平面解析几何 课件.ppt
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1、第十单元第十单元 平面解析几何平面解析几何 第一节第一节 直线与方程直线与方程 基础梳理基础梳理 1. 直线的倾斜角与斜率 (1)直线的倾斜角 定义:当直线 与x轴相交时,我们取x轴作为基准,x轴正向与直线 向上方向之间所成的角叫做直线 的倾斜角.当直线 与x轴平行或重合 时,规定它的倾斜角为0. 倾斜角的范围为00,b0),则直 线 的方程为 过点P(3,2), ,且a3. 从而 , l 1 xy ab l 322 1, 3 a b aba 2 112 2233 ABO aa Sa ba aa 故有 当且仅当 ,即a=6时,等号成立. ,此时 . 故直线 的方程为 ,即2x+3y-12=0.
2、 2 36399 36 33 9 23612 3 ABO aa Sa aa a a 9 3 3 a a min12 ABO S 2 6 4 63 b l 1 64 xy 方法二:依题意知,直线 的斜率存在. 设直线 的方程为y-2=k(x-3)(k0, -(a+1)=0, 或 a-20 a-20, a-1. 综上可知,a的取值范围是a-1. 方法二:将 的方程化为(x+y+2)+a(x-1)=0(aR). 它表示过 :x+y+2=0与 :x-1=0的交点(1,-3)的直线系(不包 括x=1).由图象可知 的斜率为-(a+1)0,即当a-1时,直线 不 经过第二象限. 2 2 1 a a a l
3、 l 1 l 2 l ll 第二节第二节 直线的位置关系直线的位置关系 基础梳理基础梳理 1. 两条直线平行与垂直的判定 (1)两条直线平行 对于两条不重合的直线 ,其斜率分别为 ,则有 特别地,当直线 的斜率都不存在时, 与 的关系为平行. (2)两条直线垂直 如果两条直线 的斜率存在,分别设为 ,则 一般地,若直线 ( 不全为0), 直线 ( 不全为0),则 且 12 ,l l 12 ,k k1212 / /llkk 12 ,l l 1 l 2 l 12 ,l l12 ,k k 121 2 1llk k 1111 :0lAxB yC 11 ,A B 2222 :0lA xB yC 22 ,
4、A B 121221 / /0llABA B 12211221 0(BCB C0)ACA C或 121212 0llA AB B 与 且 1 l 2 l 1221 0ABA B 12211221 0(0)ACA CBCB C或 2. 三种距离 (1)两点间的距离 平面上的两点 间的距离公式 特别地,原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离OP= (2)点到直线的距离 点 到直线 :Ax+By+C=0的距离 (3)两条平行线的距离 两条平行线Ax+By+ =0与Ax+By+ =0间的距离 111222 ,P x yP x y 22 121212 PPxxyy 22 xy 000 ,P x y
5、l 00 22 AxByC d AB 1 C 2 C 12 22 CC d AB 典例分析典例分析 题型一题型一 两条直线位置关系的判定和应用两条直线位置关系的判定和应用 【例1】已知直线 :ax+2y+6=0和直线 :x+(a-1)y+ -1=0. (1)试判断 与 是否平行; (2)当 时,求a的值. 1 l 2 l 2 a 1 l 2 l 1 l 2 l 分析分析 可以把直线化成斜截式,运用斜率或截距的数量关系来判断求 解,但由于直线的斜率可能不存在,就必须进行分类讨论;也可以运 用一般式方程中的系数关系来判断或求解,这样可以避免讨论. 解解 (1)方法一:当a=1时, :x+2y+6=
6、0, :x=0, 不平行于 ; 当a=0时, :y=-3, :x-y-1=0, 不平行于 ; 当a1且a0时,两直线可化为 解得a=-1, 综上可知,当a=-1时, ,否则 与 不平行. 1 l 2 l 2 l 1 l 1 l 2 l 2 l 1 l 12 1 :3,:1 21 a lyxlyxa a 12 / /ll 1 , 21 31 a a a 1 l 2 l 2 l 1 l 2 a 方法二:由 ,得a(a-1)-12=0, 由 0,得a( -1)-160, a(a-1)-12=0, -a-2=0, a=-1 a( -1)-160 a( -1)6 1221 0ABA B 1221 ACA
7、 C 12 / /ll 2 a 2 a 2 a 故当a=-1时, ,否则 与 不平行. 1 l 2 l 2 l 1 l (2)方法一:当a=1时, :x+2y+6=0, :x=0, 与 不垂直,故a=1不成立. 当a1时, 由 方法二:由 ,得 a+2(a-1)=0 1 l 2 l 1 l 2 l 12 1 :3,:1 21 a lyxlyxa a 12 1 213 a a a 1212 0A AB B 2 3 a 学后反思学后反思 (1)直线 : ,直线 , “ ”的前提条件是 , 的斜率都存在,若不能确定 斜率的存在性,应对其进行分类讨论: 1 l 11 yk xb 222 :lyk xb
8、 121212 / /llkkbb且 1 l 2 l 当 , 中有一条存在斜率,而另一条不存在斜率时, 与 不平行; 当 , 的斜率都不存在( 与 不重合)时, ;当 , 均有斜 率且 时, .为避免分类讨论,可采用直线方程的一 般式,利用一般式方程中的“系数关系”的形式来判断两直线是否平行, 如本例方法二. (2)当 时,可分斜率不存在与斜率存在,斜率存在时,有 ,如果利用 可避免分类讨论. 1 l 2 l 2 l 1 l 1 l 2 l 举一反三举一反三 1 l 2 l 2 l 1 l 1 l 2 l 1212 ,kk bb 1 l 2 l 1 l 2 l 12 1k k 1212 0A
9、AB B 1. 已知直线ax+3y+1=0与x+(a-2)y+a=0平行,求a的值. 解析解析 由a(2a-1)-a=0,得a=1或a=0. 当a=1时,两方程为x-y+2=0与x+y+1=0,互相垂直; 当a=0时,两方程为y=0与x=0,互相垂直. 所以a=1或a=0即为所求. 解析解析 当a-2=0或a=0时两直线显然不平行; 当a-20且a0时,由 ,得a=-1或a=3. 若a=-1,则 成立,故a=-1(舍去),则a=3. 3 12 a a 31 12 a aa 2. 已知直线ax-y+2a=0与(2a-1)x+ay+a=0互相垂直,求a的值. 题型二题型二 距离问题距离问题 【例2
10、】求过点A(-1,2),且与原点的距离等于 的直线方程. 2 2 分析分析 设出所求直线的点斜式方程,运用待定系数法求直线的方程, 但必须要注意斜率是否存在这个问题. 解解 过点A(-1,2)且垂直于x轴的直线不满足题意, 设过点A(-1,2)的直线点斜式方程为y-2=k(x+1), 即kx-y+k+2=0. 原点到直线的距离等于 ,d= 解得k=-1或k=-7, 即所求直线方程为x+y-1=0或7x+y+5=0. 2 2 2 22 2 1 k k 学后反思学后反思 (1)直线的点斜式方程不能代表垂直于x轴的直线,故 要进行讨论. (2)使用点到直线的距离公式时,必须把直线方程化为一般式. 举
11、一反三举一反三 3. 与直线2x+3y+5=0平行,且距离等于 的直线方程是. 13 答案答案 2x+3y+18=0或2x+3y-8=0 解析解析 所求直线 与直线 :2x+3y+5=0平行, 可设 :2x+3y+C=0,由 与 距离为 ,得 ,解得C=18或C=-8, 所求直线 的方程为2x+3y+18=0或2x+3y-8=0. l 0 l ll 0 l 13 5 13 13 C l 题型三题型三 交点及直线系问题交点及直线系问题 【例3】求经过直线 :3x+2y-1=0和 :5x+2y+1=0的交点且垂直于直 线 :3x-5y+6=0的直线 的方程. 1 l 2 l 3 l l 分析分析
12、本题可以先求交点坐标,然后由直线间位置关系求解,也可以 先设出直线系方程,后代入点具体求解. 3x+2y-1=0, 解解 方法一:由 得 , 的交点P(-1,2). 5x+2y+1=0, 又 的斜率 的斜率k=- , :y-2=- (x+1),即5x+3y-1=0. 方法二:由 ,可设 :5x+3y+C=0. , 的交点可以求得为P(-1,2). 5(-1)+32+C=0,C=-1, :5x+3y-1=0. 1 l 2 l 3 l 3 3 , 5 k l 5 3 l 5 3 l 3 ll 1 l 2 l l 方法三: 过 , 的交点, 故设 :3x+2y-1+(5x+2y+1)=0, 即(3+
13、5)x+(2+2)y+(-1+)=0, ,解得= ,代入上式整理得 :5x+3y-1=0. l 1 l 2 l l 355 223 1 5 l 学后反思学后反思 三种解法都能比较迅捷地解决问题,但方法一、方法二都是 在两直线的斜率存在的前提下进行的,如果其中含有字母参数之类的, 则要进行分类讨论;运用直线系方程时,则必须对直线系中不包含的直 线进行检验.因此,本题的三种解法应该是各有优缺点. 举一反三举一反三 4. 已知两直线 :x+2=0, :4x+3y+5=0,定点A(-1,-2),求过 , 的交点 且与点A的距离等于1的直线 . 1 l 2 l 1 l 2 l l 解析解析 方法一: ,
14、 的交点为(-2,1). 若直线 斜率存在,设所求的直线方程为y-1=k(x+2), 即kx-y+2k+1=0. 所求直线 与点A(-1,-2)的距离为1, ,得k=- ,代入,得 所求直线 的方程为4x+3y+5=0. 若直线 斜率不存在,即判断过点(-2,1)且与y轴平行的直线x=-2是否 符合所求直线 的条件. 点A(-1,-2)到直线x=-2的距离为1, 直线x=-2,即x+2=0也符合直线 的要求, 故所求直线 的方程是x+2=0和4x+3y+5=0. 1 l 2 l l l 2 221 1 1 kk k 4 3 l l l l l 方法二: , 的交点为(-2,1), 过 , 交点
15、的直线系方程是(x+2)+(4x+3y+5)=0, 是参数,化简得(1+4)x+3y+(2+5)=0, 由 ,得=0. 代入方程,得x+2=0. 又直线系方程中不包含 , 应检验 是否也符合所求 的条件. 点(-1,-2)到 的距离为 也符合要求, 故所求直线 的方程是x+2=0和4x+3y+5=0. 1 l 2 l 1 l 2 l 22 11 42325 1 1 43 2 l 2 l l 2 l 22 465 1 43 2 l l 题型四题型四 对称问题对称问题 【例4】(12分)光线沿直线 :x-2y+5=0射入,遇直线 :3x-2y+7=0后反 射,求反射光线所在的直线方程. 1 ll
16、分析分析 本题用光学原理得入射光线与反射光线所在的直线关于直线 对 称,用对称点方法求出入射光线上一点P关于 的对称点,再由两点式写 出方程. l l 3x-2y+7=0, x=-1, 解解 方法一:由 得 x-2y+5=0, y=2, 即反射点M的坐标为(-1,2)2 又取直线x-2y+5=0上一点P(-5,0),设点P关于直线 的对称点为 由PP ,可知 4 而PP的中点Q的坐标为 l 00 ,P x y l 0 0 2 35 PP y k x 00 5 , 22 xy 又Q点在 上, 联立 解得 l 00 5 3270 22 xy 0 0 00 2 , 53 3 570 2 y x xy
17、 0 0 17 13 32 13 x y 即P点坐标为 .10 反射光线过M(-1,2)和P 根据直线的两点式方程,可得 反射光线所在的方程为29x-2y+33=0.12 1732 , 1313 1732 , 1313 方法二:设直线x-2y+5=0上任意一点 关于直线 的对称点 P(x,y),则 3 又PP的中点 在 上, 00 ,P x yl 0 0 2 3 yy xx 00 , 22 xxyy Q l ,6 由 9 代入方程x-2y+5=0中,化简得29x-2y+33=0, 即所求反射光线所在直线方程为29x-2y+33=012 00 3270 22 xxyy 0 0 0 0 2 , 3
18、 370 2 yy xx xx yy 0 0 51242 13 12528 13 xy x xy y 学后反思学后反思 比较两种解法可知,对于直线的对称问题,都是转化为点关 于直线的对称或点关于点的对称问题来解决的.其中,方法一通过求点关 于直线的对称点坐标,用两点式方程求解;方法二则利用了轨迹思想求 对称直线的方程,是求解曲线关于直线对称问题的通法. 举一反三举一反三 5. 已知A(7,-4)关于直线 的对称点为B(-5,6),则直线 的方程是 ( ) A. 5x+6y-11=0 B. 6x-5y-1=0 C. 6x+5y-11=0 D. 5x-6y+1=0 ll 解析解析 AB的中点(1,
19、1)在直线 上, 又 ,即所求直线的斜率k= , 所求直线 的方程为y-1= (x-1),即6x-5y-1=0. l 5 6 AB k 6 5 l 6 5 答案答案 B 易错警示易错警示 【例】已知一直线 经过点P(1,2)且与点A(2,3)和B(0,-5)距离相等, 求此直线的方程. l 错解错解 方法一:设所求直线方程为y-2=k(x-1), 即kx-y-k+2=0, ,即k-1=k-7, 解得k=4,所求直线方程为4x-y-2=0. 方法二:由已知 AB,又 :y-2=4(x-1),即4x-y-2=0. 22 232052 11 kkk kk l 35 4 2 AB k l 错解分析错解
20、分析 方法一中忽视了斜率可能不存在的情况,方法二中忽视 了 可以过AB中点的情况. l 正解正解 方法一:当 斜率不存在时,直线方程为x=1,满足条件. 当斜率存在时,解法同错解中“方法一”. 方法二:当 过AB中点时,直线方程为x=1. 当 AB时,解法同错解中“方法二”. 综上,直线 的方程为x=1或4x-y-2=0. l l l l 考点演练考点演练 10. (2009 青岛模拟)平行四边形两邻边方程是x+y+1=0和3x-y+4=0,对 角线交点为(3,3),则另两边的方程为和 . 解析解析 方法一:所求直线与已知直线关于(3,3)中心对称,故方程为 (6-x)+(6-y)+1=0和3
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