.3x+4y-14=0
B.3x-4y+14=0
破 除
C.4x+3y-14=0
D.4x-3y+14=0
高
解
频 考 点
解析:由y-5=-34(x+2),得3x+4y-14=0.
题 训 练
要 通
答案:A
要 高
关
效
目 新课标(理科) 录
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
解
频 考
一
点
_A_x_+__B__y+__C__=__0_
平面解析几何
怎样避免这种情况发生呢?解决办法是加上“重 合”两字。即,圆的切线是与圆有两个重合交点 的直线。这个定义可以推广到一般圆锥曲线。
6、如何看待解析几何成为教学难点?
在“平面解析几何初步”模块中,学生将在平面 直角坐标系中建立直线和圆的代数方程,运用代 数方法研究它们的几何性质及其相互位置关系, 并了解空间直角坐标系。体会数形结合的思想, 初步形成用代数方法解决几何问题的能力。
在“圆锥曲线与方程”模块中,学生将学习圆锥 曲线与方程,了解圆锥曲线与二次方程的关系, 掌握圆锥曲线的基本几何性质,感受圆锥曲线在 刻画现实世界和解决实际问题中的作用。结合已 学过的曲线及其方程的实例,了解曲线与方程的 对应关系,进一步体会数形结合的思想。
以二次曲线为例。二次曲线的方程之所以复杂, 是由于坐标系的任意选取所产生的。如果选取适 当的坐标系,那么曲线方程就可以大为简化,这 也就是通常所说的标准方程。我们就是通过标准 方程来研究相应曲线的性质的。
4、如何理解圆锥曲线的统一性
圆锥曲线是解析几何的核心内容,是解析几何基 本思想和基本方法的具体运用。高中学习三种圆 锥曲线是单独展开的,对它们统一性的揭示不够 充分。理解圆锥曲线的统一性至少有三个角度: 统一的来源、统一的定义、统一的方程。
◎统一的来源(圆锥截线的观点)
设圆锥面母线、截平面与轴线的夹角分别为α,θ
☆截面不过圆锥顶点(非退化圆锥曲线)
θ=π/2时,曲线是圆; α<θ<π/2时,曲线是椭圆; θ=α时,曲线是抛物线; 0≤θ<α时,曲线是双曲线. 上述曲线离心率均为cosθ/cosα
高中数学第八章_平面解析几何
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,π). 2.斜率公式(1)直线l 的倾斜角为α(α≠π2),则斜率k =tan_α.(2)P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)在直线l 上,且x 1≠x 2,则l 的斜率k =y 2-y 1x 2-x 1. 3.直线方程的五种形式名称 几何条件 方程 适用范围 斜截式 纵截距、斜率 y =kx +b 与x 轴不垂直的直线 点斜式 过一点、斜率y -y 0=k (x -x 0) 两点式过两点y -y 1y 2-y 1=x -x 1x 2-x 1与两坐标轴均不垂直的直线截距式 纵、横截距x a +y b=1 不过原点且与两坐标轴均不垂直的直线 一般式Ax +By +C =0(A 2+B 2≠0)所有直线若点P 1,P 2的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),线段P 1P 2的中点M 的坐标为(x ,y ),则⎩⎨⎧x =x 1+x 22,y =y 1+y22,此公式为线段P 1P 2的中点坐标公式.[小题体验]1.设直线l 过原点,其倾斜角为α,将直线l 绕坐标原点沿逆时针方向旋转45°,得到直线l 1,则直线l 1的倾斜角为( )A .α+45°B .α-135°C .135°-αD .α+45°或α-135°解析:选D 由倾斜角的取值范围知,只有当0°≤α+45°<180°,即0°≤α<135°时,l 1的倾斜角才是α+45°.而0°≤α<180°,所以当135°≤α<180°时,l 1的倾斜角为α-135°,故选D.2.下列说法中正确的是( )A.y -y 1x -x 1=k 表示过点P 1(x 1,y 1),且斜率为k 的直线方程 B .直线y =kx +b 与y 轴交于一点B (0,b ),其中截距b =|OB | C .在x 轴和y 轴上的截距分别为a 与b 的直线方程是x a +yb =1D .方程(x 2-x 1)(y -y 1)=(y 2-y 1)(x -x 1)表示过点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)的直线解析:选D 对于A ,直线不包括点P 1,故A 不正确;对于B ,截距不是距离,是B 点的纵坐标,其值可正可负,故B 不正确;对于C ,经过原点的直线在两坐标轴上的截距都是0,不能表示为x a +yb =1,故C 不正确;对于D ,此方程为直线两点式方程的变形,故D 正确.故选D.3.(2018·嘉兴检测)直线l 1:x +y +2=0在x 轴上的截距为________;若将l 1绕它与y 轴的交点顺时针旋转90°,则所得到的直线l 2的方程为________________.解析:对于直线l 1:x +y +2=0,令y =0,得x =-2,即直线l 1在x 轴上的截距为-2;令x =0,得y =-2,即l 1与y 轴的交点为(0,-2),直线l 1的倾斜角为135°,∴直线l 2的倾斜角为135°-90°=45°,∴l 2的斜率为1,故l 2的方程为y =x -2,即x -y -2=0.答案:-2 x -y -2=01.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.直线x cos α+3y +2=0的倾斜角的范围是( ) A.⎣⎡⎦⎤π6,π2∪⎣⎡⎦⎤π2,5π6 B.⎣⎡⎦⎤0,π6∪⎣⎡⎭⎫5π6,π C.⎣⎡⎦⎤0,5π6 D.⎣⎡⎦⎤π6,5π6解析:选B 设直线的倾斜角为θ,则tan θ=-33cos α, 又cos α∈[-1,1],所以-33≤tan θ≤33, 又0≤θ<π,且y =tan θ在⎣⎡⎭⎫0,π2和⎝⎛⎭⎫π2,π上均为增函数,故θ∈⎣⎡⎦⎤0,π6∪⎣⎡⎭⎫5π6,π.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:当斜率不存在时,所求直线方程为x -5=0满足题意; 当斜率存在时,设其为k ,则所求直线方程为y -10=k (x -5), 即kx -y +10-5k =0.由距离公式,得|10-5k |k 2+1=5,解得k =34.故所求直线方程为3x -4y +25=0.综上知,所求直线方程为x -5=0或3x -4y +25=0. 答案:x -5=0或3x -4y +25=0考点一 直线的倾斜角与斜率(基础送分型考点——自主练透)[题组练透]1.若直线l 经过A (2,1),B (1,-m 2)(m ∈R )两点,则直线l 的倾斜角α的取值范围是( ) A.⎣⎡⎦⎤0,π4 B.⎝⎛⎭⎫π2,π C.⎣⎡⎭⎫π4,π2D.⎝⎛⎦⎤π2,3π4解析:选C 因为直线l 的斜率k =tan α=1+m 22-1=m 2+1≥1,所以π4≤α<π2.故倾斜角α的取值范围是⎣⎡⎭⎫π4,π2.2.经过P (0,-1)作直线l ,若直线l 与连接A (1,-2),B (2,1)的线段总有公共点,则直线l 的斜率k 和倾斜角α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k PA ≤k ≤k PB ,而k PB >0,k PA <0,故k <0时,倾斜角α为钝角,k =0时,α=0,k>0时,α为锐角.又k PA =-2-(-1)1-0=-1,k PB =1-(-1)2-0=1,∴-1≤k ≤1.又当0≤k ≤1时,0≤α≤π4;当-1≤k <0时,3π4≤α<π.故倾斜角α的取值范围为α∈⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 答案:[-1,1] ⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π3.若A (2,2),B (a,0),C (0,b )(ab ≠0)三点共线,求1a +1b 的值. 解:∵k AB =0-2a -2=-2a -2,k AC =b -20-2=-b -22,且A ,B ,C 三点共线,∴k AB =k AC ,即-2a -2=-b -22,整理得ab =2(a +b ),将该等式两边同除以2ab 得1a +1b =12.[谨记通法]1.倾斜角与斜率的关系当α∈⎣⎡⎭⎫0,π2且由0增大到π2⎝⎛⎭⎫α≠π2时,k 的值由0增大到+∞. 当α∈⎝⎛⎭⎫π2,π时,k 也是关于α的单调函数,当α在此区间内由π2⎝⎛⎭⎫α≠π2增大到π(α≠π)时,k 的值由-∞趋近于0(k ≠0).2.斜率的3种求法(1)定义法:若已知直线的倾斜角α或α的某种三角函数值,一般根据k =tan α求斜率.(2)公式法:若已知直线上两点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),一般根据斜率公式k =y 2-y 1x 2-x 1(x 1≠x 2)求斜率.(3)方程法:若已知直线的方程为Ax +By +C =0(B ≠0),则l 的斜率k =-AB .考点二 直线的方程(重点保分型考点——师生共研)[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y =3x 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a =0,即直线方程过点(0,0)和(4,1), ∴直线方程为y =14x ,即x -4y =0;若a ≠0,则设直线方程为x a +ya =1, ∵直线方程过点(4,1),∴4a +1a =1, 解得a =5,∴直线方程为x +y -5=0.综上可知,所求直线的方程为x -4y =0或x +y -5=0.(2)由已知,设直线y =3x 的倾斜角为α ,则所求直线的倾斜角为2α. ∵tan α=3,∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=-34.又直线经过点(-1,-3),因此所求直线方程为y +3=-34(x +1),即3x +4y +15=0.(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y -4=±(x -3). 即所求直线的方程为x -y +1=0或x +y -7=0.[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).[即时应用]求适合下列条件的直线方程:(1)经过点A (-3,3),且倾斜角为直线3x +y +1=0的倾斜角的一半的直线方程为________. (2)过点(2,1)且在x 轴上的截距与在y 轴上的截距之和为6的直线方程为________. 解析:(1)由3x +y +1=0,得此直线的斜率为-3, 所以倾斜角为120°,从而所求直线的倾斜角为60°, 所以所求直线的斜率为 3. 又直线过点A (-3,3),所以所求直线方程为y -3=3(x +3), 即3x -y +6=0.(2)由题意可设直线方程为x a +yb =1,则⎩⎪⎨⎪⎧a +b =6,2a +1b =1,解得a =b =3,或a =4,b =2.故所求直线方程为x +y -3=0或x +2y -4=0. 答案:(1)3x -y +6=0 (2)x +y -3=0或x +2y -4=0 考点三 直线方程的综合应用(题点多变型考点——多角探明) [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y -1=k (x -2), 则可得A ⎝⎛⎭⎫2-1k ,0,B (0,1-2k ). ∵直线l 与x 轴,y 轴正半轴分别交于A ,B 两点, ∴⎩⎪⎨⎪⎧2k -1k >0,1-2k >0,得k <0. ∴S △AOB =12·|OA |·|OB |=12·⎝⎛⎭⎫2-1k ·(1-2k )=12⎝⎛⎭⎫4-1k-4k ≥12⎣⎡⎦⎤4+2 ⎝⎛⎭⎫-1k ·(-4k ) =4,当且仅当-1k=-4k ,即k =-12时,△AOB 的面积有最小值4,此时直线l 的方程为y -1=-12(x -2),即x +2y -4=0.(2)∵A ⎝⎛⎭⎫2-1k ,0,B (0,1-2k )(k <0), ∴截距之和为2-1k +1-2k =3-2k -1k ≥3+2(-2k )·⎝⎛⎭⎫-1k =3+22,当且仅当-2k =-1k,即k =-22时等号成立. 故截距之和的最小值为3+22, 此时直线l 的方程为y -1=-22(x -2), 即x +2y -2-2=0.(3)∵A ⎝⎛⎭⎫2-1k ,0,B (0,1-2k )(k <0), ∴|PA |·|PB |=1k 2+1·4+4k 2=2⎣⎡⎦⎤1-k +(-k )≥4, 当且仅当-k =-1k , 即k =-1时上式等号成立.故|PA |·|PB |的最小值为4,此时直线l 的方程为y -1=-(x -2),即x +y -3=0. 角度二:与导数的几何意义相结合的问题2.设P 为曲线C :y =x 2+2x +3上的点,且曲线C 在点P 处的切线倾斜角的取值范围为⎣⎡⎦⎤0,π4,则点P 横坐标的取值范围为( )A.⎣⎡⎦⎤-1,-12 B.[]-1,0 C .[0,1]D.⎣⎡⎦⎤12,1解析:选A 由题意知y ′=2x +2,设P (x 0,y 0), 则k =2x 0+2.因为曲线C 在点P 处的切线倾斜角的取值范围为⎣⎡⎦⎤0,π4,所以0≤k ≤1,即0≤2x 0+2≤1,故-1≤x 0≤-12. 角度三:由直线方程解决参数问题3.已知直线l 1:ax -2y =2a -4,l 2:2x +a 2y =2a 2+4,当0<a <2时,直线l 1,l 2与两坐标轴围成一个四边形,当四边形的面积最小时,求实数a 的值.解:由题意知直线l 1,l 2恒过定点P (2,2),直线l 1在y 轴上的截距为2-a ,直线l 2在x 轴上的截距为a 2+2,所以四边形的面积S =12×(2-a )×2+12×(a 2+2)×2=a 2-a +4=⎝⎛⎭⎫a -122+154,当a =12时,四边形的面积最小,故a =12.[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m ∈R ,过定点A 的动直线x +my =0和过定点B 的动直线mx -y -m +3=0交于点P (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x +my =0与mx -y -m +3=0的交点,且易知两直线垂直,则PA ⊥PB ,所以|PA |2+|PB |2=|AB |2=10,所以|PA |·|PB |≤|PA |2+|PB |22=5(当且仅当|PA |=|PB |=5时,等号成立),当P 与A 或B 重合时,|PA |·|PB |=0,故|PA |·|PB |的最大值是5.答案:52.已知直线l :kx -y +1+2k =0(k ∈R ). (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:直线l 的方程可化为y =k (x +2)+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y =kx +2k +1,则直线l 在y 轴上的截距为2k +1,要使直线l 不经过第四象限,则⎩⎪⎨⎪⎧k ≥0,1+2k ≥0,解得k ≥0,故k 的取值范围为[)0,+∞.(3)依题意,直线l 在x 轴上的截距为-1+2kk ,在y 轴上的截距为1+2k , ∴A ⎝⎛⎭⎫-1+2k k ,0,B (0,1+2k ).又-1+2kk <0且1+2k >0,∴k >0.故S =12|OA ||OB |=12×1+2k k ×(1+2k )=12⎝⎛⎭⎫4k +1k +4≥12(4+4)=4, 当且仅当4k =1k ,即k =12时取等号.故S 的最小值为4,此时直线l 的方程为x -2y +4=0.一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.(2019·金华一中模拟)直线x +(a 2+1)y +1=0的倾斜角的取值范围为( ) A.⎣⎡⎦⎤0,π4 B.⎣⎡⎭⎫3π4,πC.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫π2,π D.⎣⎡⎭⎫π4,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π解析:选B 由直线方程可知斜率k =-1a 2+1,设倾斜角为α,则tan α=-1a 2+1,而-1≤-1a 2+1<0,∴-1≤tan α<0,又∵α∈[0,π),∴3π4≤α<π,故选B. 2.直线x sin α+y +2=0的倾斜角的取值范围是( ) A .[0,π) B.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫3π4,π C.⎣⎡⎦⎤0,π4 D.⎣⎡⎦⎤0,π4∪⎣⎡⎭⎫π2,π 解析:选B 设直线的倾斜角为θ,则有tan θ=-sin α,其中sin α∈[-1,1].又θ∈[0,π),所以0≤θ≤π4或3π4≤θ<π. 3.(2018·湖州质检)若直线l 与直线y =1,x =7分别交于点P ,Q ,且线段P Q 的中点坐标为(1,-1),则直线l 的斜率为( )A.13B .-13C .-32D.23解析:选B 依题意,设点P (a,1),Q (7,b ),则有⎩⎪⎨⎪⎧a +7=2,b +1=-2,解得a =-5,b =-3,从而可得直线l 的斜率为-3-17+5=-13.4.如图中的直线l 1,l 2,l 3的斜率分别为k 1,k 2,k 3,则( ) A .k 1<k 2<k 3 B .k 3<k 1<k 2 C .k 3<k 2<k 1 D .k 1<k 3<k 2解析:选D 直线l 1的倾斜角α1是钝角,故k 1<0,直线l 2与l 3的倾斜角α2与α3均为锐角且α2>α3,所以0<k 3<k 2,因此k 1<k 3<k 2,故选D.5.(2018·豫西五校联考)曲线y =x 3-x +5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θ(θ∈[0,π)), 因为y ′=3x 2-1≥-1,所以tan θ≥-1, 结合正切函数的图象可知, θ的取值范围为⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π. 答案:⎣⎡⎭⎫0,π2∪⎣⎡⎭⎫3π4,π 二保高考,全练题型做到高考达标1.已知A (-1,1),B (3,1),C (1,3),则△ABC 的BC 边上的高所在直线方程为( ) A .x +y =0 B .x -y +2=0 C .x +y +2=0D .x -y =0解析:选B 因为B (3,1),C (1,3), 所以k BC =3-11-3=-1,故BC 边上的高所在直线的斜率k =1,又高线经过点A ,所以其直线方程为x -y +2=0.2.已知直线l 的斜率为3,在y 轴上的截距为另一条直线x -2y -4=0的斜率的倒数,则直线l 的方程为( )A .y =3x +2B .y =3x -2C .y =3x +12D .y =-3x +2 解析:选A ∵直线x -2y -4=0的斜率为12,∴直线l 在y 轴上的截距为2, ∴直线l 的方程为y =3x +2,故选A.3.(2018·温州五校联考)在同一平面直角坐标系中,直线l 1:ax +y +b =0和直线l 2:bx +y +a =0的图象可能是( )解析:选B 当a >0,b >0时,-a <0,-b <0,选项B 符合.4.若直线x -2y +b =0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( ) A .[-2,2] B .(-∞,-2]∪[2,+∞) C .[-2,0)∪(0,2]D .(-∞,+∞)解析:选C 令x =0,得y =b 2,令y =0,得x =-b ,所以所求三角形面积为12⎪⎪⎪⎪b 2|-b |=14b 2,且b ≠0,因为14b 2≤1,所以b 2≤4,所以b 的取值范围是[-2,0)∪(0,2].5.函数y =a 1-x (a >0,a ≠1)的图象恒过定点A ,若点A 在mx +ny -1=0(mn >0)上,则1m +1n 的最小值为( )A .2B .4C .8D .1解析:选B ∵函数y =a 1-x (a >0,a ≠1)的图象恒过定点A (1,1). ∴把A (1,1)代入直线方程得m +n =1(mn >0). ∴1m +1n =⎝⎛⎭⎫1m +1n (m +n )=2+n m +m n ≥2+2 n m ·m n =4(当且仅当m =n =12时取等号), ∴1m +1n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⎝⎛⎭⎫32,-12,∴BC 边上中线所在直线方程为y -0-12-0=x +532+5,即x +13y +5=0. 答案:x +13y +5=07.若直线ax +y +3a -1=0恒过定点M ,则直线2x +3y -6=0关于M 点对称的直线方程为________________.解析:由ax +y +3a -1=0,可得a (x +3)+(y -1)=0,令⎩⎪⎨⎪⎧ x +3=0,y -1=0,可得⎩⎪⎨⎪⎧x =-3,y =1,∴M (-3,1),M 不在直线2x +3y -6=0上,设直线2x +3y -6=0关于M 点对称的直线方程为2x +3y +c =0(c ≠-6),则|-6+3-6|4+9=|-6+3+c |4+9,解得c =12或c =-6(舍去),∴所求直线方程为2x +3y +12=0.答案:2x +3y +12=08.若圆x 2+y 2+2x -6y +1=0关于直线ax -by +3=0(a >0,b >0)对称,则1a +3b 的最小值是________.解析:由圆x 2+y 2+2x -6y +1=0知其标准方程为(x +1)2+(y -3)2=9, ∵圆x 2+y 2+2x -6y +1=0关于直线ax -by +3=0(a >0,b >0)对称, ∴该直线经过圆心(-1,3),即-a -3b +3=0, ∴a +3b =3(a >0,b >0). ∴1a +3b =13(a +3b )⎝⎛⎭⎫1a +3b =13⎝⎛⎭⎫1+3a b +3b a +9≥13⎝⎛⎭⎫10+23a b ·3b a =163, 当且仅当3b a =3ab ,即a =b 时取等号. 故1a +3b 的最小值是163.答案:1639.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16.解:(1)设直线l 的方程为y =k (x +3)+4,它在x 轴,y 轴上的截距分别是-4k -3,3k +4, 由已知,得(3k +4)⎝⎛⎭⎫4k +3=±6, 解得k 1=-23或k 2=-83.故直线l 的方程为2x +3y -6=0或8x +3y +12=0.(2)设直线l 在y 轴上的截距为b ,则直线l 的方程是y =16x +b ,它在x 轴上的截距是-6b ,由已知,得|-6b ·b |=6,∴b =±1.∴直线l 的方程为x -6y +6=0或x -6y -6=0.10.如图,射线OA ,OB 分别与x 轴正半轴成45°和30°角,过点P (1,0)的直线AB 分别交OA ,OB 于A ,B 两点,当AB 的中点C 恰好落在直线y =12x 上时,求直线AB 的方程.解:由题意可得k OA =tan 45°=1,k OB =tan(180°-30°)=-33, 所以直线l OA :y =x ,l OB :y =-33x . 设A (m ,m ),B (-3n ,n ),所以AB 的中点C ⎝ ⎛⎭⎪⎫m -3n 2,m +n 2,由点C 在直线y =12x 上,且A ,P ,B 三点共线得⎩⎪⎨⎪⎧m +n 2=12·m -3n 2,m -0m -1=n -0-3n -1,解得m =3,所以A (3,3). 又P (1,0),所以k AB =k AP =33-1=3+32,所以l AB :y =3+32(x -1),即直线AB 的方程为(3+3)x -2y -3-3=0.三上台阶,自主选做志在冲刺名校 1.已知曲线y =1e x+1,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:y ′=-e x(e x +1)2=-1e x+1ex +2, 因为e x >0,所以e x +1ex ≥2e x ·1e x =2(当且仅当e x =1e x ,即x =0时取等号),所以e x +1ex +2≥4, 故y ′=-1e x +1ex +2≥-14(当且仅当x =0时取等号).所以当x =0时,曲线的切线斜率取得最小值,此时切点的坐标为⎝⎛⎭⎫0,12,切线的方程为y -12=-14(x -0),即x +4y -2=0.该切线在x 轴上的截距为2,在y 轴上的截距为12,所以该切线与两坐标轴所围成的三角形的面积S =12×2×12=12.答案:122.已知直线l 过点P (3,2),且与x 轴、y 轴的正半轴分别交于A ,B 两点,如图所示,当△ABO 的面积取最小值时,求直线l 的方程.解:法一:设A (a,0),B (0,b )(a >0,b >0), 则直线l 的方程为x a +yb =1. 因为l 过点P (3,2),所以3a +2b =1. 因为1=3a +2b ≥26ab ,整理得ab ≥24,所以S △ABO =12ab ≥12,当且仅当3a =2b ,即a =6,b =4时取等号. 此时直线l 的方程是x 6+y4=1,即2x +3y -12=0.法二:依题意知,直线l 的斜率k 存在且k <0, 可设直线l 的方程为y -2=k (x -3)(k <0), 则A ⎝⎛⎭⎫3-2k ,0,B (0,2-3k ), S △ABO =12(2-3k )⎝⎛⎭⎫3-2k =12⎣⎡⎦⎤12+(-9k )+4-k ≥12⎣⎢⎡⎦⎥⎤12+2 (-9k )·4-k=12×(12+12)=12, 当且仅当-9k =4-k ,即k =-23时,等号成立.所以所求直线l 的方程为2x +3y -12=0.第二节两条直线的位置关系1.两条直线平行与垂直的判定 (1)两条直线平行:①对于两条不重合的直线l 1,l 2,若其斜率分别为k 1,k 2,则有l 1∥l 2⇔k 1=k 2. ②当直线l 1,l 2不重合且斜率都不存在时,l 1∥l 2. (2)两条直线垂直:①如果两条直线l 1,l 2的斜率存在,设为k 1,k 2,则有l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1. ②当其中一条直线的斜率不存在,而另一条直线的斜率为0时,l 1⊥l 2.2.两条直线的交点的求法直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,则l 1与l 2的交点坐标就是方程组⎩⎪⎨⎪⎧A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0的解.3.三种距离公式P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)两点之间的距离|P 1P 2|=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2点P 0(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离 d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2平行线Ax +By +C 1=0与Ax +By +C 2=0间距离 d =|C 1-C 2|A 2+B 21.(2018·金华四校联考)直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,则m =( ) A .2 B .-3 C .2或-3D .-2或-3解析:选C ∵直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,∴2m =m +13≠4-2,解得m =2或-3.2.“a =14”是“直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a +1)y -3=0相互垂直”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 由直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a +1)y -3=0相互垂直,得(a +1)(a -1)+3a (a +1)=0,即4a 2+3a -1=0,解得a =14或-1,∴“a =14”是“直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a+1)y -3=0相互垂直”的充分不必要条件,故选A.3.(2018·浙江五校联考)已知动点P 的坐标为(x,1-x ),x ∈R ,则动点P 的轨迹方程为________,它到原点距离的最小值为________.解析:设点P 的坐标为(x ,y ),则y =1-x ,即动点P 的轨迹方程为x +y -1=0.原点到直线x +y -1=0的距离为d =|0+0-1|1+1=22,即为所求原点到动点P 的轨迹的最小值.答案:x +y -1=0221.在判断两条直线的位置关系时,易忽视斜率是否存在,两条直线都有斜率可根据条件进行判断,若无斜率,要单独考虑.2.运用两平行直线间的距离公式时易忽视两方程中的x ,y 的系数分别相等这一条件盲目套用公式导致出错.1.已知P :直线l 1:x -y -1=0与直线l 2:x +ay -2=0平行,Q :a =-1,则P 是Q 的( ) A .充要条件 B .充分不必要条件 C .必要不充分条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 由于直线l 1:x -y -1=0与直线l 2:x +ay -2=0平行的充要条件是1×a -(-1)×1=0,即a =-1.所以P 是Q 的充要条件.2.(2018·安庆模拟)若直线l 1:x +3y +m =0(m >0)与直线l 2:2x +6y -3=0的距离为10,则m =( ) A .7B.172C .14D .17解析:选B 直线l 1:x +3y +m =0(m >0),即2x +6y +2m =0,因为它与直线l 2:2x +6y -3=0的距离为10,所以|2m +3|4+36=10,解得m =172.考点一 两条直线的位置关系(基础送分型考点——自主练透)[题组练透]1.已知a ≠0,直线ax +(b +2)y +4=0与直线ax +(b -2)y -3=0互相垂直,则ab 的最大值为( ) A .0 B .2 C .4D. 2解析:选B 若b =2,两直线方程分别为y =-a 4x -1和x =3a ,此时两直线相交但不垂直.若b =-2,两直线方程分别为x =-4a 和y =a 4x -34,此时两直线相交但不垂直.若b ≠±2,两直线方程分别为y =-a b +2x -4b +2和y =-a b -2x +3b -2,此时两直线的斜率分别为-a b +2,-a b -2,由-a b +2·⎝⎛⎭⎫-a b -2=-1,得a 2+b 2=4.因为a 2+b 2=4≥2ab ,所以ab ≤2,且当a =b =2或a =b =-2时取等号,故ab 的最大值为2.2.(2018·诸暨模拟)已知a ,b 为正数,且直线ax +by -6=0与直线2x +(b -3)y +5=0平行,则2a +3b 的最小值为________.解析:由两直线平行可得,a (b -3)=2b ,即2b +3a =ab ,2a +3b =1.又a ,b 为正数,所以2a +3b =(2a+3b )·⎝⎛⎭⎫2a +3b =13+6a b +6b a≥13+2 6a b ·6ba =25,当且仅当a =b =5时取等号,故2a +3b 的最小值为25.答案:253.已知两直线l 1:mx +8y +n =0和l 2:2x +my -1=0,试确定m ,n 的值,使 (1)l 1与l 2相交于点P (m ,-1);(3)l 1⊥l 2,且l 1在y 轴上的截距为-1.解:(1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧m 2-8+n =0,2m -m -1=0,解得m =1,n =7.即m =1,n =7时,l 1与l 2相交于点P (m ,-1).(2)∵l 1∥l 2,∴⎩⎪⎨⎪⎧m 2-16=0,-m -2n ≠0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =4,n ≠-2或⎩⎪⎨⎪⎧m =-4,n ≠2.即m =4,n ≠-2或m =-4,n ≠2时,l 1∥l 2. (3)当且仅当2m +8m =0, 即m =0时,l 1⊥l 2. 又-n8=-1,∴n =8.即m =0,n =8时,l 1⊥l 2, 且l 1在y 轴上的截距为-1.[谨记通法]1.已知两直线的斜率存在,判断两直线平行垂直的方法 (1)两直线平行⇔两直线的斜率相等且在坐标轴上的截距不等; (2)两直线垂直⇔两直线的斜率之积等于-1.[提醒] 当直线斜率不确定时,要注意斜率不存在的情况. 2.由一般式确定两直线位置关系的方法[提醒] 在判断两直线位置关系时,比例式A 1A 2与B 1B 2,C 1C 2的关系容易记住,在解答选择、填空题时,建议多用比例式来解答.考点二 距离问题(重点保分型考点——师生共研)[典例引领]1.(2018·衢州模拟)若直线l 1:x +ay +6=0与l 2:(a -2)x +3y +2a =0平行,则l 1与l 2间的距离为( ) A.2 B.823 C. 3D.833解析:选B 因为l 1∥l 2,所以1a -2=a 3≠62a,解得a =-1,所以l 1:x -y +6=0,l 2:x -y +23=0,所以l 1与l 2之间的距离d =⎪⎪⎪⎪6-232=823.2.直线3x +4y -3=0上一点P 与点Q (2,-2)的连线的最小值是________. 解析:∵点Q 到直线的距离即为P ,Q 两点连线的最小值, ∴|P Q |min =|3×2+4×(-2)-3|32+42=1.答案:13.若直线l 过点P (-1,2)且到点A (2,3)和点B (-4,5)的距离相等,则直线l 的方程为________. 解析:法一:当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y -2=k (x +1),即kx -y +k +2=0. 由题意知|2k -3+k +2|k 2+1=|-4k -5+k +2|k 2+1,即|3k -1|=|-3k -3|,∴k =-13.∴直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0.当直线l 的斜率不存在时,直线l 的方程为x =-1,也符合题意. 故所求直线l 的方程为x +3y -5=0或x =-1. 法二:当AB ∥l 时,有k =k AB =-13,∴直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0.当l 过AB 中点时,AB 的中点为(-1,4). ∴直线l 的方程为x =-1.故所求直线l 的方程为x +3y -5=0或x =-1. 答案:x +3y -5=0或x =-1[由题悟法]处理距离问题的2大策略(1)点到直线的距离问题可直接代入点到直线的距离公式去求.(2)动点到两定点距离相等,一般不直接利用两点间距离公式处理,而是转化为动点在两定点所在线段的垂直平分线上,从而使计算简便.[即时应用]1.已知P 是直线2x -3y +6=0上一点,O 为坐标原点,且点A 的坐标为(-1,1),若|PO |=|PA |,则P点的坐标为________.解析:法一:设P (a ,b ),则⎩⎨⎧2a -3b +6=0,a 2+b 2=(a +1)2+(b -1)2,解得a =3,b =4.∴P 点的坐标为(3,4). 法二:线段OA 的中垂线方程为x -y +1=0,则由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -3y +6=0,x -y +1=0.解得⎩⎪⎨⎪⎧x =3,y =4,则P 点的坐标为(3,4).答案:(3,4)2.已知直线l :ax +y -1=0和点A (1,2),B (3,6).若点A ,B 到直线l 的距离相等,则实数a 的值为________. 解析:法一:要使点A ,B 到直线l 的距离相等, 则AB ∥l ,或A ,B 的中点(2,4)在直线l 上. 所以-a =6-23-1=2或2a +4-1=0, 解得a =-2或-32.法二:要使点A ,B 到直线l 的距离相等, 则|a +1|a 2+1=|3a +5|a 2+1,解得a =-2或-32.答案:-2或-32考点三 对称问题(题点多变型考点——多角探明) [锁定考向]对称问题是高考常考内容之一,也是考查学生转化能力的一种常见题型. 常见的命题角度有: (1)点关于点对称; (2)点关于线对称; (3)线关于线对称.[题点全练]角度一:点关于点对称1.过点P (0,1)作直线l 使它被直线l 1:2x +y -8=0和l 2:x -3y +10=0截得的线段被点P 平分,则直线l 的方程为________________.解析:设l 1与l 的交点为A (a,8-2a ),则由题意知,点A 关于点P 的对称点B (-a,2a -6)在l 2上,把B 点坐标代入l 2的方程得-a -3(2a -6)+10=0,解得a =4,即点A (4,0)在直线l 上, 所以由两点式得直线l 的方程为x +4y -4=0. 答案:x +4y -4=02.已知直线l :2x -3y +1=0,点A (-1,-2),则直线l 关于点A (-1,-2)对称的直线l ′的方程为________.解析:法一:在l :2x -3y +1=0上任取两点,如M (1,1),N (4,3), 则M ,N 关于点A 的对称点M ′,N ′均在直线l ′上.易知M ′(-3,-5),N ′(-6,-7),由两点式可得l ′的方程为2x -3y -9=0.法二:设P (x ,y )为l ′上任意一点,则P (x ,y )关于点A (-1,-2)的对称点为P ′(-2-x ,-4-y ), ∵P ′在直线l 上,∴2(-2-x )-3(-4-y )+1=0, 即2x -3y -9=0. 答案:2x -3y -9=0 角度二:点关于线对称3.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 ′的方程.解:(1)设A ′(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧y +2x +1×23=-1,2×x -12-3×y -22+1=0,解得⎩⎨⎧x =-3313,y =413.∴A ′⎝⎛⎭⎫-3313,413. (2)在直线m 上取一点,如M (2,0),则M (2,0)关于直线l 的对称点M ′必在直线m ′上. 设M ′(a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧2×a +22-3×b +02+1=0,b -0a -2×23=-1.解得M ′⎝⎛⎭⎫613,3013.设直线m 与直线l 的交点为N ,则由⎩⎪⎨⎪⎧2x -3y +1=0,3x -2y -6=0.得N (4,3).又∵m ′经过点N (4,3),∴由两点式得直线m ′的方程为9x -46y +102=0. 角度三:线关于线对称4.直线2x -y +3=0关于直线x -y +2=0对称的直线方程是( ) A .x -2y +3=0 B .x -2y -3=0 C .x +2y +1=0D .x +2y -1=0解析:选A 设所求直线上任意一点P (x ,y ),则P 关于x -y +2=0的对称点为P ′(x 0,y 0), 由⎩⎪⎨⎪⎧x +x 02-y +y 02+2=0,x -x 0=-(y -y 0),得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=y -2,y 0=x +2,由点P ′(x 0,y 0)在直线2x -y +3=0上, ∴2(y -2)-(x +2)+3=0, 即x -2y +3=0.[通法在握]1.中心对称问题的2个类型及求解方法 (1)点关于点对称:若点M (x 1,y 1)及N (x ,y )关于P (a ,b )对称,则由中点坐标公式得⎩⎪⎨⎪⎧x =2a -x 1,y =2b -y 1,进而求解.(2)直线关于点的对称,主要求解方法是:①在已知直线上取两点,利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标,再由两点式求出直线方程;②求出一个对称点,再利用两对称直线平行,由点斜式得到所求直线方程. 2.轴对称问题的2个类型及求解方法 (1)点关于直线的对称:若两点P 1(x 1,y 1)与P 2(x 2,y 2)关于直线l :Ax +By +C =0对称,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧A ⎝⎛⎭⎫x 1+x 22+B ⎝⎛⎭⎫y 1+y 22+C =0,y 2-y 1x 2-x 1·⎝⎛⎭⎫-A B =-1,可得到点P 1关于l 对称的点P 2的坐标(x 2,y 2)(其中B ≠0,x 1≠x 2). (2)直线关于直线的对称:一般转化为点关于直线的对称来解决,有两种情况:一是已知直线与对称轴相交;二是已知直线与对称轴平行.[演练冲关]1.已知直线y =2x 是△ABC 中∠C 的平分线所在的直线,若点A ,B 的坐标分别是(-4,2),(3,1),则点C 的坐标为( )A .(-2,4)B .(-2,-4)C .(2,4)D .(2,-4)解析:选C 设A (-4,2)关于直线y =2x 的对称点为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧y -2x +4×2=-1,y +22=2×-4+x2,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =-2,∴BC 所在直线的方程为y -1=-2-14-3(x -3),即3x +y -10=0.同理可得点B (3,1)关于直线y =2x 的对称点为(-1,3),∴AC 所在直线的方程为y -2=3-2-1-(-4)(x +4),即x -3y +10=0.联立⎩⎪⎨⎪⎧3x +y -10=0,x -3y +10=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =4,可得C (2,4). 2.已知入射光线经过点M (-3,4),被直线l :x -y +3=0反射,反射光线经过点N (2,6),则反射光线所在直线的方程为________.解析:设点M (-3,4)关于直线l :x -y +3=0的对称点为M ′(a ,b ),则反射光线所在直线过点M ′, 所以⎩⎪⎨⎪⎧b -4a -(-3)·1=-1,-3+a 2-b +42+3=0,解得a =1,b =0.又反射光线经过点N (2,6),所以所求直线的方程为y -06-0=x -12-1,即6x -y -6=0. 答案:6x -y -6=03.已知△ABC 中,顶点A (4,5),点B 在直线l :2x -y +2=0上,点C 在x 轴上,求△ABC 周长的最小值.解:设点A 关于直线l :2x -y +2=0的对称点为A 1(x 1,y 1),点A 关于x 轴的对称点为A 2(x 2,y 2),连接A 1A 2交l 于点B ,交x 轴于点C ,则此时△ABC 的周长取最小值,且最小值为||A 1A 2.∵A 1与A 关于直线l :2x -y +2=0对称, ∴⎩⎪⎨⎪⎧y 1-5x 1-4×2=-1,2×x 1+42-y 1+52+2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 1=0,y 1=7.∴A 1(0,7).易求得A 2(4,-5),∴△ABC 周长的最小值为||A 1A 2=(4-0)2+(-5-7)2=410.一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.(2018·浙江名校协作体联考)“a =-1”是“直线ax +3y +3=0和直线x +(a -2)y +1=0平行”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选C 因为直线ax +3y +3=0和直线x +(a -2)y +1=0平行的充要条件是⎩⎪⎨⎪⎧a (a -2)=3×1,a ×1≠3×1,解得a =-1,故选C.2.(2018·丽水调研)已知直线l 1过点(-2,0)且倾斜角为30°,直线l 2过点(2,0)且与直线l 1垂直,则直线l 1与直线l 2的交点坐标为( )A .(3,3)B .(2,3)C .(1,3)D.⎝⎛⎭⎫1,32 解析:选C 直线l 1的斜率为k 1=tan 30°=33,因为直线l 2与直线l 1垂直,所以k 2=-1k 1=-3,所以直线l 1的方程为y =33(x +2),直线l 2的方程为y =-3(x -2).两式联立,解得⎩⎨⎧x =1,y =3,即直线l 1与直线l 2的交点坐标为(1,3).3.(2018·诸暨期初)已知点A (7,-4)关于直线l 的对称点为B (-5,6),则该对称直线l 的方程为( ) A .6x +5y -1=0 B .5x +6y +1=0 C .5x -6y -1=0D .6x -5y -1=0解析:选D 由题可得,直线l 是线段AB 的垂直平分线.因为A (7,-4),B (-5,6),所以k AB =6+4-5-7=-56,所以k l =65.又因为A (7,-4),B (-5,6)的中点坐标为(1,1).所以直线l 的方程为y -1=65(x -1),即6x -5y -1=0.4.已知点P (4,a )到直线4x -3y -1=0的距离不大于3,则a 的取值范围是________.解析:由题意得,点P 到直线的距离为|4×4-3×a -1|5=|15-3a |5.因为|15-3a |5≤3,即|15-3a |≤15,解得0≤a ≤10,所以a 的取值范围是[0,10].答案:[0,10]5.若两平行直线3x -2y -1=0,6x +ay +c =0之间的距离为21313,则c 的值是________.解析:依题意知,63=a -2≠c -1,解得a =-4,c ≠-2,即直线6x +ay +c =0可化为3x -2y +c2=0,又两平行直线之间的距离为21313, 所以⎪⎪⎪⎪c 2+132+(-2)2=21313,解得c =2或-6.答案:2或-6二保高考,全练题型做到高考达标1.(2018·舟山调研)在直角坐标平面内,过定点P 的直线l :ax +y -1=0与过定点Q 的直线m :x -ay +3=0相交于点M ,则|MP |2+|M Q |2的值为( )A.102B.10C .5D .10解析:选D 由题意知P (0,1),Q (-3,0),∵过定点P 的直线ax +y -1=0与过定点Q 的直线x -ay +3=0垂直, ∴M 位于以P Q 为直径的圆上, ∵|P Q |=9+1=10, ∴|MP |2+|M Q |2=|P Q |2=10.2.(2018·慈溪模拟)曲线y =2x -x 3在x =-1处的切线为l ,则点P (3,2)到直线l 的距离为( ) A.722B.922C.1122D.91010解析:选A 由题可得,切点坐标为(-1,-1).y ′=2-3x 2,由导数的几何意义可知,该切线的斜率为k =2-3=-1,所以切线的方程为x +y +2=0.所以点P (3,2)到直线l 的距离为d =|3+2+2|12+12=722.3.(2018·绵阳模拟)若P ,Q 分别为直线3x +4y -12=0与6x +8y +5=0上任意一点,则|P Q |的最小值为( )A.95 B.185 C.2910D.295解析:选C 因为36=48≠-125,所以两直线平行,由题意可知|P Q |的最小值为这两条平行直线间的距离, 即|-24-5|62+82=2910, 所以|P Q |的最小值为2910.4.(2018·厦门模拟)将一张坐标纸折叠一次,使得点(0,2)与点(4,0)重合,点(7,3)与点(m ,n )重合,则m +n 等于( )A.345B.365C.283D.323解析:选A 由题意可知,纸的折痕应是点(0,2)与点(4,0)连线的中垂线,即直线y =2x -3,它也是点(7,3)与点(m ,n )连线的中垂线,则⎩⎪⎨⎪⎧3+n 2=2×7+m2-3,n -3m -7=-12,解得⎩⎨⎧m =35,n =315,故m +n =345.5.(2018·钦州期中)已知直线l 的方程为f (x ,y )=0,P 1(x 1,y 1)和P 2(x 2,y 2)分别为直线l 上和l 外的点,则方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示( )A .过点P 1且与l 垂直的直线B .与l 重合的直线C .过点P 2且与l 平行的直线D .不过点P 2,但与l 平行的直线解析:选C 由直线l 的方程为f (x ,y )=0,知方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示与l 平行的直线,P 1(x 1,y 1)为直线l 上的点,则f (x 1,y 1)=0,f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0化为f (x ,y )-f (x 2,y 2)=0,显然P 2(x 2,y 2)满足方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0,所以f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示过点P 2且与l 平行的直线.故选C.6.已知三角形的一个顶点A (4,-1),它的两条角平分线所在直线的方程分别为l 1:x -y -1=0和l 2:x -1=0,则BC 边所在直线的方程为________________.解析:A 不在这两条角平分线上,因此l 1,l 2是另两个角的角平分线.点A 关于直线l 1的对称点A 1,点A 关于直线l 2的对称点A 2均在边BC 所在直线l 上.设A 1(x 1,y 1),则有⎩⎪⎨⎪⎧y 1+1x 1-4×1=-1,x 1+42-y 1-12-1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 1=0,y 1=3,所以A 1(0,3).同理设A 2(x 2,y 2),易求得A 2(-2,-1). 所以BC 边所在直线方程为2x -y +3=0. 答案:2x -y +3=07.(2018·余姚检测)已知直线l 过点P (3,4)且与点A (-2,2),B (4,-2)等距离,则直线l 的方程为________. 解析:显然直线l 的斜率不存在时,不满足题意;设所求直线方程为y -4=k (x -3), 即kx -y +4-3k =0,由已知,得|-2k -2+4-3k |1+k 2=|4k +2+4-3k |1+k 2,∴k =2或k =-23.∴所求直线l 的方程为2x -y -2=0或2x +3y -18=0. 答案:2x -y -2=0或2x +3y -18=08.如图所示,已知两点A (4,0),B (0,4),从点P (2,0)射出的光线经直线AB 反射后再射到直线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为________.解析:易得AB 所在的直线方程为x +y =4,由于点P 关于直线AB 对称的点为A 1(4,2),点P 关于y 轴对称的点为A 2(-2,0),则光线所经过的路程即A 1与A 2两点间的距离.于是|A 1A 2|=(4+2)2+(2-0)2=210.答案:2109.(2018·绍兴一中检测)两平行直线l 1,l 2分别过点P (-1,3),Q (2,-1),它们分别绕P ,Q 旋转,但始终保持平行,则l 1,l 2之间的距离的取值范围是________.解析:∵l 1∥l 2,且P ∈l 1,Q ∈l 2,∴l 1,l 2间的最大距离为|P Q |=[2-(-1)]2+(-1-3)2=5,又l 1与l 2不重合,∴l 1,l 2之间距离的取值范围是(0,5].答案:(0,5]10.已知△ABC 的顶点A (5,1),AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x -y -5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x -2y -5=0,求直线BC 的方程.解:依题意知:k AC =-2,A (5,1), ∴l AC 的方程为2x +y -11=0,联立⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -11=0,2x -y -5=0,得C (4,3).设B (x 0,y 0),则AB 的中点M ⎝⎛⎭⎫x 0+52,y 0+12, 代入2x -y -5=0, 得2x 0-y 0-1=0,联立⎩⎪⎨⎪⎧2x 0-y 0-1=0,x 0-2y 0-5=0,得B (-1,-3),∴k BC =65,∴直线BC 的方程为y -3=65(x -4),即6x -5y -9=0.三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.已知线段AB 的两个端点A (0,-3),B (3,0),且直线y =2λx +λ+2与线段AB 总相交,则实数λ的。
教案平面解析几何
精品教案平面解析几何第一章:平面解析几何基础1.1 坐标系与直线方程学习坐标系的定义与分类掌握直线方程的斜截式、点斜式和一般式1.2 点、直线、圆的位置关系理解点与直线、点与圆的位置关系掌握点到直线的距离公式、点到圆的距离公式第二章:直线与圆锥曲线2.1 直线与圆锥曲线的基本概念学习直线与圆锥曲线的定义和性质理解直线与圆锥曲线的交点性质2.2 直线与圆锥曲线的相交问题掌握直线与圆锥曲线相交的判定条件学习直线与圆锥曲线相交的解法第三章:圆与圆锥曲线3.1 圆的基本概念与性质学习圆的定义、方程和性质掌握圆的直径、半径和弦长等概念3.2 圆与圆的位置关系理解圆与圆相交、相切和相离的概念学习圆与圆位置关系的判定方法和解法第四章:空间解析几何4.1 空间坐标系与点、直线、平面方程学习空间坐标系的定义与分类掌握点、直线、平面的方程及其性质4.2 空间点、直线、平面的位置关系理解空间点与直线、点与平面的位置关系掌握空间点到直线的距离公式、点到平面的距离公式第五章:空间几何体的性质与应用5.1 空间几何体的基本概念与性质学习空间几何体的定义和分类掌握空间几何体的体积、表面积等概念5.2 空间几何体的应用问题学习空间几何体的切割、拼接和变形等问题解决实际应用问题,如立体图形的计算和设计等。
第六章:解析几何中的最值问题6.1 解析几何中最值问题的基本概念学习函数在几何中的运用理解最值问题的意义和求解方法6.2 解析几何中最值问题的解法掌握一元二次函数在几何中的运用学习利用导数、二次函数的最值性质求解最值问题第七章:解析几何中的轨迹问题7.1 解析几何中轨迹问题的基本概念学习轨迹问题的定义和分类理解轨迹问题的求解方法7.2 解析几何中轨迹问题的解法掌握直线、圆锥曲线、圆的轨迹方程的求法学习利用解析几何方法解决轨迹问题第八章:解析几何中的定值问题8.1 解析几何中定值问题的基本概念学习定值问题的定义和特点理解定值问题的求解方法8.2 解析几何中定值问题的解法掌握解析几何中定值问题的常见类型和解法学习利用定值问题的性质和条件求解第九章:解析几何中的应用问题9.1 解析几何中应用问题的基本概念学习解析几何在实际问题中的应用理解解析几何解决实际问题的方法和步骤9.2 解析几何中应用问题的解法掌握解析几何在几何计算、设计、优化等方面的应用学习利用解析几何解决实际应用问题第十章:解析几何的综合训练10.1 解析几何综合训练的基本概念学习解析几何综合训练的目的和意义理解综合训练的题型和解题方法10.2 解析几何综合训练的解法掌握解析几何综合训练的解题技巧和策略学习利用综合训练提高解析几何解题能力重点和难点解析一、平面解析几何基础难点解析:坐标系的转换,直线方程的适用条件,点到直线的距离公式的灵活运用。
平面解析几何初步
平面解析几何初步解析几何是几何学和代数学的交叉领域,它研究平面内的点、线、圆等形状及其相互关系,利用代数方法进行分析和计算。
在平面解析几何中,我们将重点讨论直线、圆和二次曲线及其性质。
本文将介绍平面解析几何的基本概念和常见问题,以及一些解题技巧。
一、直线的方程在平面解析几何中,直线是最基本的几何元素之一。
一条直线可以由其上的两个点确定,我们可以通过计算斜率和截距来表示直线的方程。
直线的方程有多种形式,常见的有点斜式和截距式。
1. 点斜式方程点斜式方程形如 y-y₁ = k(x-x₁),其中 (x₁, y₁) 是直线上的一点,k 是直线的斜率。
通过给定一点和斜率,我们可以轻松写出直线的方程。
例如,已知直线上的点 A(2,3) 和斜率 k=2,我们可以得到直线的点斜式方程为 y-3=2(x-2)。
点斜式方程的优点在于直接给出了直线的一般形式,但不适用于垂直于 x 轴的直线。
对于垂直于 x 轴的直线,我们可以使用斜截式。
2. 截距式方程斜截式方程形如 y=mx+b,其中 m 是直线的斜率,b 是直线在 y 轴上的截距。
斜截式方程适用于所有类型的直线,包括垂直于 x 轴的直线。
例如,有一条直线经过点 B(3,4) 且斜率为 1/2,我们可以得到直线的斜截式方程为 y=(1/2)x+2。
二、圆的方程圆是解析几何中的另一个重要概念,它由平面上与固定点的距离等于常数的点构成。
在平面解析几何中,圆的方程一般形式为 (x-a)² + (y-b)² = r²,其中 (a,b) 是圆的圆心坐标,r 是圆的半径。
根据圆的方程,我们可以计算圆心和半径,以及圆上的点。
例如,对于方程 (x-2)² + (y+3)² = 9,我们可以得到圆的圆心坐标为 (2,-3),半径为 3。
利用这些信息,我们可以描绘出圆的几何形状。
三、二次曲线的方程除了直线和圆,二次曲线也是平面解析几何中的重要对象。
数学中的平面解析几何
数学中的平面解析几何平面解析几何是一门集代数、几何和分析于一体的高等数学分支,它研究的是平面上的几何形体及其坐标系,从而建立起一种几何与代数之间的联系。
本文将简要介绍平面解析几何的基本概念、性质、公式及其应用。
一、基本概念1. 二维平面直角坐标系:平面解析几何基于平面直角坐标系,平面直角坐标系由两个互相垂直的数轴组成,横轴为x轴,纵轴为y轴,它们的交点为坐标原点O。
2. 点:平面表示的一个位置,用大写字母表示,如点A、点B 等。
3. 直线:一条无限延伸的线段,由两个点确定,用小写字母表示,如直线l、直线m等。
4. 与坐标轴的交点:与x轴相交的点的y坐标为0;与y轴相交的点的x坐标为0。
5. 点的坐标:用有序数对(x,y)表示,其中,x表示该点到y轴的距离,y表示该点到x轴的距离。
例如,点A的坐标为(x1,y1)。
二、性质1. 距离公式:若点A(x1,y1)、点B(x2,y2)在平面直角坐标系中,那么点A和点B之间的距离为:d=√[(x2−x1)^2+(y2−y1)^2]2. 斜率公式:若直线l过点A(x1,y1)、点B(x2,y2),那么直线l的斜率为:k=(y2−y1)/(x2−x1)3. 中点公式:若点A(x1,y1)和点B(x2,y2)在平面直角坐标系中,那么点A和点B连线的中点M的坐标为:[(x1+x2)/2,(y1+y2)/2]4. 垂线公式:若点A(x1,y1)到直线l的垂足为D(x0,y0),直线l的斜率为k,那么点A到直线l的距离为:d=|kx1-y1+kx0-y0|/√[k^2+1]三、应用1. 判断两条直线是否互相垂直:直线l1与直线l2互相垂直的条件是它们的斜率积k1*k2=-1。
2. 判断两条直线是否平行:直线l1与直线l2平行的条件是它们的斜率相等k1=k2。
3. 求解直线方程:已知直线上的一点和该直线的斜率,使用斜率公式即可求出直线方程。
4. 求解两直线的交点:若直线l1、直线l2的方程已知,则直接代入求解出交点坐标。
平面解析几何
平面解析几何简介平面解析几何是数学中的一个分支,研究的是在平面上进行几何运算和分析的方法。
通过坐标系和代数方法,可以描述和计算平面上的点、直线和曲线等几何对象之间的关系。
平面解析几何在多个学科领域中具有重要的应用,例如物理学、工程学和计算机图形学等。
坐标系在平面解析几何中,首先需要建立一个坐标系用来描述平面上的点。
常见的坐标系有笛卡尔坐标系和极坐标系。
笛卡尔坐标系笛卡尔坐标系是平面上最常用的坐标系。
它由两条相互垂直的坐标轴组成,通常表示为x轴和y轴。
平面上的每个点都可以通过一个有序的数对(x, y)来表示,其中x表示点在x 轴上的投影,y表示点在y轴上的投影。
极坐标系极坐标系是另一种常用的坐标系。
它使用角度和距离来描述平面上的点。
一个点P在极坐标系中可以表示为(r, θ),其中r是点P到原点的距离,θ是点P与x轴之间的角度。
点和向量在平面解析几何中,点和向量是最基本的概念。
点点是表示平面上一个位置的对象。
在坐标系中,每个点都有一个唯一的坐标表示。
点的坐标可以通过坐标轴上的值来确定,例如A(2,3)表示在笛卡尔坐标系中的点A的横坐标为2,纵坐标为3。
向量向量表示由起点和终点确定的有向线段。
向量可以用箭头来表示,箭头的方向表示向量的方向,箭头的长度表示向量的大小。
在平面解析几何中,向量可以用坐标来表示。
例如,向量AB可以表示为(3,4),表示从点A到点B的移动方向和大小。
直线和曲线在平面解析几何中,直线和曲线是研究的重点对象。
直线直线是由无限多个点组成的,所有这些点都满足某种特定的条件。
在平面解析几何中,直线可以通过两点之间的连线来确定。
在笛卡尔坐标系中,直线可以用方程y = mx + b来表示,其中m是直线的斜率,b是直线在y轴上的截距。
曲线曲线是由有限或无限多个点组成的,并且没有直线的特点。
在平面解析几何中,曲线可以通过方程来表示。
常见的曲线方程有圆的方程、椭圆的方程和抛物线的方程等。
平面解析几何的应用平面解析几何在多个学科领域中具有广泛的应用。
平面解析几何
平面解析几何解析几何是数学中的一个重要分支,它通过使用代数和几何的方法来研究图形在平面上的性质和关系。
本文将介绍平面解析几何的基本概念和原理,并探讨一些相关的应用。
一、平面直角坐标系平面直角坐标系是平面解析几何的基础,它由两条互相垂直的坐标轴组成,通常称为$x$轴和$y$轴,它们的交点称为原点$O$。
平面上的任意一点$P$可以通过它相对于原点的横纵坐标来确定,记作$(x,y)$,其中$x$称为横坐标,$y$称为纵坐标。
二、向量向量是平面解析几何中的另一个重要概念,它表示平面上的一条有方向的线段。
向量$\overrightarrow{AB}$由起点$A$和终点$B$唯一确定,记作$\overrightarrow{AB}$或$\overrightarrow{AB}$。
向量的长度称为模,记作$|\overrightarrow{AB}|$。
向量的方向可以用一个有向角来表示,有向角的起边是$x$轴正半轴,终边是向量$\overrightarrow{AB}$。
如果一个向量的终点与另一个向量的起点重合,这两个向量可以相加,称为向量的加法。
三、直线方程在平面解析几何中,直线方程的表达形式有多种,常见的有一般式、点斜式和截距式。
一般式方程$Ax+By+C=0$表示一条直线的所有点$(x,y)$满足这个方程。
点斜式方程$y-y_1=m(x-x_1)$表示一条直线通过点$(x_1,y_1)$且斜率为$m$。
截距式方程$y=mx+b$表示一条直线在$y$轴和$x$轴上的截距分别为$b$和$m$。
四、圆的方程圆是平面解析几何中的一个重要几何图形,它由到圆心距离相等的所有点构成。
圆的方程有多种形式,常见的有标准方程和一般方程。
标准方程$(x-a)^2+(y-b)^2=r^2$表示圆心坐标为$(a,b)$,半径为$r$的圆。
一般方程$Ax^2+By^2+Cx+Dy+E=0$表示一个圆。
五、距离公式平面解析几何中经常涉及到线段或两点之间的距离,距离公式可以用来计算它们之间的距离。
学平面解析几何
汇报人:日期:•平面解析几何概述•平面解析几何的基本概念•平面解析几何的进阶概念目•平面解析几何的解题方法与技巧•平面解析几何的实际应用案例录平面解析几何概述01平面解析几何是一门研究平面图形与点的数学学科。
它通过使用代数和三角学工具来解决问题。
平面解析几何提供了几何问题的一种系统化方法。
平面解析几何的定义早期的平面解析几何主要用于解决与距离、面积、体积等问题。
随着数学的发展,平面解析几何逐渐成为数学的一个重要分支,并被广泛应用于其他领域。
平面解析几何起源于17世纪,由法国数学家费马和笛卡尔等人发展。
平面解析几何的历史与发展平面解析几何在物理学、工程学、经济学等许多领域都有广泛的应用。
在工程学中,平面解析几何用于解决机械、电子、建筑等领域的问题。
平面解析几何的应用在物理学中,平面解析几何用于解决力学、光学、电磁学等问题。
在经济学中,平面解析几何用于解决计量经济学、金融学等问题。
平面解析几何的基本概念02向量与坐标向量的定义向量是一个有方向和大小的量,通常用一条有向线段来表示。
在平面解析几何中,向量通常用箭头、箭尾和方向角来表示。
向量的坐标表示在平面直角坐标系中,我们可以用有序实数对(x,y)来表示一个向量,其中x表示横坐标,y表示纵坐标。
向量的运算包括加法、减法、数乘和数量积等。
直线是一条连续的点集合,可以用两点式、斜截式、一般式等来表示。
直线的定义根据直线上任意两点的坐标,可以建立直线方程。
直线方程的建立直线方程可以用来解决与直线相关的各种问题,如求交点、截距、斜率等。
直线方程的应用直线与方程1 2 3圆是一个平面上的点集合,所有到定点(圆心)的距离等于定长(半径)的点都在圆上。
圆的定义在平面直角坐标系中,以点(x0,y0)为圆心,以r 为半径的圆的方程为(x-x0)2+(y-y0)2=r2。
圆的标准方程包括圆心角、弦长、弓形高等。
圆的相关性质圆与方程椭圆的定义在平面直角坐标系中,以点(x0,y0)和(x1,y1)为焦点,长轴长为a,短轴长为b的椭圆的方程为(x -x 0)2+(y -y0)2=a2-(x-x1)2+(y-y1)2=b2。
平面解析几何
平面解析几何一、引言平面解析几何是解析几何的一个重要分支,研究平面上各种几何图形和关系的数学理论。
它通过代数方法来研究平面几何问题,既可以从代数的角度分析几何图形的性质,也可以从几何的角度推导出代数方程式。
平面解析几何的发展既受到古希腊几何学的影响,也得益于近代代数学的发展。
本文将介绍平面解析几何的基本概念、方程与性质,并以一些例题加以说明。
二、坐标系在平面解析几何中,我们引入了坐标系的概念。
坐标系可以通过两个互相垂直的坐标轴来确定平面上的一个点的位置。
我们将水平轴称为x轴,垂直轴称为y轴,它们的交点为原点O,以O为起点,沿着x 轴为正向,沿着y轴为负向。
对于平面上的任意一点P(x, y),x称为横坐标,y称为纵坐标。
这样,平面上的每个点都可以通过一个有序数对(x, y)来表示。
三、直线的方程在平面解析几何中,直线是最基本的几何图形之一。
一条直线可以用方程来表示。
如果直线与x轴的交点为A(a, 0),与y轴的交点为B(0, b)。
根据相似三角形的性质,我们可以得到直线的斜率k=b/a。
斜率表示了直线上两个不同点之间的“斜率”,即两个点沿着横轴的变化与纵轴的变化之间的比值。
直线的方程可以表示为y=kx+b,其中b是直线与y轴的交点。
四、直线的性质直线的性质在平面解析几何中是非常重要的。
首先,两条垂直的直线的斜率之积等于-1。
这是因为斜率是两个坐标变量之间的比值,对于两条垂直的直线来说,斜率之积为-1。
其次,两条平行直线的斜率相等。
这是因为两条平行直线的斜率都是沿着横轴的变化与纵轴的变化之间的比值,所以它们相等。
最后,两条直线相交于一点的充分必要条件是它们的方程组有唯一解。
这是因为两条直线相交于一点,意味着它们有且只有一个公共点。
五、圆的方程圆是另一个重要的几何图形,在平面解析几何中也有其特殊的方程。
一个圆可以用(x-a)²+(y-b)²=r²表示,其中(a, b)是圆心的坐标,r是半径的长度。
平面解析几何
平面解析几何解析几何是数学中的一个重要分支,它研究的是几何图形在坐标系中的表示和性质。
其中平面解析几何是解析几何的一个重要分支,主要研究平面上的几何图形和相关函数方程。
一、坐标系和向量在平面解析几何中,我们首先需要建立一个坐标系,通常采用笛卡尔坐标系,也可以使用极坐标系等其他坐标系。
在笛卡尔坐标系中,我们可以利用二维平面上的两个坐标轴$x$轴和$y$轴来表示平面上的点$P$的坐标$(x, y)$。
其中$x$轴和$y$轴的交点称为坐标原点$O$。
另外,在平面解析几何中,还引入了向量的概念。
向量由方向和大小组成,可以表示平面上的位移、速度等概念。
向量的表示通常采用箭头标记,例如$\vec{AB}$表示从点$A$到点$B$的向量。
向量的加法和减法可以利用平行四边形法则进行计算。
二、直线和曲线在平面解析几何中,直线是最简单的几何图形之一。
直线可以通过两点确定,也可以通过点斜式、一般式等方程来表示。
例如,点斜式方程$y-y_1=m(x-x_1)$表示通过$(x_1, y_1)$点且斜率为$m$的直线。
除了直线,平面解析几何还研究了曲线的性质。
常见的曲线包括圆、椭圆、双曲线等。
这些曲线可以通过方程进行表示,例如圆的标准方程为$(x-a)^2+(y-b)^2=r^2$,其中$(a,b)$是圆心的坐标,$r$是半径。
三、距离和角度在平面解析几何中,距离和角度是两个重要的概念。
距离可以用来衡量两点之间的远近,而角度可以用来衡量两条直线或向量之间的夹角。
对于两点$A(x_1, y_1)$和$B(x_2, y_2)$之间的距离,可以利用勾股定理进行计算,即$d=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}$。
而对于两条直线或向量之间的夹角,可以利用向量的内积公式进行计算,即$\cos\theta=\frac{\vec{AB}\cdot\vec{BC}}{|\vec{AB}||\vec{BC}|}$,其中$\theta$为夹角。
平面解析几何
平面解析几何
101
Contents
目录
01. 基础知识
02. 直线与圆
03. 椭圆与双曲线
04. 多边形与圆
极坐标系与参数方程
Part One
基础知识
平面解析几何的定义
解析几何:研 究几何图形的 代数性质的数
学分支
平面解析几何: 研究平面上点 的坐标、向量、 直线、圆锥曲 线等几何图形
极坐标系与参数方程的应用
曲线的表示:利用极坐标系和参 数方程可以简洁地表示曲线的形
状和位置
曲线的变换:利用极坐标系和参 数方程可以实现曲线的平移、旋
转、缩放等变换
A
B
C
D
曲线的求解:利用极坐标系和参 数方程可以方便地求解曲线的方
程和性质
曲线的拟合:利用极坐标系和参 数方程可以对实验数据进行拟合,
得到曲线的方程和性质
相贯:直线 穿过圆心, 且与圆有两 个交点
Part Three
椭圆与双曲线
椭圆的基本性质
定义:平面内到两个定点 的距离之和为常数的点的 集合
焦点:椭圆有两个焦点, 位于椭圆的长轴上
离心率:椭圆的离心率等 于椭圆的焦点到椭圆中心 的距离除以椭圆的长轴
标准方程:椭圆的标准方 程为x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,其中a和 b分别表示椭圆的长轴和 短轴
感谢您的观看与聆听
101
极坐标系中的点与平面解析几 何中的点之间可以相互转换。
参数方程的基本概念与性质
01
02
03
04
参数方程的定义: 用参数表示的方 程,如x=f(t), y=g(t)
参数方程的性质: 参数方程可以表 示曲线、曲面等 几何图形
平面解析几何_PPT课件
y_-__y_0_=__k_(_x_-__x_0_) 不含_垂__直__于___x_轴_
的直线
碍 要 破 除
高 频
斜截 斜率为k,纵截 式 距为b
_y_=__k_x_+___b_
不含_垂__直__于__x_轴__
的直线
解 题
考 点 要 通 关
两点 式
过两点(x1,y1), (x2,y2),
_yy_2-_-_y_y1_1=__x_x_2--__x_x1_1
不包括垂___直__于__坐__ 标轴 的直线
训 练 要 高 效
(x1≠x2,y1≠y2)
目 新课标(理科) 录
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
基名
高
础
几何条件
方程
局限性
分
知称
障
识
碍
要 打
截 在x轴、y轴上
不包括_垂__直__于__坐__
要 破
牢
距 的截距分别为a, __xa_+__by_=__1__ 标轴 和_过__原__点__
目录
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 第二节 两直线的位置关系 第三节 圆 的 方 程 第四节 直线与圆、圆与圆的位置关系 第五节 椭圆 第六节 双曲线 第七节 抛物线 第八节 曲线与方程 第九节 圆锥曲线的综合问题
新课标(理科)
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
第八章 平面解析几何
经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率 公式为 k=xy22--xy11=xy11--xy22 .
训 练 要 高 效
目 新课标(理科) 录
第一节 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
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坐标平面内的点的特点:,横坐标为零.
(2)中点坐标公式:设,,则线段的中点坐标 (3)空间中两点间距离公式: 专题三:圆锥曲线与方程 1、椭圆: (1)椭圆的定义:平面内与两个定点的距离的和等于常数(大于)的 点的轨迹。
其中:两个定点叫做椭圆的焦点,焦点间的距离叫做焦 距。
四、直线与圆锥曲线的关系 (1)判断直线与圆锥曲线的位置关系的方法(基本思路) 联立 注意:与双曲线只有一个交点的直线:一是相切,二是与渐近线平行
与抛物线只有一个交点的直线:一是相切,二是与对称轴平行 (2)求弦长公式 求弦长步骤:①求出或设出直线与圆锥曲线方程;
②联立两方程,消去y,得关于x的一元二次方程设,,由 韦达定理求出,;
⑴外离:; ⑵外切:; ⑶相交:; ⑷内切:; ⑸内含:. 4、空间直角坐标系
(1)坐标轴上的点与坐标平面上的点的坐标的特点:
轴上的点的坐标的特点:,纵坐标和竖坐标都为零.
轴上的点的坐标的特点:,横坐标和竖坐标都为零.
轴上的点的坐标的特点:,横坐标和纵坐标都为零.
坐标平面内的点的特点:,竖坐标为零.
⑶两点式: ⑷截距式:
一般地,问题中出现两个截距时,通常设直线方程为,方程中 分别表示直线的横截距和纵截距,令可求得横截距,令可求得纵截距
⑸一般式:,所有直线方程都可化为一般式。 当,直线的斜率,当时,直线斜率不存在,方程可化为
3、两直线的位置关系
位置
形
式
和相交
4、交点与距离 (1)两直线的交点坐标需将两直线方程组成方程组求解,即:①
当斜率不存在时,直线与轴垂直,倾斜角为,此时直线方程为: 如右图,特别地轴所在直线方程为。
当直线斜率时,直线与轴平行或者是重合直线方程为:,轴所在的 直线方程为
⑵斜截式:(为直线在轴上的截距) 当直线过轴上一定点时,通常设直线方程为:,例如直线过定点,设 当直线过轴上一定点时,,通常设直线方程为:,例如直线过定 点,设
2、双曲线 (1)双曲线的定义:平面内与两个定点的距离的差的绝对值等于常数(小
于)的点的轨迹。 其中:两个定点叫做双曲线的焦点,焦点间的距离叫做焦距。 注意:与()表示双曲线的一支。
表示两条射线;没有轨迹;
焦点的位置
焦点在轴上
焦点在轴上
图形
标准方程 范围 顶点 轴长 对称性 焦点 焦距 离心率
渐近线方程 焦点三角形
平面解析几何
专题一:直线与方程 1、直线倾斜角和斜率 (1)倾斜角的定义:把直线向上的方向与轴的正方向形成的最小正角叫直
线的倾斜角。 (2)直线倾斜角的范围:,当直线与轴平行或者是重合时,倾斜角为
(3)斜率的定义:倾斜角不为直线,倾斜角的正切值叫直线的斜率。记 作,当倾斜角为时直线的斜率不存在。
(4)直线过点,则直线的斜率为: 2、直线方程的表示形式: ⑴点斜式:,
③代入弦长公式计算。 (3)与弦的中点有关的问题常用“点差法”
把弦的两端点坐标代入圆锥曲线方程,作差弦的斜率与中点的关系(弦的 中点和弦的斜率可以互相表示) (4)求离心率的常用方法:
法一,分别求出a,c,再代入公式 法二、建立a,b,c满足的关系,消去b,再化为关于e的方程,最后 解方程求e (求e时,要注意椭圆离心率取值范围是0﹤e﹤1,而双曲线 离心率取值范围是e﹥1)
注意:表示椭圆;表示线段;没有轨迹;
(2)椭圆的标准方程、图象及几何性质:
焦点的位置
焦点在轴上
焦点在轴上
图形
标准方程 范围 顶点
轴长 对称性
且
且
、
、
、
、
长轴的长 短轴的长
关于轴、轴对称,关于原点中心对称
焦点 焦距 离心率 焦点三角形 面积 通径
、
、
(离心率越大,椭圆越扁)
过焦点且垂直于长轴的弦叫通径:
(1)当满足时点P在圆上; (2)当满足时点P在圆内; (3)当满足时点P在圆外; 2、直线与圆的位置关系的判定 (1)几何法:相切:圆心到直线的距离=;
相交:圆心到直线的距离; 相离:圆心到直线的距离。
特别地,当直线与圆相离时,为圆上的动点,为点到直线的距离,设为 圆心到直线的距离,则
(2)过圆上一点的切线方程为: (3)弦长公式: 3、两圆位置关系:
面积
或,
或,
、
、
实轴的长 虚轴的长
关于轴、轴对称,关于原点中心对称
、
、
(离心率越大,开口越大)
通径
过焦点且垂直于长轴的弦叫通径:
(3)双曲线的标准方程、图象及几何性质: ①求双曲线的渐近线,可令其右边的1为0,即得,因式分解得到。 ②与双曲线共渐近线的双曲线系方程是; ③等轴双曲线为,其离心率为 三、抛物线: (1)抛物线的定义:平面内与一个定点的距离和一条定直线的距离相 等的点的轨迹。
其中:定点为抛物线的焦点,定直线叫做准线。 (2)抛物线的标准方程、图象及几何性质:
焦点在轴上, 焦点在轴上, 焦点在轴上, 焦点在轴上,
开口向右
开口向左
开口向上
开口向下
标准 方程
图 形
顶 点
对称 轴轴Fra bibliotek轴焦 点
离心 率
准 线
通 径
焦半 径
焦点 弦
焦准 距
x O F P y O F P y x O F P y x O F P y x
当①有唯一解时,两直线相交; 当①无解时,两直线平行; 当①有无数个解时,两直线重合。 (2)过两直线交点的直线系方程为:
将含有一个参数的直线方程化为直线系方程的样式就可解决直线恒 过定点问题。
(3)两点间距离公式: (4)点到直线距离公式: (5)两平行线间的距离公式::与:平行,则 (6)线段中点坐标公式:,,是线段AB的中点。 专题二:圆与方程 1、圆的方程 ⑴标准方程:,其中圆心为,半径为. ⑵一般方程:,其中圆心为,半径为. 点与圆的位置关系的判定: