直线与方程(经典例题)

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直线与方程

知识点复习: 一、直线与方程

(1)直线的倾斜角

定义:x 轴正向与直线向上方向之间所成的角叫直线的倾斜角。特别地,当直线与x 轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0度。因此,倾斜角的取值范围是0°≤α<180° (2)直线的斜率

①定义:倾斜角不是90°的直线,它的倾斜角的正切叫做这条直线的斜率。直线的斜率常用k 当[

)

90,0∈α时,0≥k ; 当(

)

180,90∈α时,0

90=α时,k 不存

在。

②过两点的直线的斜率公式:)(211

21

2x 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P 1、P 2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得到。 (3)直线方程

①点斜式:)(11x x k y y -=-直线斜率k ,且过点()11,y x

注意:当直线的斜率为0°时,k=0,直线的方程是y =y 1。

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 1,所以它的方程是x =x 1。

②斜截式:b kx y +=,直线斜率为k ,直线在y 轴上的截距为b ③两点式:11

2121

y y x x y y x x --=

--(1212,x x y y ≠≠)直线两点()11,y x ,()22,y x ④截矩式:

1x y a b

+= 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各式的适用范围 ○2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 (一)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)

(二)过定点的直线系 (ⅰ)斜率为k 的直线系:()00x x k y y -=-,直线过定点()00,y x ;

(ⅱ)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

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。 (7)两条直线的交点

0:1111=++C y B x A l 0:2222=++C y B x A l 相交 交点坐标即方程组⎩⎨

⎧=++=++0

222111C 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)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||AB

(9)点到直线距离公式:一点)00,y x P 到直线0:1=++C By Ax l 的距离2

200B

A C By Ax d +++=

(10)两平行直线距离公式

在任一直线上任取一点,再转化为点到直线的距离进行求解。

典型例题

例1. 已知直线过点P (-5,-4),且与两坐标轴围成三角形面积为5,求直线l 的方程。

解:设直线的截距式方程为:x a y

b +=1

则有-+-==⎧⎨

⎪⎪⎩⎪⎪54

1125a b

ab ⇒==-a b 52,或,a b =-=524

∴-+=--=直线方程为或852*******x y x y

例2 已知两点A (-3,4),B (3,2),过点P (2,-1)的直线l 与线段AB 有公共点. (1)求直线l 的斜率的取值范围.(2)求直线l 的倾斜角的取值范围.

分析:如图1,为使直线l 与线段AB 有公共点,则直线l 的倾斜角应介于直线PB 的倾斜角与直线PA 的倾斜角之间,所以,当l 的倾斜角小于90°时,有PB k k ≥;当l 的倾斜角大于90°时,则有PA k k ≤. 解:如图1,有分析知

=PA

k 23)1(4----=-1, =PB k 23)

1(2---=3.

∴ (1)1-≤k 或3≤k .

(2)arctan3≤α≤

43π.

说明:容易错误地写成-1≤k ≤3,原因是或误以为正切函数在[)π,0上单调递增.

图1

x

例3 若三点A )3,2(-,B )2,3(-,C ),2

1(m 共线,求m 的值. 分析:若三点共线,则由任两点所确定的直线斜率相等或都不存在.

解答:由A 、B 、C 三点共线,则AC AB k k =.

22

13

2332+-=+--m ,解得21=m . 说明:由三点共线求其中参数m 的方法很多,如两点间的距离公式,定比分点坐标公式,面积公式等,但用斜率公式求m 的方法最简便.

例4. 在直线上求一点,使点到两点(,),(,)的3101120x y P P -+=- 距离相等。 分析:(1)设P (x ,y ),则有y =3x +1,故点P 的坐标为(x ,3x +1),由距离公式得x 的方程,解得x =0。 (2)设P (x ,y ),求出两点(1,-1),(2,0)的中垂线方程为x +y -1=0,再解方程组得P (0,1)。

解法1:设P (x ,y ),则有y =3x +1 故点P 的坐标为(x ,3x +1)

()()()()由距离公式得:

x x x x -++=

-++13223122

22

解之得:x =0

∴所求的点为P (0,1) 解法2:设P (x ,y ),两点(1,-1),(2,0)所连线段的中垂线方程为: x y +-=<>10

1 又3102x y -+=<>

解由<1>、<2>组成的方程组得:P (0,1)

练习:

1. 直线ax by ab +=≠10()与两坐标轴围成的三角形的面积是( )

A. 12ab

B.

12

ab C. 1

2ab

D.

12ab

2. 过点A (4,1)且在两坐标轴上的截距相等的直线的方程是( ) A. x y +=5 B. x y -=5

C. x y +=5或x y -=40

D. x y -=5或x y +=40