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    高考圆锥曲线题型专题分析——第一讲 直线的方程(全国通用)

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    这是一份高考圆锥曲线题型专题分析——第一讲 直线的方程(全国通用),文件包含第一讲直线的方程教师版docx、第一讲直线的方程原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共22页, 欢迎下载使用。

    第一节 直线的方程
    知识框架

    知识点归纳
    1.直线的倾斜角
    (1)定义:在平面直角坐标系中,对于一条与x轴相交的直线,把x轴绕着交点按逆时针方向旋转到直线重合时,所转过的最小正角α也能刻画直线的倾斜程度,我们把这个角α称为这条直线的倾斜角.
    (2)范围:直线的倾斜角α的取值范围是{α|0≤α<π}.
    2.直线的斜率
    (1)我们把一条直线的倾斜角α的正切值叫作这条直线的斜率,斜率常用小写字母k表示,即k=tan__α.
    (2)过两点的直线的斜率公式
    经过两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2)的直线的斜率k=.
    3.直线方程的五种形式
    名称
    几何条件
    方程
    适用条件
    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-y0=k(x-x0)
    两点式
    过两点

    与两坐标轴均不垂直的直线
    截距式
    纵、横截距
    +=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(A2+B2≠0)
    所有直线
    [常用结论]
    1.直线的倾斜角α和斜率k之间的对应关系:
    α
    0
    0<α<

    <α<π
    k
    0
    k>0
    不存在
    k<0
    2.截距和距离的不同之处
    “截距”是直线与坐标轴交点的坐标值,它可正,可负,也可是零,而“距离”是一个非负数.
    3.直线的方向向量
    设A(x1,y1),B(x2,y2)(其中x1≠x2)是直线l上的两点,则向量=(x2-x1,y2-y1)以及与它平行的向量都是直线的方向向量.若直线l的斜率为k,它的一个方向向量的坐标为(x,y),则k=.
    4.直线Ax+By+C=0(A2+B2≠0)的一个法向量ν=(A,B),一个方向向量
    a=(-B,A).

    题型归类
    题型一 直线的倾斜角与斜率
    例1 直线l过点P(1,0),且与以A(2,1),B(0,)为端点的线段有公共点,则直线l斜率的取值范围为________________.
    答案 (-∞,-]∪[1,+∞)
    解析 设PA与PB的倾斜角分别为α,β,直线PA的斜率是kAP=1,直线PB的斜率是kBP=-,当直线l由PA变化到与y轴平行的位置PC时,它的倾斜角由α增至90°,斜率的取值范围为[1,+∞).

    当直线l由PC变化到PB的位置时,它的倾斜角由90°增至β,斜率的变化范围是(-∞,-].
    故斜率的取值范围是(-∞,-]∪[1,+∞).
    感悟提升 (1)斜率的两种求法:定义法、斜率公式法.
    (2)倾斜角和斜率范围求法:①图形观察(数形结合);②充分利用函数k=tan α的单调性.

    题型二 求直线的方程
    例2 已知△ABC的三个顶点坐标为A(1,2),B(3,6),C(5,2),M为AB的中点,N为AC的中点,则中位线MN所在直线的方程为________.
    答案 2x+y-8=0
    解析 由题知M(2,4),N(3,2),
    故中位线MN所在直线的方程为=,
    整理得2x+y-8=0.
    感悟提升 (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,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).

    题型三 直线方程的综合应用
    例3 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,△AOB的面积为S(O为坐标原点),求S的最小值并求此时直线l的方程.
    (1)证明 直线l的方程可化为k(x+2)+(1-y)=0,
    令解得
    ∴无论k取何值,直线总经过定点(-2,1).
    (2)解 由方程知,当k≠0时,直线在x轴上的截距为-,在y轴上的截距为1+2k,
    要使直线不经过第四象限,则必须有解得k>0;
    当k=0时,直线为y=1,符合题意,
    故k的取值范围是[0,+∞).
    (3)解 由题意可知k≠0,再由l的方程,得A,B(0,1+2k).
    依题意得解得k>0.
    ∵S=·|OA|·|OB|=··|1+2k|
    =·=≥×(2×2+4)=4,
    等号成立的条件是k>0,且4k=,即k=,
    ∴Smin=4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
    感悟提升 (1)求解与直线方程有关的最值问题:先设出直线方程,建立目标函数,再利用基本不等式求解最值;
    (2)求直线方程:弄清确定直线的两个条件,由直线方程的几种特殊形式直接写出方程;
    (3)求参数值或范围:注意点在直线上,则点的坐标适合直线的方程,再结合函数的单调性或基本不等式求解.

    课后检测

    一、单选题
    1.经过两点的直线的倾斜角为(    )
    A. B. C. D.
    【答案】A
    【分析】先根据两点的斜率公式求出斜率,结合斜率与倾斜角的关系可得倾斜角.
    【详解】因为,所以过两点的直线斜率为,
    所以倾斜角为.
    故选:A.
    2.直线l经过两条直线3x+4y﹣5=0和3x﹣4y﹣13=0的交点,且与直线x+2y+1=0垂直,则l的方程是(  )
    A.2x+y﹣7=0 B.2x﹣y﹣7=0
    C.2x+y+7=0 D.2x﹣y+7=0
    【答案】B
    【分析】联立方程可得l过的定点,由垂直可得直线的斜率,由点斜式可写直线的方程,化为一般式即可.
    【详解】联立方程,解得x=3,y=﹣1,
    故所求直线l过点(3,﹣1),
    由直线x+2y+1=0的斜率为,
    可知l的斜率为2,
    由点斜式方程可得:y+1=2(x﹣3),即2x﹣y﹣7=0,
    故选:B
    3.已知,则“直线与平行”是“”的(    )条件
    A.充分不必要 B.必要不充分 C.充要 D.既不充分又不必要
    【答案】A
    【分析】根据直线的平行,斜率相等,截距不等即可解决.
    【详解】若直线与平行,
    则,即,当,时,
    两直线方程为,,此时两直线重合,
    故“直线与平行”是“”的充分不必要条件,
    故选:A.
    【点睛】本题考查充分必要条件,考查直线的位置关系,是基础题.
    4.已知直线与圆交于两点,是坐标原点,且,则实数的值为(  )
    A. B.或 C.或 D.或
    【答案】C
    【分析】根据向量关系可得,由此可得圆心到直线距离为,建立方程求得结果.
    【详解】由可得:
    又为圆的圆心,则
    则到直线的距离为:
    即    
    本题正确选项:
    【点睛】本题考查直线与圆的相关问题,关键是能够利用向量的关系得到向量垂直的关系,从而能将问题转化为点到直线的距离问题.
    5.数学家欧拉在1765年提出定理:三角形的外心、重心、垂心依次位于同一直线上,且重心到外心的距离是重心到垂心距离的一半,这条直线称之为三角形的欧拉线.已知的顶点,,若其欧拉线方程为,则顶点的坐标是(    )
    A. B. C. D.
    【答案】A
    【分析】设的坐标,由重心坐标公式求重心,代入欧拉线得方程,求出的垂直平分线,联立欧拉线方程得三角形外心,外心到三角形两顶点距离相等可得另一方程,两方程联立求得点的坐标.
    【详解】设,因为,,
    由重心坐标公式得重心为,
    代入欧拉线方程得: ①
    的中点为,,
    所以的中垂线方程为,  
    联立,解得
    所以的外心为,
    则,化简得: ②
    联立①②得:或,
    当时,、重合,舍去,
    所以顶点的坐标是
    故选:A.
    【点睛】本题主要考查了直线方程的各种形式,重心坐标公式,属于中档题.
    6.已知圆,过的直线与圆交于两点,若,则直线的斜率为(    )
    A. B. C.或 D.或
    【答案】C
    【解析】根据得圆心到直线的距离,再根据点到直线距离公式求直线的斜率.
    【详解】因为,所以圆心到直线的距离为,
    因为圆心到距离等于,所以直线的斜率必存在,设为,则直线,
    因此或
    故选:C
    【点睛】本题考查直线与圆位置关系,考查基本分析求解能力,属基础题.

    二、多选题
    7.已知直线,,当满足一定的条件时,它们的图形可以是(    )
    A. B.
    C. D.
    【答案】AC
    【解析】首先将直线的一般式方程化为斜截式,根据斜率和截距之间的关系即可判断.
    【详解】解:直线可化为的斜率为,在轴上的截距为.
    直线可化为,斜率为,在轴上的截距为.
    当时,直线与平行,故正确.
    选项中,由直线在轴上的截距可得,.
    而由直线的斜率为,可得,故不正确.
    在选项中,由直线的斜率为,而直线在轴上的截距.
    直线在轴上的截距为,直线的斜率为,故正确.
    选项中,两直线斜率,.
    再由直线在轴上的截距,故不正确.
    故选:.
    8.已知直线:,动直线:,则下列结论正确的是(    )
    A.存在,使得的倾斜角为 B.对任意的,与都有公共点
    C.对任意的,与都不重合 D.对任意的,与都不垂直
    【答案】ABD
    【分析】当时可判断A;直线与均过点可判断B;当时可判断C,由两直线垂直斜率乘积等于可判断D,进而可得正确选项.
    【详解】对于A:当时,直线:,此时直线的倾斜角为,故选项A正确;
    对于B,直线与均过点,所以对任意的,与都有公共点,故选项B正确;
    对于C,当时,直线为,即与重合,故选项C错误;
    对于D,直线的斜率为,若的斜率存在,则斜率为,所以与不可能垂直,所以对任意的,与都不垂直,故选项D不正确;
    故选:ABD.

    三、填空题
    9.经过点,且与直线平行的直线方程是__________.
    【答案】
    【解析】设直线方程为,代入求得,从而得到结果.
    【详解】设与直线平行的直线方程为,代入得:    ,
    故答案为: .
    10.关于直线:,:,若,则__________.
    【答案】
    【分析】根据两直线垂直系数关系列式解决即可求解.
    【详解】若,则,解得.
    故答案为:.
    11.当m变化时,平行线和间的距离的最小值等于______.
    【答案】
    【分析】直接利用平行直线的距离公式得到答案.
    【详解】平行线和间的距离
    .
    当时有最小值
    故答案为
    【点睛】本题考查了平行直线间的距离,意在考查学生的计算能力.
    12.设,则过线段的中点,且与垂直的直线方程为__________.
    【答案】
    【分析】求出线段的中点坐标和斜率,利用点斜式写出直线方程.
    【详解】因为,所以线段的中点,且.
    所以与垂直的直线的斜率为,
    所以过线段的中点,与垂直的直线方程为,即.
    故答案为:

    四、解答题
    13.已知直线与垂直.
    (1)求;
    (2)求直线与直线之间的距离.
    【答案】(1)1或3
    (2)时,距离为;时,距离为.

    【分析】(1)若两直线垂直,则,代入即可求得;
    (2)根据(1)中结果,分或两种情况分别带入平行直线的距离公式求出即可.
    【详解】(1)解:由题知与垂直,
    故有,
    解得或;
    (2)由(1)知或,
    当时,
    ,
    则两直线的距离为:,
    当时,
    ,
    则两直线的距离为:,
    综上: 时,距离为;
    时,距离为.
    14.已知集合,,若.求的值.
    【答案】或或.
    【分析】对集合分类讨论,当时显然成立,当时,根据集合表示直线上的点,利用直线的位置关系求解即可.
    【详解】当,即时,,显然满足;
    当集合与表示的直线互相平行且不重合时,即,即时,;
    由于集合表示的不是完整的一条直线,需排除点,因此当两直线的交点坐标为时,仍有,此时.
    解得或.
    综上所述:当或或时,.
    【点睛】本题主要考查由集合交集的结果求参数,考查了集合的描述法表示,分类讨论,注意空集这一特殊情况,属于常考题型.
    15.如图,在平面直角坐标系中,已知平行四边形的顶点和,所在直线的方程为,.

    (1)求对角线所在直线的方程;
    (2)求所在直线的方程.
    【答案】(1);(2).
    【分析】(1)求得线段的中点的坐标,由可得直线的斜率,再由直线过点可求得对角线所在直线的方程;
    (2)联立直线、的方程,可求得点的坐标,进而可求得直线的斜率,由可得,再由点的坐标可求得直线的方程.
    【详解】(1)因为、,所以中点坐标为,
    因为,直线斜率为,所以直线斜率为,
    由四边形是平行四边形,所以过点,
    所以直线方程为,即;
    (2)联立直线、的方程,解得,得,
    所以斜率为,又因为,所以斜率为,
    所以方程为,即.
    【点睛】本题考查直线方程的求解,解题时要结合平行四边形的基本性质求得直线的斜率,结合点斜式得直线方程,考查计算能力,属于中等题.
    16.已知直线经过两条直线和的交点,直线.
    (1)若,求的直线方程;
    (2)若,求的直线方程.
    【答案】(1);(2).
    【分析】(1)先解方程组得交点坐标,再根据平行设所求方程,代入交点坐标得结果,
    (2)先解方程组得交点坐标,再根据垂直设所求方程,代入交点坐标得结果.
    【详解】(1)由,得,
    ∴与交点为.  
    设与直线平行的直线为,
    将交点代入,∴.
    ∴所求直线方程为;
    (2)设与直线垂直的直线为 ,
    则,解得,
    ∴所求直线方程为 .
    【点睛】本题考查直线交点以及根据直线平行于垂直求直线方程,考查基本分析求解能力,属基础题.



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