直线的倾斜角、斜率、两直线位置关系
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§3.1 直线的倾斜角、斜率、两条 直线的平行、垂直位置关系
注:直线的倾斜角、斜率在线性规划问题中已经讲完,本节课对此复习,本节课的新授内容是两直线的位置关系.
A.直线的倾斜角
1.直线的倾斜角定义
(ⅰ)直线l 与x 轴有交点时:直线l 向上的方向与x 轴正向所成的最小正角. (ⅱ)直线l 与x 轴平行或重合时,规定:倾斜角为零角. 2.直线倾斜角的范围:[0,)π.
3.直线倾斜角与直线的对应关系 是“一对多”关系.
即[0,)π内的任何一个角,都对应无数条平行直线;反过来,坐标平面内的任意一条直线,都有唯一的倾斜角. B.直线的斜率
1.直线的斜率定义
2.斜率公式
条件:直线经l 过两点:111(,)P x y 、222(,)P x y ,其中12x x ≠.
斜率公式:2121y y k x x -=-(或1212
y y
k x x -=-).
3.直线斜率函数图象
斜率函数图象可用来解决一下两个范围问题: (1)由直线倾斜角范围求斜率范围. (2)由直线斜率范围求倾斜角范围. 4.直线斜率的求法: (1)定义法; (2)公式法; (3)直线方程法:
①方程11()y y k x x -=-表明,直线斜率为因式1()x x -的系数. ②方程y kx b =+表明,直线斜率为x 项的系数. ③方程1x x =表明,直线斜率不存在. ④方程1y y =表明,直线斜率0k =.
k ⎧=⎨⎩ 不存在,90α ≠时. tan ,90,αα︒
≠
⑤当0B ≠时,由方程0Ax By C ++=得到直线斜率为A k B
=-. C.两条直线位置关系
设1l 、2l 为两条不同直线,并且约定:直线1l 斜率存在时,记为1k ,不存在时,记为“1k 不存在”.同理,直线斜2l 率存在时,记为2k ,不存在时,记为“2k 存在”,则
1.直线1212//l l k k ⇔=或1k 、2k 都不存在.
事实上,若12//l l ,则它们的位置关系有以下两种:①1l ,2l 与x 轴都相交但不垂直;②1l ,2l 都垂直于轴. ①当1l ,2l 与x 轴都相交但不垂直时,由12//l l 知,它们的倾斜角相等且都不是直角,∴12=k k . ②当1l ,2l 都垂直于x 轴时,显然,它们的斜率1k 、2k 都不存在.
反之,①若12=k k ,即12tan tan αα=,∵12,[0,)ααπ∈∴12αα=,∴12//l l ;②若斜率1k 、2k 都不存在,则直线1l ,2l 倾斜角都是直角,∴仍有12//l l .
2.直线12121l l k k ⊥⇔=-或
事实上,若12l l ⊥,则它们的位置关系有以下三种:①两直线与x 轴都相交但不垂直;②两直线分别垂直于坐标轴. ①当两直线与x 轴都相交但不垂直时,则有212
π
αα=+
(或122
π
αα=+
),
∵1121111
11
sin()
cos 112tan tan()2
sin tan cos()
2cos π
ααπ
ααπααααα+
--=+=
=-==+,即211k k -=,∴121k k =-.
②当两直线分别垂直于坐标轴时,显然有
反之,若121k k =-,则1k 、2k 异号.不妨设20k <,1
0k >,则两直线倾斜角范围是2
(,)2πα
π∈,1(0,)2
π
α∈,
∴11221111111
sin()
cos 1112=tan ==tan()tan sin 2cos()
2cos k k π
ααπαααπαααα+---⇒==-=++,∴212παα=+,∴12l l ⊥.
若 显然有12l l ⊥.
例1 下列各题中的两条直线垂直否?平行否?
(1)1l 过点(1,2)A --,(2,1)B ;2l 过点(3,4)M ,(1,1)N --. (2)1l 斜率为1;2l 过点(1,1)M ,(2,2)N .
(3)1l 过点(3,2)A -,(3,10)B -;2l 过点(5,2)M -,(5,5)N . (4)1l 过点(1,2)A --,(1,2)B ;2l 过点(2,1)M --,(2,1)N . (5)1l 斜率为10-;2l 过点(10,2)M ,(20,3)N .
结果:(1)不平行,不垂直. (2)平行或重合. (3)平行. (4)不平行,不垂直. (5)垂直.
12
0.k k ⎧⎨=⎩不存在, 不存在, 120,
k k =⎧⎨⎩ 或20.k k ⎧⎨
=⎩120.
k k ⎧⎨
=⎩ 不存在,
不存在, 120,k k =⎧⎨⎩ 或20.k
k ⎧⎨
=⎩120.
k k ⎧⎨=⎩ 不存在,
不存在, 120,k k =⎧⎨⎩ 或k。