高中数学必修2第三章知识点及练习题
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第三章 直线与方程1、直线倾斜角的概念: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α叫做直线l 的倾斜角.特别地,当直线l 与x 轴平行或重合时, 规定α= 0°.2、 倾斜角α的取值范围: 0°≤α<180°. 当直线l 与x 轴垂直时, α= 90°.3、直线的斜率:⑴一条直线的倾斜角α(α≠90°)的正切值叫做这条直线的斜率,常用小写字母k 表示,也就是 k = tan α。
①当直线l 与x 轴平行或重合时, α=0°, k = tan0°=0; ②当直线l 与x 轴垂直时, α= 90°, k 不存在.当[)οο90,0∈α时,0≥k ,k 随着α的增大而增大; 当()οο180,90∈α时,0<k ,k 随着α的增大而增大; 当ο90=α时,k 不存在。
由此可知, 一条直线l 的倾斜角α一定存在,但是斜率k 不一定存在.⑵过两点),(),(222111y x P y x P、的直线的斜率公式:)(211212x x x x y y k ≠--=注意下面四点:(1)当21x x =时,公式右边无意义,直线的斜率不存在,倾斜角为90°;(2)k 与21P P、的顺序无关; (3)以后求斜率可不通过倾斜角而由直线上两点的坐标直接求得; (4)求直线的倾斜角可由直线上两点的坐标先求斜率,再求倾斜角。
※三点共线的条件:如果所给三点中任意两点的连线都有斜率且都相等,那么这三点共线;反之,三点共线,任意两点连线的斜率不一定相等。
解决此类问题要先考虑斜率是否存在。
4、直线方程(注意各种直线方程之间的转化)①直线的点斜式方程:)(00x x k y y -=-,k 为直线的斜率,且过点()00,y x ,适用条件是不垂直x 轴。
注意:当直线的斜率为0°时,k=0,直线的方程是0y y =。
当直线的斜率为90°时,直线的斜率不存在,它的方程不能用点斜式表示.但因l 上每一点的横坐标都等于x 0,所以它的方程是x =x 0。
②斜截式:b kx y +=, k 为直线的斜率,直线在y 轴上的截距为b③两点式:112121y y x x y y x x --=--(1212,x x y y ≠≠)直线两点()11,y x ,()22,y x④截矩式:1x yab+=,其中直线l 与x 轴交于点(,0)a ,与y 轴交于点(0,)b ,即l 与x 轴、y 轴的截距分别为,a b 。
⑤一般式:0=++C By Ax (A ,B 不全为0)注意:①在平时解题或高考解题时,所求出的直线方程,一般要求写成斜截式或一般式。
②各式的适用范围 ③特殊的方程如: 平行于x 轴的直线:b y =(b 为常数);平行于y 轴的直线:a x =(a 为常数); 5、直线系方程:即具有某一共同性质的直线 (1)平行直线系平行于已知直线0000=++C y B x A (00,B A 是不全为0的常数)的直线系:000=++C y B x A (C 为常数),所以平行于已知直线0000=++C y B x A 的直线方程可设:000,0C C C y B x A ≠=++ 垂直于已知直线0000=++C y B x A (00,B A 是不全为0的常数)的直线方程可设:000=+-C y A x B (C 为常数)(2)过定点的直线系 ①斜率为k 的直线系:()00x x k y y -=-,直线过定点()00,y x ;②过两条直线0:1111=++C y B x A l ,0:2222=++C y B x A l 的交点的直线系方程为()()0222111=+++++C y B x A C y B x A λ(λ为参数),其中直线2l 不在直线系中。
6、两直线平行与垂直(1)当111:b x k y l +=,222:b x k y l +=时,212121,//b b k k l l ≠=⇔;12121-=⇔⊥k k l l注意:利用斜率判断直线的平行与垂直时,要注意斜率的存在与否。
(2)当0:1111=++C y B x A l ,0:2222=++C y B x A l 时,0B 0//1221122121≠-=-⇔C B C B A B A l l 且;0212121=+⇔⊥B B A A l l例:设直线1l 经过点A(m ,1)、B(—3,4),直线2l 经过点C(1,m)、D(—1,m+1), 当(1) 1l / /2l (2) 1l ⊥2l 时,分别求出m 的值 7、两条直线的交点当0:1111=++C y B x A l 0:2222=++C y B x A l 相交时,交点坐标是方程组⎩⎨⎧=++=++0222111C y B x A C y B x A 的一组解。
方程组无解21//l l ⇔;方程组有无数解⇔1l 与2l 重合。
8. 中点坐标公式:已知两点P 1 (x 1,y 1)、P 2(x 2,y 2),则线段的中点M 坐标为(221x x +,221y y +)例:已知点A(7,—4)、B(—5,6),求线段AB 的垂直平分线的方程。
9、两点间距离公式:设1122(,),A x y B x y ,()是平面直角坐标系中的两个点,则222121||()()AB x x y y =-+-10、点到直线距离公式:一点()00,y x P 到直线0:=++C By Ax l 的距离为2200BA CBy Ax d +++=11、两平行直线距离公式(1)两平行直线距离转化为点到直线的距离进行求解,即:先在任一直线上任取一点,再利用点到直线的距离进行求解。
(2)两平行线间的距离公式:已知两条平行线直线1l 和2l 的一般式方程为l 1:A x +B y +C 1=0,l 2:A x +B y +C 2=0,则1l 与2l 的距离为2221BA C C d +-=一、选择题1.若直线x =1的倾斜角为 ,则( ). A .等于0 B .等于C .等于2πD .不存在2.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 1D .k 1<k 3<k 23.已知直线l 1经过两点(-1,-2)、(-1,4),直线l 2经过两点(2,1)、(x ,6),且l 1∥l 2,则x =( ).A .2B .-2C .4D .14.已知直线l 与过点M (-3,2),N (2,-3)的直线垂直,则直线l 的倾斜角是( ). A .3πB .32π C .4πD .43π 5.如果AC <0,且BC <0,那么直线Ax +By +C =0不通过( ). A .第一象限B .第二象限C .第三象限D .第四象限6.设A ,B 是x 轴上的两点,点P 的横坐标为2,且|PA |=|PB |,若直线PA 的方程为x -y +1=0,则直线PB 的方程是( ).A .x +y -5=0B .2x -y -1=0C .2y -x -4=0D .2x +y -7=07.过两直线l 1:x -3y +4=0和l 2:2x +y +5=0的交点和原点的直线方程为( ). A .19x -9y =0 B .9x +19y =0 C .19x -3y = 0D .3x +19y =08.直线l 1:x +a 2y +6=0和直线l 2 : (a -2)x +3ay +2a =0没有公共点,则a 的值是( ).A .3B .-3C .1D .-19.将直线l 沿y 轴的负方向平移a (a >0)个单位,再沿x 轴正方向平移a +1个单位得直线l',此时直线l' 与l 重合,则直线l' 的斜率为( ).A .1+a a B .1+-a aC .aa 1+ D .aa 1+-10.点(4,0)关于直线5x +4y +21=0的对称点是( ). A .(-6,8) B .(-8,-6) C .(6,8) D .(-6,-8)二、填空题11.已知直线l 1的倾斜角1=15°,直线l 1与l 2的交点为A ,把直线l 2绕着点A 按逆时针方向旋转到和直线l 1重合时所转的最小正角为60°,则直线l 2的斜率k 2的值为 .12.若三点A (-2,3),B (3,-2),C (21,m )共线,则m 的值为 . (第2题)13.已知长方形ABCD 的三个顶点的坐标分别为A (0,1),B (1,0),C (3,2),求第四个顶点D 的坐标为 .14.求直线3x +ay =1的斜率 .15.已知点A (-2,1),B (1,-2),直线y =2上一点P ,使|AP |=|BP |,则P 点坐标为 . 16.与直线2x +3y +5=0平行,且在两坐标轴上截距的和为6的直线方程是 . 17.若一束光线沿着直线x -2y +5=0射到x 轴上一点,经x 轴反射后其反射线所在直线的方程是 .三、解答题18.设直线l 的方程为(m 2-2m -3)x +(2m 2+m -1)y =2m -6(m ∈R ,m ≠-1),根据下列条件分别求m 的值:①l 在x 轴上的截距是-3;②斜率为1.19.已知△ABC 的三顶点是A (-1,-1),B (3,1),C (1,6).直线l 平行于AB ,交AC ,BC 分别于E ,F ,△CEF 的面积是△CAB 面积的41.求直线l 的方程.20.一直线被两直线l 1:4x +y +6=0,l 2:3x -5y -6=0截得的线段的中点恰好是坐标原点,求该直线方程..21.直线l 过点(1,2)和第一、二、四象限,若直线l 的横截距与纵截距之和为6,求直线l 的方程.(第19题)第三章 直线与方程参考答案A 组 一、选择题 1.C解析:直线x =1垂直于x 轴,其倾斜角为90°. 2.D解析:直线l 1的倾斜角1是钝角,故k 1<0;直线l 2与l 3的倾斜角2,3均为锐角且2>3,所以k 2>k 3>0,因此k 2>k 3>k 1,故应选D .3.A解析:因为直线l 1经过两点(-1,-2)、(-1,4),所以直线l 1的倾斜角为2π,而l 1∥l 2,所以,直线l 2的倾斜角也为2π,又直线l 2经过两点(2,1)、(x ,6),所以,x =2. 4.C解析:因为直线MN 的斜率为1-=2-3-3+2,而已知直线l 与直线MN 垂直,所以直线l 的斜率为1,故直线l 的倾斜角是4π. 5.C解析:直线Ax +By +C =0的斜率k =B A-<0,在y 轴上的截距B C D =->0,所以,直线不通过第三象限.6.A解析:由已知得点A (-1,0),P (2,3),B (5,0),可得直线PB 的方程是x +y -5=0. 7.D 8.D9.B解析: 结合图形,若直线l 先沿y 轴的负方向平移,再沿x 轴正方向平移后,所得直线与l 重合,这说明直线 l 和l ’ 的斜率均为负,倾斜角是钝角.设l ’ 的倾斜角为 ,则tan =1+-a a. 10.D解析:这是考察两点关于直线的对称点问题.直线5x +4y +21=0是点A (4,0)与所求点A'(x ,y )连线的中垂线,列出关于x ,y 的两个方程求解.二、填空题11.-1.解析:设直线l 2的倾斜角为2,则由题意知:180°-2+15°=60°,2=135°,∴k 2=tan 2=tan(180°-45°)=-tan45°=-1.12.21. 解:∵A ,B ,C 三点共线, ∴k AB =k AC ,2+213-=2+33-2-m .解得m =21. 13.(2,3).解析:设第四个顶点D 的坐标为(x ,y ), ∵AD ⊥CD ,AD ∥BC ,∴k AD ·k CD =-1,且k AD =k BC . ∴0-1-x y ·3-2-x y =-1,0-1-x y =1. 解得⎩⎨⎧1=0=y x (舍去)⎩⎨⎧3=2=y x所以,第四个顶点D 的坐标为(2,3).(第11题)14.-a3或不存在. 解析:若a =0时,倾角90°,无斜率. 若a ≠0时,y =-a 3x +a 1 ∴直线的斜率为-a3. 15.P (2,2).解析:设所求点P (x ,2),依题意:22)12()2(-++x =22)22()1(++-x ,解得x =2,故所求P 点的坐标为(2,2).16.10x +15y -36=0.解析:设所求的直线的方程为2x +3y +c =0,横截距为-2c ,纵截距为-3c,进而得 c = -536. 17.x +2y +5=0.解析:反射线所在直线与入射线所在的直线关于x 轴对称,故将直线方程中的y 换成 -y .三、解答题 18.①m =-35;②m =34. 解析:①由题意,得32622---m m m =-3,且m 2-2m -3≠0.解得 m =-35.②由题意,得123222-+--m m m m =-1,且2m 2+m -1≠0.解得 m =34. 19.x -2y +5=0.解析:由已知,直线AB 的斜率 k =1311++=21. 因为EF ∥AB ,所以直线EF 的斜率为21. 因为△CEF 的面积是△CAB 面积的41,所以E 是CA 的中点.点E 的坐标是(0,25). 直线EF 的方程是 y -25=21x ,即x -2y +5=0. 20.x +6y =0.解析:设所求直线与l 1,l 2的交点分别是A ,B ,设A (x 0,y 0),则B 点坐标为 (-x 0,-y 0).因为A ,B 分别在l 1,l 2上,所以⎪⎩⎪⎨⎧0=6-5+3-0=6++40000y x y x①+②得:x 0+6y 0=0,即点A 在直线x +6y =0上,又直线x +6y =0过原点,所以直线l 的方程为x +6y =0.21.2x +y -4=0和x +y -3=0.解析:设直线l 的横截距为a ,由题意可得纵截距为6-a .∴直线l 的方程为1=-6+aya x .∵点(1,2)在直线l 上,∴1=-62+1a a ,a 2-5a +6=0,解得a 1=2,a 2=3.当a =2时,直线的方程为142=+y x ,直线经过第一、二、四象限.当a =3时,直线的方程为133=+yx ,直线经过第一、二、四象限.综上所述,所求直线方程为2x +y -4=0和x +y -3=0.①②。