专题45 直线与方程(原卷版)学案
展开专题45 直线与方程
【热点聚焦与扩展】
高考对直线与方程的考查要求较低,以小题的形式考查直线与方程,一般难度不大,但呈现综合性较强的趋势,与充要条件、基本不等式、导数等相结合.较多年份在大题中与其它知识综合考查.要求考生熟练掌握直线方程的基础知识,熟练掌握两条直线的位置关系、点到直线的距离、平行直线间的距离等.其中两直线的平行与垂直的判断、两直线的平行与垂直的条件的应用,是高考的热点,另外,两直线的位置关系与向量的结合,也应予以足够的重视.本专题通过例题说明关于直线问题的解法与技巧.
(一)直线与方程:
1、倾斜角:若直线与轴相交,则以轴正方向为始边,绕交点逆时针旋转直至与重合所成的角称为直线的倾斜角,通常用表示
(1)若直线与轴平行(或重合),则倾斜角为
(2)倾斜角的取值范围
2、斜率:设直线的倾斜角为,则的正切值称为直线的斜率,记为
(1)当时,斜率不存在;所以竖直线是不存在斜率的
(2)所有的直线均有倾斜角,但是不是所有的直线均有斜率
(3)斜率与倾斜角都是刻画直线的倾斜程度,但就其应用范围,斜率适用的范围更广(与直线方程相联系)
(4)越大,直线越陡峭
(5)斜率的求法:已知直线上任意两点,则,即直线的斜率是确定的,与所取的点无关.
3、截距:若直线与坐标轴分别交于,则称分别为直线的横截距,纵截距
(1)截距:可视为直线与坐标轴交点的简记形式,其取值可正,可负,可0(不要顾名思义误认为与“距离”相关)
(2)横纵截距均为0的直线为过原点的非水平非竖直直线
4、直线方程的五种形式:首先在直角坐标系中确定一条直线有两种方法:一种是已知直线上一点与直线的方向(即斜率),另一种是已知两点(两点确定一条直线),直线方程的形式与这两种方法有关
(1)一点一方向:
① 点斜式:已知直线的斜率,直线上一点,则直线的方程为:
证明:设直线上任意一点,根据斜率计算公式可得:,所以直线上的每一点都应满足:,即为直线方程
② 斜截式:已知直线的斜率,纵截距,则直线的方程为:
证明:由纵截距为可得直线与轴交点为,从而利用点斜式得:
化简可得:
(2)两点确定一条直线:
③ 两点式:已知直线上的两点,则直线的方程为:
④ 截距式:若直线的横纵截距分别为,则直线的方程为:
证明:从已知截距可得:直线上两点,所以
⑤ 一般式:由前几类直线方程可知:直线方程通常由的一次项与常数项构成,所以可将直线的通式写为:(不同时为0),此形式称为直线的一般式
一般式方程的作用:可作为直线方程的最终结果
可用于判定直线的平行垂直关系
点到直线距离公式与平行线间距离公式需要用直线的一般式
5、五种直线形式所不能表示的直线:
(1)点斜式,斜截式:与斜率相关,所以无法表示斜率不存在的直线(即竖直线)
(2)截距式:① 截距不全的直线:水平线,竖直线
② 截距为0的直线:过原点的直线
6、求曲线(或直线)方程的方法:在已知曲线类型的前提下,求曲线(或直线)方程的思路通常有两种:
(1)直接法:寻找决定曲线方程的要素,然后直接写出方程,例如在直线中,若用直接法则需找到两个点,或者一点一斜率
(2)间接法:若题目条件与所求要素联系不紧密,则考虑先利用待定系数法设出曲线方程,然后再利用条件解出参数的值(通常条件的个数与所求参数的个数一致)
(二)直线位置关系:
1、在解析几何中直线的位置关系有三种:平行,相交(包含垂直),重合
如果题目中提到“两条直线”,则不存在重合的情况,如果只是,则要考虑重合的情况.
2、直线平行的条件
(1)斜截式方程:设直线
①
② 若直线的斜率存在,则
(2)一般式方程:设,则
① 当时,∥
② ,且和中至少一个成立,则∥(此条件适用于所有直线)
3、直线垂直的条件:
(1)斜截式方程:设直线,则
(2)一般式方程:设,则:
4、一般式方程平行与垂直判定的规律:
可选择与一般式方程对应的向量:,即有:
,从而的关系即可代表的关系,例如:
(注意验证是否会出现重合的情况)
(三)距离问题:
1、两点间距离公式:设,则
2、点到直线距离公式:设
则点到直线的距离
3、平行线间的距离:
则的距离为
(四)对称问题
1、中心对称:
(1)几何特点:若关于点中心对称,则为线段的中点
(2)解析特征:设,,则与点关于点中心对称的点满足:
2、轴对称
(1)几何特点:若若关于直线轴对称,则为线段的中垂线,即,且的中点在上
(2)解析特征:设,,则与点关于轴对称的点满足:
,解出即可
(3)求轴对称的直线:设对称轴为直线,直线关于的对称直线为
① 若∥,则∥,且到对称轴的距离与到对称轴的距离相等
② 若与相交于 ,则取上一点,求出关于的对称点,则即为对称直线
(五)直线系方程:满足某种特征的一类直线组成的集合称为直线系,直线系的方程通常含有参数(以参数的不同取值确定直线)
1、平行线系:集合中的直线呈两两平行关系——参数不会影响斜率的取值
(1)与直线平行的直线系方程为:(为参数,且)
(2)与直线垂直的直线系方程为:(为参数)
2、过定点的直线:
(1)若参数的取值影响直线的斜率,则可寻找该直线是否围绕一个定点旋转:即把含参数的项划为一组并提取参数,只需让参数所乘的因式为0即可
(2)已知(与不重合),则过交点的直线系方程为:(该直线无法表示)
3、直线系方程的用途:主要是在求直线方程时可充分利用平行,垂直或过定点的条件,将直线设为只含一个参数的方程,从而在思路上就可围绕如何求参数配置资源,寻找条件解出参数,即可得到所求直线方程
【经典例题】
例1.【2020年高考全国Ⅲ卷文数8】点到直线距离的最大值为 ( )
A. B. C. D.
例2.(2020·河南高三三模)抛掷一枚质地均匀的正方体骰子两次,得到的点数分别为a,b(),若直线,,则直线的概率为( )
A. B. C. D.
例3.(2020·全国衡水·高三三模)已知为直线的倾斜角,若,则直线的斜率为( )
A.3 B.-4 C. D.
例4.(2020·霍邱县第二中学高三三模)抛物线上一点到直线的距离最短的点的坐标是( )
A. B. C. D.
例5.(2020·江西省信丰中学三模)已知直线过点,且倾斜角为直线:的倾斜角的2倍,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
例6.(2020·山东高三三模)已知,过定点的动直线和过定点的动直线交于点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
例7.(2020·全国高三三模)已知坐标原点关于直线l1:x-y+1=0的对称点为A,设直线l2经过点A,则当点B(2,-1)到直线l2的距离最大时,直线l2的方程为( )
A.2x+3y+5=0 B.2x-3y+5=0
C.3x+2y+5=0 D.3x-2y+5=0
例8.(2020·越秀·广东实验中学高三三模)已知长方形的四个顶点:、、、.一质点从点出发,沿与夹角为的方向射到上的点后,依次反射到、和上的点、、(入射角等于反射角).设的坐标为,若,则的范围是( )
A. B. C. D.
【精选精练】
1.(2020·天津滨海新·高三三模)已知直线:,:,其中,则“”是“”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
2.(2020·上海高三三模)直线的倾斜角是( ).
A. B.
C. D.
3.(2020·全国高三三模)直线的倾斜角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4.(2020·上海高三三模)直线,和直线不能构成三角形,则的个数是( ).
A. B. C. D.
5.(2020·四川高三三模)已知直线:与圆:交于,两点,与平行的直线与圆交于,两点,且与的面积相等,给出下列直线:①,②,③,④.其中满足条件的所有直线的编号有( )
A.①② B.①④ C.②③ D.①②④
6.(2020·河南宛城·南阳中学高三三模)过原点作直线的垂线,垂足为P,则P到直线的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
7.(2020·山东潍坊·高三三模)“”是“直线与直线垂直”的( )
A.充分必要条件 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
8.(2020·湖北武汉·高三三模)已知两点,,动点在直线上运动,则的最小值为( )
A. B. C.4 D.5
9.设,过定点的动直线和过定点的动直线交于点,(点与点,不重合),则的面积最大值是
A. B.5 C. D.
10.(2020·陕西渭南·高三三模)唐代诗人李欣的是古从军行开头两句说“百日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”诗中隐含着一个有缺的数学故事“将军饮马”的问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在区域为,若将军从出发,河岸线所在直线方程,并假定将军只要到达军营所在区域即回到军营,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B. C. D.
11.(2020·安徽巢湖·高三三模)设两条直线的方程分别为,,已知a,b是方程的两个实根,且,则这两条直线之间的距离的最大值和最小值分别是
A., B., C., D.,
12.(2020·江苏建邺·高三三模)过点作直线的垂线,垂足为M,已知点,则当变化时,的取值范围是
A. B. C. D.
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