第3課時(shí) 直線方程的一般式
第一章 1.3 直線的方程
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握直線的一般式方程.
2.理解關(guān)于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(A,B不全為0)都表示直線.
3.會(huì)進(jìn)行直線方程的五種形式之間的轉(zhuǎn)化.
導(dǎo)語(yǔ)
前面我們學(xué)習(xí)了直線的點(diǎn)斜式、斜截式、兩點(diǎn)式方程,可以發(fā)現(xiàn)它們都是二元一次方程.現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們思考一下,在平面直角坐標(biāo)系中的每一條直線是否都可以用一個(gè)關(guān)于x,y的二元一次方程表示呢?
內(nèi)容索引
直線的一般式方程


問(wèn)題 直線y=2x+1可以化成二元一次方程嗎?方程2x-y+3=0表示一條直線嗎?
提示 y=2x+1可以化成2x-y+1=0的形式,可以化為二元一次方程.2x-y+3=0可以化為y=2x+3,可以表示直線.
知識(shí)梳理
1.關(guān)于x,y的二元一次方程 (其中A,B不全為0)表示的是一條直線,稱它為直線方程的 .2.直線方程五種形式的比較
Ax+By+C=0
一般式
y-y1=k(x-x1)
不垂直于x軸的直線
y=kx+b
不垂直于x軸的直線
不垂直于x,y軸的直線
不垂直于x,y軸的直線,不過(guò)原點(diǎn)的直線
Ax+By+C=0
A,B不全為零
(1)直線的一般式方程的結(jié)構(gòu)特征①方程是關(guān)于x,y的二元一次方程.②方程中等號(hào)的左側(cè)自左向右一般按x,y,常數(shù)的先后順序排列.③x的系數(shù)一般不為分?jǐn)?shù)和負(fù)數(shù).④雖然直線方程的一般式有三個(gè)參數(shù),但只需兩個(gè)獨(dú)立的條件即可求得直線的方程.
注意點(diǎn):
(2)當(dāng)直線方程Ax+By+C=0的系數(shù)A,B,C滿足下列條件時(shí),直線Ax+By+C=0有如下性質(zhì):①當(dāng)A≠0,B≠0時(shí),直線與兩條坐標(biāo)軸都相交;②當(dāng)A≠0,B=0,C≠0時(shí),直線只與x軸相交,即直線與y軸平行,與x軸垂直;③當(dāng)A=0,B≠0,C≠0時(shí),直線只與y軸相交,即直線與x軸平行,與y軸垂直;④當(dāng)A=0,B≠0,C=0時(shí),直線與x軸重合;⑤當(dāng)A≠0,B=0,C=0時(shí),直線與y軸重合.
注意點(diǎn):
  根據(jù)下列條件分別寫出直線的方程,并化為一般式方程:
(2)經(jīng)過(guò)A(-1,5),B(2,-1)兩點(diǎn);
即2x+y-3=0.
(3)在x軸、y軸上的截距分別為-3,-1;
(4)經(jīng)過(guò)點(diǎn)B(4,2),且平行于x軸.
y-2=0.
即x+3y+3=0.
求直線一般式方程的策略在求直線方程時(shí),設(shè)一般式方程有時(shí)并不簡(jiǎn)單,常用的還是根據(jù)給定條件選出四種特殊形式之一求方程(常設(shè)的方程有點(diǎn)斜式和斜截式),然后轉(zhuǎn)化為一般式方程.
反思感悟
   (1)根據(jù)下列各條件寫出直線的方程,并化成一般式.①斜率是  ,且經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(8,-6)的直線方程為_(kāi)_____________;②在x軸和y軸上的截距分別是 和-3的直線方程為_(kāi)_____________;③經(jīng)過(guò)點(diǎn)P1(3,-2),P2(5,-4)的直線方程為_(kāi)___________.
x+2y+4=0
2x-y-3=0
x+y-1=0
(2)將直線x-  y=0繞坐標(biāo)原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,再向下平移1個(gè)單位長(zhǎng)度,所得到直線的方程為_(kāi)______________.
由截距、斜率的值求參數(shù)


  設(shè)直線l的方程為(m2-m-6)x+(3m2+5m-2)y=3m+6(m∈R,m≠-2),根據(jù)下列條件分別求m的值.(1)l在x軸上的截距是-4;
延伸探究1.若本例中直線l的傾斜角為45°,試求m的值.
即3-m=3m-1,得m=1.
2.若本例中直線l在x軸和y軸上的截距相等,試求m的值.
3.當(dāng)直線l垂直于y軸時(shí),試求m的值.
得m=3.
反思感悟
求一般式表示的直線的斜率與橫截距,可以將一般式化為斜截式,求橫截距,令方程中y=0解出x即為所求.
   若方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y=4m-1表示直線.當(dāng)m=_____時(shí),直線的傾斜角為45°;當(dāng)m=________時(shí),直線在x軸上的截距為1.
-1
因?yàn)橐阎本€的傾斜角為45°,所以此直線的斜率是1,
所以m=-1.因?yàn)橐阎本€在x軸上的截距為1,
一般式方程的應(yīng)用


  已知直線l:kx-2y-3+k=0.(1)若直線l不經(jīng)過(guò)第二象限,求k的取值范圍;
因?yàn)閗x-2y-3+k=0,
解得0≤k≤3.
(2)設(shè)直線l與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,與y軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)B,若△AOB的面積為4(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),求直線l的方程.
因?yàn)椤鰽OB的面積為4,
即k2+10k+9=0,解得k=-9或k=-1.當(dāng)k=-1時(shí),直線方程是x+2y+4=0;
當(dāng)k=-9時(shí),直線方程是9x+2y+12=0,綜上,所求直線方程是x+2y+4=0或9x+2y+12=0.
反思感悟
求直線的一般式方程的策略
   (1)若方程(a2+5a+6)x+(a2+2a)y+1=0表示一條直線,則實(shí)數(shù)a滿足的條件是__________.
a≠-2
解得a=-2.要使方程(a2+5a+6)x+(a2+2a)y+1=0表示一條直線,則a2+5a+6和a2+2a不能同時(shí)為零,所以a≠-2.
(2)已知直線Ax+By+C=0的斜率為5,且A-2B+3C=0,則直線的方程是________________.
15x-3y-7=0
消去B,化簡(jiǎn)可得15x-3y-7=0.
直線方程的點(diǎn)法式


知識(shí)梳理
1.直線的法向量:與方向向量垂直的向量稱為直線的法向量.2.直線方程的點(diǎn)法式:已知直線l經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(x0,y0),且它的一個(gè)法向量為n=(A,B),則方程A(x-x0)+B(y-y0)=0為直線方程的點(diǎn)法式.
直線的法向量和方向向量都反映了直線的方向.
注意點(diǎn):
  已知點(diǎn)A(3,2)和點(diǎn)B(-1,-4),求線段AB的垂直平分線方程.
代入直線的點(diǎn)法式方程得,-4(x-1)-6(y+1)=0,即2x+3y+1=0.
反思感悟
利用直線方程的點(diǎn)法式求直線的方程的關(guān)鍵是確定所求直線的法向量n=(A,B),通常利用向量的數(shù)量積為0來(lái)求解.
   直線l在y軸上的截距為2且方向向量為(2,-1),求直線l的方程.
由直線l的方向向量為(2,-1),得直線l的法向量為(1,2),又直線l過(guò)點(diǎn)(0,2),代入點(diǎn)法式方程為x+2(y-2)=0,即x+2y-4=0.
課堂小結(jié)
1.知識(shí)清單: (1)直線的一般式方程. (2)直線方程五種形式的互化.2.方法歸納:分類討論法、化歸轉(zhuǎn)化.3.常見(jiàn)誤區(qū):忽視直線斜率不存在的情況;忽視兩直線重合的情況.
隨堂演練

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2.在平面直角坐標(biāo)系中,直線x+  y-3=0的傾斜角是A.30°   B.60°   C.150°   D.120°

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3.已知直線l:kx-y+1+2k=0(k∈R),則該直線過(guò)定點(diǎn)________.
(-2,1)
直線l:kx-y+1+2k=0,即k(x+2)+(-y+1)=0,∴當(dāng)x+2=0,-y+1=0時(shí),過(guò)定點(diǎn),∴x=-2,y=1,∴該直線過(guò)定點(diǎn)(-2,1).
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4.若直線(2m2-5m+2)x-(m2-4)y+5m=0的傾斜角是45°,則實(shí)數(shù)m的值是____.
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課時(shí)對(duì)點(diǎn)練

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1.在平面直角坐標(biāo)系中,下列直線中傾斜角為鈍角的是A.y=3x-1 B.x+2=0C. D.2x-y+1=0

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因?yàn)橹本€y=3x-1的斜率為3,且3>0,所以此直線的傾斜角為銳角;因?yàn)橹本€x+2=0與x軸垂直,所以此直線的傾斜角為直角;
所以此直線的傾斜角為鈍角;因?yàn)橹本€2x-y+1=0可化為y=2x+1,則此直線的斜率為2,且2>0,所以此直線的傾斜角為銳角.
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2.過(guò)點(diǎn)(2,1),斜率k=-2的直線方程為A.x-1=-2(y-2) B.2x+y-1=0C.y-2=-2(x-1) D.2x+y-5=0

根據(jù)直線方程的點(diǎn)斜式,可得y-1=-2(x-2),即2x+y-5=0.
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3.直線的一個(gè)方向向量為a=(1,-3),且經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,2),則直線的方程為A.3x-y+2=0 B.3x+y-2=0C.3x+y+2=0 D.3x-y-2=0

∵直線的方向向量為a=(1,-3),∴k=-3,∴直線的方程為y=-3x+2,即3x+y-2=0.
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4.直線l1:ax-y+b=0,l2:bx-y+a=0(a≠0,b≠0,a≠b)在同一坐標(biāo)系中的圖象大致是
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將l1與l2的方程化為l1:y=ax+b,l2:y=bx+a.A中,由圖知l1∥l2,而a≠b,故A錯(cuò)誤;B中,由l1的圖象可知,a0,由l2的圖象知b>0,a>0,兩者矛盾,故B錯(cuò)誤;C中,由l1的圖象可知,a>0,b>0,由l2的圖象可知,a>0,b>0,故C正確;D中,由l1的圖象可知,a>0,b0,b>0,兩者矛盾,故D錯(cuò)誤.
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6.(多選)下列說(shuō)法中正確的是A.平面上任一條直線都可以用一個(gè)關(guān)于x,y的二元一次方程Ax+By+C?。?(A,B不同時(shí)為0)表示B.當(dāng)C=0時(shí),方程Ax+By+C=0(A,B不同時(shí)為0)表示的直線過(guò)原點(diǎn)C.當(dāng)A=0,B≠0,C≠0時(shí),方程Ax+By+C=0表示的直線與x軸平行D.任何一條直線的一般式方程都能與其他四種形式互化



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A說(shuō)法正確,因?yàn)樵谄矫嬷苯亲鴺?biāo)系中,每一條直線都有傾斜角α,當(dāng)α≠90°時(shí),直線的斜率k存在,其方程可寫成y=kx+b,它可變形為kx-y+b=0,與Ax+By+C=0比較,A=k,B=-1,C=b;當(dāng)α=90°時(shí),直線的斜率不存在,其方程可寫成x-x1=0,與Ax+By+C=0比較,A=1,B=0,C=-x1,顯然A,B不同時(shí)為0,所以此說(shuō)法是正確的;B說(shuō)法正確,當(dāng)C=0時(shí),方程Ax+By+C=0(A,B不同時(shí)為0),即Ax+By=0,顯然有A·0+B·0=0,即直線過(guò)原點(diǎn)O(0,0);
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7.已知直線(a+2)x+(a2-2a-3)y-2a=0在x軸上的截距為3,則該直線在y軸上的截距為_(kāi)_______.
把(3,0)代入已知方程,得(a+2)×3-2a=0,∴a=-6,∴直線方程為-4x+45y+12=0,
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9.若方程(m2-3m+2)x+(m-2)y-2m+5=0表示直線.(1)求實(shí)數(shù)m需滿足的條件;
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解得m=2.又方程表示直線時(shí),m2-3m+2與m-2不同時(shí)為0,故m≠2.
(2)若該直線的斜率k=1,求實(shí)數(shù)m的值.
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由題意知,m≠2,
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10.已知在△ABC中,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1,3),AB,AC邊上的中線所在直線的方程分別為x-2y+1=0和y-1=0,求△ABC各邊所在直線的方程.
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設(shè)AB,AC邊上的中線分別為CD,BE,其中D,E分別為AB,AC的中點(diǎn),∵點(diǎn)B在中線y-1=0上,∴設(shè)B點(diǎn)坐標(biāo)為(x,1).又∵A點(diǎn)坐標(biāo)為(1,3),D為AB的中點(diǎn),
又∵點(diǎn)D在中線x-2y+1=0上,
∴B點(diǎn)坐標(biāo)為(5,1).
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同理可求出C點(diǎn)的坐標(biāo)是(-3,-1).故可求出△ABC三邊AB,BC,AC所在直線的方程分別為x+2y-7=0,x-4y-1=0和x-y+2=0.
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11.已知直線l的斜率與直線3x-2y=6的斜率相等,且直線l在x軸上的截距比在y軸上的截距大1,則直線l的方程為A.15x-10y-6=0 B.15x-10y+6=0C.6x-4y-3=0 D.6x-4y+3=0

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∵直線l的斜率與直線3x-2y=6的斜率相等,可設(shè)直線l的方程為3x-2y+c=0.再根據(jù)直線l在x軸上的截距比在y軸上的截距大1,
即15x-10y-6=0.
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12.直線x+(a2+1)y+1=0的傾斜角的取值范圍是

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13.設(shè)A,B是x軸上的兩點(diǎn),點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為2,且|PA|=|PB|,若直線PA的方程為x-y+1=0,則直線PB的方程是_____________.
x+y-5=0
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由x-y+1=0,得A(-1,0),又P的橫坐標(biāo)為2,且|PA|=|PB|,∴P為線段AB中垂線上的點(diǎn),則B(5,0).直線PB的傾斜角與直線PA的傾斜角互補(bǔ),則斜率互為相反數(shù),故PB的斜率kPB=-1,則方程為y=-(x-5),即直線PB的方程為x+y-5=0.
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14.設(shè)直線l的方程為(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).若l在兩坐標(biāo)軸上的截距相等,則l的方程為_(kāi)______________________.
3x+y=0或x+y+2=0
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當(dāng)直線l過(guò)原點(diǎn)時(shí),直線l在x軸和y軸上的截距均為0,∴a=2,此時(shí)直線l的方程為3x+y=0;
解得a=0或a=2(舍去),∴直線l的方程為x+y+2=0.綜上所述,直線l的方程為3x+y=0或x+y+2=0.
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15.已知兩條直線a1x+b1y+4=0和a2x+b2y+4=0都過(guò)點(diǎn)A(2,3),則過(guò)兩點(diǎn)P1(a1,b1),P2(a2,b2)的直線方程為_(kāi)_______________.
2x+3y+4=0
∵兩條直線a1x+b1y+4=0和a2x+b2y+4=0都過(guò)點(diǎn)A(2,3),∴2a1+3b1+4=0,2a2+3b2+4=0,因此過(guò)兩點(diǎn)P1(a1,b1),P2(a2,b2)的直線的方程為2x+3y+4=0.
16.已知直線l1:ax-2y-2a+4=0和直線l2:2x-(1-a2)y-2-2a2=0,當(dāng)實(shí)數(shù)a的值在區(qū)間(0,2)內(nèi)變化時(shí),求直線l1,l2與兩坐標(biāo)軸圍成的四邊形面積的最小值.
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將直線2x-(1-a2)y-2-2a2=0化為2x-y-2+a2(y-2)=0,
即直線l2恒過(guò)定點(diǎn)(2,2).如圖,在平面直角坐標(biāo)系中取點(diǎn)B(2,2),連接OB,過(guò)點(diǎn)B作出直線l1,l2的大致圖象,l1與y軸交于點(diǎn)C,l2與x軸交于點(diǎn)A.則在△OAB中OA邊上的高為2,在△OBC中OC邊上的高為2,
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點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1+a2,0),點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0,2-a).所以S四邊形OABC=S△OAB+S△OBC

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高中數(shù)學(xué)北師大版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)電子課本

1.3 直線的方程

版本: 北師大版 (2019)

年級(jí): 選擇性必修 第一冊(cè)

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