1、明確模擬練習(xí)的目的。不但檢測知識的全面性、方法的熟練性和運算的準確性,更是訓(xùn)練書寫規(guī)范,表述準確的過程。
2、查漏補缺,以“錯”糾錯。每過一段時間,就把“錯題筆記”或標記錯題的試卷有側(cè)重的看一下。查漏補缺的過程也就是反思的過程,逐漸實現(xiàn)保強攻弱的目標。
3、嚴格有規(guī)律地進行限時訓(xùn)練。特別是強化對解答選擇題、填空題的限時訓(xùn)練,將平時考試當(dāng)作高考,嚴格按時完成,并在速度體驗中提高正確率。
4、保證常規(guī)題型的堅持訓(xùn)練。做到百無一失,對學(xué)有余力的學(xué)生,可適當(dāng)拓展高考中難點的訓(xùn)練。
5、注重題后反思總結(jié)。出現(xiàn)問題不可怕,可怕的是不知道問題的存在,在復(fù)習(xí)中出現(xiàn)的問題越多,說明你距離成功越近,及時處理問題,爭取“問題不過夜”。
6、重視每次模擬考試的臨考前狀態(tài)的調(diào)整及考后心理的調(diào)整。以平和的心態(tài)面對高考。
專題33 直線的方程
【考點預(yù)測】
知識點一:直線的傾斜角和斜率
1.直線的傾斜角
若直線與軸相交,則以軸正方向為始邊,繞交點逆時針旋轉(zhuǎn)直至與重合所成的角稱為直線的傾斜角,通常用表示
(1)若直線與軸平行(或重合),則傾斜角為
(2)傾斜角的取值范圍
2.直線的斜率
設(shè)直線的傾斜角為,則的正切值稱為直線的斜率,記為
(1)當(dāng)時,斜率不存在;所以豎直線是不存在斜率的
(2)所有的直線均有傾斜角,但是不是所有的直線均有斜率
(3)斜率與傾斜角都是刻畫直線的傾斜程度,但就其應(yīng)用范圍,斜率適用的范圍更廣(與直線方程相聯(lián)系)
(4)越大,直線越陡峭
(5)傾斜角與斜率的關(guān)系
當(dāng)時,直線平行于軸或與軸重合;
當(dāng)時,直線的傾斜角為銳角,傾斜角隨的增大而增大;
當(dāng)時,直線的傾斜角為鈍角,傾斜角隨的增大而減小;
3.過兩點的直線斜率公式
已知直線上任意兩點,,則
(1)直線的斜率是確定的,與所取的點無關(guān).
(2)若,則直線的斜率不存在,此時直線的傾斜角為90°
4.三點共線.
兩直線的斜率相等→三點共線;反過來,三點共線,則直線的斜率相等(斜率存在時)或斜率都不存在.
知識點二:直線的方程1.直線的截距
若直線與坐標軸分別交于,則稱分別為直線的橫截距,縱截距
(1)截距:可視為直線與坐標軸交點的簡記形式,其取值可正,可負,可為0(不要顧名思義誤認為與“距離”相關(guān))
(2)橫縱截距均為0的直線為過原點的非水平非豎直直線
2.直線方程的五種形式
3.求曲線(或直線)方程的方法:
在已知曲線類型的前提下,求曲線(或直線)方程的思路通常有兩種:
(1)直接法:尋找決定曲線方程的要素,然后直接寫出方程,例如在直線中,若用直接法則需找到兩個點,或者一點一斜率
(2)間接法:若題目條件與所求要素聯(lián)系不緊密,則考慮先利用待定系數(shù)法設(shè)出曲線方程,然后再利用條件解出參數(shù)的值(通常條件的個數(shù)與所求參數(shù)的個數(shù)一致)
4.線段中點坐標公式
若點的坐標分別為且線段的中點的坐標為,則,此公式為線段的中點坐標公式.
5.兩直線的夾角公式
若直線與直線的夾角為,則.
【題型歸納目錄】
題型一:傾斜角與斜率的計算
題型二:三點共線問題
題型三:過定點的直線與線段相交問題名稱
方程
適用范圍
點斜式
不含垂直于軸的直線
斜截式
不含垂直于軸的直線
兩點式
不含直線和直線
截距式
不含垂直于坐標軸和過原點的直線
一般式
平面直角坐標系內(nèi)的直線都適用
題型四:直線的方程
題型五:直線與坐標軸圍成的三角形問題
題型六:兩直線的夾角問題
題型七:直線過定點問題
題型八:軌跡方程
題型九:中點公式
【典例例題】
題型一:傾斜角與斜率的計算
例1.(2022·全國·高三專題練習(xí))求經(jīng)過(其中)、兩點的直線的傾斜角的取值范圍.
【解析】由題意,當(dāng)時,傾斜角,
當(dāng)時,,即傾斜角為銳角;
綜上得:.
例2.(2022·全國·高三專題練習(xí))過點的直線的傾斜角為( )
A.B.C.1D.
【答案】A
【解析】過A、B的斜率為,則該直線的傾斜角為,
故選:A.
例3.(2022·全國·高三專題練習(xí))若,且為第二象限角,則角的終邊落在直線( )上.
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】由為第二象限角可得,則,
則角的終邊落在直線即上.
故選:B.
例4.(2022·全國·高三專題練習(xí))如圖,設(shè)直線,,的斜率分別為,,,則,,的大小關(guān)系為( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】由斜率的定義可知,.
故選:A.
例5.(2022·全國·高三專題練習(xí))若一次函數(shù)所表示直線的傾斜角為,則的值為( ).
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】的斜率為即
故選:D.
例6.(2022·全國·高三專題練習(xí))設(shè)直線的斜率為,且,則直線的傾斜角的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】因為直線的斜率為,且,
,因為,
.
故選:A.
例7.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線的方程為,則直線的傾斜角范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】由直線的方程為,
所以,
即直線的斜率,由.
所以 ,又直線的傾斜角的取值范圍為,
由正切函數(shù)的性質(zhì)可得:直線的傾斜角為.
故選:B
例8.(2022·全國·高三專題練習(xí))設(shè)直線的方程是傾斜角為.若,則的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】直線的方程是傾斜角為,
當(dāng)時,直線的斜率不存在,則;
當(dāng)時,.
若,則,求得;
若,則,求得.
綜上可得,的取值范圍為.
故選:B.
例9.(多選題)(2022·全國·高三專題練習(xí))下列四個命題中,錯誤的有( )A.若直線的傾斜角為,則
B.直線的傾斜角的取值范圍為
C.若一條直線的傾斜角為,則此直線的斜率為
D.若一條直線的斜率為,則此直線的傾斜角為
【答案】ACD
【解析】因為直線的傾斜角的取值范圍是,即,所以,
當(dāng)時直線的斜率,故A、C均錯誤;B正確;
對于D:若直線的斜率,此時直線的傾斜角為,故D錯誤;
故選:ACD
例10.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線l經(jīng)過點,兩點,則直線l的斜率為______;若,則直線l的傾斜角的取值范圍為______.
【答案】 或.
【解析】由題易知直線l的斜率存在,故.
則,當(dāng)且僅當(dāng),即時,等號成立.
所以或,即直線l的傾斜角的取值范圍是或.
故答案為:;或.
例11.(2022·全國·高三專題練習(xí))若直線的傾斜角為α,則sin2α的值為___________.
【答案】
【解析】由題可知,,
則.
故答案為:.
【方法技巧與總結(jié)】
正確理解傾斜角的定義,明確傾斜角的取值范圍,熟記斜率公式,根據(jù)該公式求出經(jīng)過兩點的直線斜率,當(dāng)時,直線的斜率不存在,傾斜角為,求斜率可用,其中為傾斜角,由此可見傾斜角與斜率相互關(guān)聯(lián),不可分割.牢記“斜率變化分兩段,是其分界,遇到斜率要謹記,存在與否要討論”.這可通過畫正切函數(shù)在上的圖像來認識.
題型二:三點共線問題
例12.(2022·全國·高三專題練習(xí))若三點共線,則a的值為_________.
【答案】
【解析】由三點共線

故答案為:.
例13.(2022·全國·高三專題練習(xí))若,,三點共線,則( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】由于、、三點共線,
則,即,解得.
故選:A.
例14.(2022·北京·高三期末)已知、、三點共線,則的值為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】
利用可得出關(guān)于的等式,由此可求得實數(shù)的值.
【詳解】
由于、、三點共線,則,即,解得.
故選:C.
【方法技巧與總結(jié)】
斜率是反映直線相對于軸正方向的傾斜程度的,直線上任意兩點所確定的方向不變,即在同一直線上任意不同的兩點所確定的斜率相等.這正是利用斜率可證三點共線的原因.
題型三:過定點的直線與線段相交問題
例15.(2022·全國·高三專題練習(xí))經(jīng)過點作直線l,且直線l與連接點,的線段總有公共點,求直線l的傾斜角和斜率k的取值范圍.
【解析】因為,,由與線段相交,
所以,
所以或,
由于在及均為增函數(shù),
所以直線的傾斜角的范圍為:.
故傾斜角的范圍為,斜率k的范圍是.
例16.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線:,點,,若直線與線段相交,則的取值范圍為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】直線方程變形得:.
由得,∴直線恒過點,
,,
由圖可知直線的斜率的取值范圍為:或,
又,
∴或,即或,
又時直線的方程為,仍與線段相交,∴的取值范圍為.
故選:C.
例17.(2022·陜西·西安中學(xué)高三階段練習(xí)(理))已知點在直線上,且滿足,則的取值范圍為_______.
【答案】
【解析】如圖,作出直線及,它們的交點為,
直線上滿足的點在點右下方,
,又直線的斜率為,,
由圖可得的范圍是.
故答案為:.
例18.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知,,點是線段(包括端點)上的動點,則的取值范圍是 ________.
【答案】[1,2]
【解析】設(shè),則可以看成過點與坐標原點的直線的斜率.
當(dāng)點在線段上由點運動到點時,直線的斜率由增大到,如圖所示.
又,,所以,即的取值范圍是[1,2].
故答案為:[1,2]
例19.(2022·全國·高三專題練習(xí))點在函數(shù)的圖象上,當(dāng)時,的取值范圍是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】因為點在函數(shù)的圖象上,所以時, ;當(dāng)時,;
故設(shè)
而可看作函數(shù)的圖象上的點與點 (-1,-2)連線的斜率,
故時,,
而 ,所以
故選:B.
例20.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知兩點,,直線過點且與線段相交,則直線的斜率的取值范圍是( )
A.B.或C.D.
【答案】B
【解析】如下圖示,
當(dāng)直線過A時,,
當(dāng)直線過B時,,
由圖知:或.
故選:B
【方法技巧與總結(jié)】
一般地,若已知,過點作垂直于軸的直線,過點的任一直線的斜率為,則當(dāng)與線段不相交時,夾在與之間;當(dāng)與線段相交時,在與的兩邊.
題型四:直線的方程例21.(2022·全國·高三專題練習(xí))下列四個命題中真命題有_________個.
①經(jīng)過定點的直線都可以用方程表示;
②經(jīng)過任意兩點的直線都可以用方程表示;
③不經(jīng)過原點的直線都可以用方程表示;
④經(jīng)過定點的直線都可以用方程表示.
【答案】1
【解析】①由于直線過定點,當(dāng)直線斜率存在時,可用方程表示,
當(dāng)直線斜率不存在時,方程是,①不正確;
②當(dāng)時,經(jīng)過任意兩個不同的點的直線方程是,滿足方程,
當(dāng)時,經(jīng)過任意兩個不同的點的直線的斜率是,
則直線方程是,整理得,②正確;
③當(dāng)直線斜率不存在時,不經(jīng)過原點的直線方程是,不可以用方程表示,
當(dāng)直線的斜率存在時,不經(jīng)過原點的直線可以用方程表示,③不正確;
④當(dāng)直線斜率不存在時,經(jīng)過點的直線方程是,不可以用方程表示,
當(dāng)直線的斜率存在時,經(jīng)過點的直線可以用方程表示,④不正確,
所以給定的4個命題中,真命題只有1個.
故答案為:1
例22.(2022·全國·高三專題練習(xí))設(shè)直線l過點,在兩坐標軸上的截距的絕對值相等,則滿足題設(shè)的直線l的條數(shù)為______條.
【答案】3
【解析】當(dāng)坐標軸截距為0時,設(shè)方程為,
將代入得:,所以方程為;
當(dāng)坐標軸截距不為0時,設(shè)方程為,
則有,解得:,或,
從而方程為或
所以滿足題設(shè)的直線l的條數(shù)為3條.故答案為:3
例23.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線的傾斜角為,且經(jīng)過點,則直線的方程為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】由題意知:直線的斜率為,則直線的方程為.
故選:C.
例24.(2022·全國·高三專題練習(xí))過兩點和的直線在y軸上的截距為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】由題可知直線方程為:,即,
令x=0,則,故直線在y軸上的截距為.
故選:C.
例25.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線過點,,則直線的方程為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】由直線的兩點式方程可得,
直線l的方程為,即.
故選:C.
例26.(2022·江蘇·高三專題練習(xí))已知直線和直線都過點,則過點和點的直線方程是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】把坐標代入兩條直線和,得
,,
,
過點,的直線的方程是:,
,則,
,,所求直線方程為:.
故選 :A.
例27.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線在兩坐標軸上的截距相等,則實數(shù)( )
A.1B.C.或1D.2或1
【答案】D
【解析】當(dāng)時,直線,此時不符合題意,應(yīng)舍去;
當(dāng)時,直線,在軸與軸上的截距均為0,符合題意;
當(dāng)且,由直線可得:橫截距為,縱截距為.
由,解得:.
故的值是2或1.
故選:D
例28.(2022·全國·高三專題練習(xí))過點且與兩坐標軸上的截距相等的直線共有( )
A.1條B.2條C.3條D.4條
【答案】B
【解析】①當(dāng)直線的兩坐標軸上的截距為0時,設(shè)直線方程為,由題意有,則,∴直線方程為滿足條件;
②當(dāng)直線的兩坐標軸上的截距不為0時,設(shè)的方程為.把點代入直線方程得.解得,從而直線方程為.
故滿足條件的直線方程為和.
故選:B.
例29.(2022·北京西城·高三階段練習(xí)(理))已知直線不通過第一象限,則實數(shù)的取值范圍__________.
【答案】
【解析】
由題意得直線恒過定點,且斜率為,
∵直線不通過第一象限,
∴,解得,
故實數(shù)的取值范圍是.答案:
例30.(2022·全國·高三專題練習(xí))若直線l的方程中,,,則此直線必不經(jīng)過( )
A.第一象限B.第二象限
C.第三象限D(zhuǎn).第四象限
【答案】C
【解析】由,,,
知直線斜率,在軸上截距為,
所以此直線必不經(jīng)過第三象限.
故選:C
例31.(2022·福建·莆田二中高三開學(xué)考試)直線經(jīng)過第一、二、四象限,則( )
A.,B.,
C.,D.,
【答案】C
【解析】因為直線經(jīng)過第一、二、四象限,則該直線的斜率,可得,
該直線在軸上的截距,可得.
故選:C.
例32.(多選題)(2022·全國·高三專題練習(xí))過點且在兩坐標軸上截距相等的直線方程為( )
A.B.C.D.
【答案】AC
【解析】當(dāng)截距為0時,過點和原點,直線方程為,即,
當(dāng)截距不為0時,設(shè)直線方程為,可得,
∴,所以直線方程為,
故選:AC.
例33.(多選題)(2022·全國·高三專題練習(xí))過點,并且在兩軸上的截距互為相反數(shù)的直線方程為( )
A.B.
C.D.【答案】AB
【解析】若直線過原點,則直線的方程為,
將點代入得,所以直線方程為,即;
若直線不過原點,根據(jù)題意,設(shè)直線方程為,
將點代入得,故直線的方程為;
所以直線的方程為:或.
故選:AB.
例34.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線的傾斜角為,且在軸上的截距為,則直線的方程為( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】因為直線的傾斜角為,所以直線的斜率,
又直線在軸上的截距為,所以直線的方程為;
故選:C
【方法技巧與總結(jié)】
要重點掌握直線方程的特征值(主要指斜率、截距)等問題;熟練地掌握和應(yīng)用直線方程的幾種形式,尤其是點斜式、斜截式和一般式.
題型五:直線與坐標軸圍成的三角形問題
例35.(2022·江蘇·高三專題練習(xí))在平面直角坐標系中,直線與坐標軸分別交于點,,則下列選項中錯誤的是( )
A.存在正實數(shù)使得△面積為的直線l恰有一條
B.存在正實數(shù)使得△面積為的直線l恰有二條
C.存在正實數(shù)使得△面積為的直線l恰有三條
D.存在正實數(shù)使得△面積為的直線l恰有四條
【答案】A
【解析】由題意,直線與軸、軸交點分別為,,
∴,作出其圖象如圖所示,

由圖知,當(dāng)時,有兩解;當(dāng)時,有三解;當(dāng)時,有四解.
故選:A
例36.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知過定點直線在兩坐標軸上的截距都是正值,且截距之和最小,則直線的方程為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解析】直線可變?yōu)?,所以過定點,又因為直線在兩坐標軸上的截距都是正值,可知,
令,所以直線與軸的交點為,
令,所以直線與軸的交點為,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng)即時取等,所以此時直線為:.
故選:C.
例37.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線l經(jīng)過點P(4,3),且與x軸正半軸交于點A,與y軸正半軸交于點B,O為坐標原點.
(1)若點O到直線l的距離為4,求直線l的方程;
(2)求△OAB面積的最小值.
【解析】】(1)由題意可設(shè)直線的方程為,即,
則,解得.
故直線的方程為,即;
(2)直線的方程為,,,依題意,解得,
則的面積為.
則(當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立).
故面積的最小值為.
例38.(2022·江蘇·高二專題練習(xí))已知點、,設(shè)過點的直線l與的邊AB交于點M(其中點M異于A、B兩點),與邊OB交于N(其中點N異于O、B兩點),若設(shè)直線l的斜率為k.
(1)試用k來表示點M和N的坐標;
(2)求的面積S關(guān)于直線l的斜率k的函數(shù)關(guān)系式;
(3)當(dāng)k為何值時,S取得最大值?并求此最大值.
【解析】(1)由已知得直線l斜率存在,設(shè).
由,得;又,所以.
由,得.
(2).
(3)設(shè),則.
,
當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立.
例39.(2022·湖北孝感·高二期中)已知直線的方程為點的坐標為.
(1)證明:直線一定經(jīng)過第一象限;
(2)設(shè)直線與軸?軸分別交于,兩點,當(dāng)點到直線的距離取得最大值時,求的面積.
【解析】(1)直線:,整理可得:,
∴直線恒過和的交點,即直線恒過定點在第一象限,
∴直線一定經(jīng)過第一象限;
(2)由(1)可得:直線恒過定點,
當(dāng)與垂直時,到直線的距離最大,為,又,故直線的斜率為,即,可得,
直線的方程為:,
令得:;令得:,即,,
∴,
∴.
例40.(2022·全國·高二專題練習(xí))設(shè)直線的方程為.
(1)若在兩坐標軸上的截距相等,求的一般式方程;
(2)若與軸正半軸的交點為,與軸負半軸的交點為,求為坐標原點)面積的最小值.
【解析】(1)對于直線的方程為,
當(dāng)直線經(jīng)過原點時,,求得,此時它的方程為;
當(dāng)直線不經(jīng)過原點時,它的方程即,由于它兩坐標軸上的截距相等,
故有,求得,它的方程為,
綜上可得,的一般式方程為,或.
(2)因為,令,則,令,則,所以,,
與軸正半軸的交點為,與軸負半軸的交點為,
的橫坐標,的縱坐標,求得.
所以
,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,
故為坐標原點)面積的最小值為6.
例41.(2022·江蘇·高二專題練習(xí))直線,相交于點,其中.
(1)求證:、分別過定點、,并求點、的坐標;
(2)求的面積;
(3)問為何值時,最大?
【解析】(1)在直線的方程中令可得,則直線過定點,
在直線的方程中令可得,則直線過定點;(2)聯(lián)立直線、的方程,解得,即點.
,

,所以,;
(3)且,因此,當(dāng)時,取得最大值,即.
例42.(2022·江蘇·蘇州中學(xué)高二期中)已知,為實數(shù),過原點分別作直線,的垂線,垂足分別為, .
(1)若,且直線與軸、軸交于,兩點,當(dāng)面積最小時,求實數(shù)的值;
(2)若直線過點,設(shè)直線與的交點為,求證:點在一條直線上.
【解析】(1)
直線,
令,
令,
,
,
當(dāng)時,,
面積最小時,實數(shù)的值為;
(2)原點的直線距離為,
同理原點的直線距離為,所以為圓的切線,為切點,直線過點,且直線與相交于,
不在軸上,設(shè),
所以直線化為,整理得,
同理方程為,設(shè)與的交點為,
所以有,
所以直線方程為,且過點,
,即點在直線上.
例43.(2022·江蘇·高二課時練習(xí))過點作直線l分別與x,y軸正半軸交于點A,B.
(1)若是等腰直角三角形,求直線l的方程;
(2)對于①最小,②面積最小,若選擇___________作為條件,求直線l的方程.
【解析】(1)因為過點作直線l分別與x,y軸正半軸交于點A、B,且是等腰直角三角形,
所以直線l的傾斜角為,
所以直線l的斜率為,
所以直線l的方程為,即;
(2)設(shè),,直線l的方程為,代入點可得,
若選①:,當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立,
此時直線l的斜率,
所以直線l的方程為,即;
若選②:由,可得,當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立,
所以,即面積最小為4,
此時直線l的斜率,
所以直線l的方程為,即.
例44.(2022·安徽省亳州市第一中學(xué)高二階段練習(xí))已知直線過點.
(1)若直線在兩坐標軸上的截距相等,求直線的方程;(2)若直線與x,y軸分別交于A,B兩點且斜率為負,O為坐標原點,求的最小值.
【解析】(1)當(dāng)直線過原點時,
則直線的方程為在兩坐標軸上的截距相等;
當(dāng)直線不過原點時,設(shè)直線l的方程為,
將點代入得,解得,
所以直線的方程為,
綜上所述直線的方程為或;
(2)設(shè)直線的方程為,
當(dāng)時,,
當(dāng)時,,
故,
當(dāng)且僅當(dāng),即時取等號,
所以的最小值為.
例45.(2022·全國·高二)過點作直線分別交軸、軸的正半軸于,兩點.
(1)當(dāng)取最小值時,求出最小值及直線的截距式方程;
(2)當(dāng)取最小值時,求出最小值及直線的截距式方程.
【解析】(1)根據(jù)題意可設(shè)直線l的方程為,則,
直線l過點,,
又(當(dāng)且僅當(dāng),即時取等號),
,即,
的最小值為8,此時直線l的截距式方程為.
(2)由(1)可知,,則,
(當(dāng)且僅當(dāng),即時取等號).
的最小值為4,此時直線l的截距式方程為.
例46.(2022·浙江·紹興一中高二期中)如圖,過點的直線l交x軸,y軸正半軸于A?B兩點,求使:
(1)面積最小時l的方程;
(2)最小時l的方程.
【解析】(1)設(shè)直線的方程為,
直線過點,

,
..
當(dāng)且僅當(dāng),即,時,取最小值4,
此時直線的方程為,即.
(2)由,得,
變形得,
.當(dāng)且僅當(dāng),,即,時,取最小值4.
此時直線的方程為.
例47.(2022·黑龍江·哈爾濱市第六中學(xué)校高二期中)直線l過點,且分別與軸正半軸交于、B兩點,O為原點.
(1)當(dāng)面積最小時,求直線l的方程;
(2)求的最小值及此時直線l的方程.
【解析】(1)設(shè)直線,且
∵直線過點

當(dāng)且僅當(dāng)即時取等號
所以的最小值為,
直線1即.
(2)由
∴,
當(dāng)且僅當(dāng)即時取等號,
∴此時直線,
故的最小值為9,此時直線l的方程.
例48.(2022·江蘇省蘇州第十中學(xué)校高二階段練習(xí))已知直線:.
(1)求經(jīng)過的定點坐標;
(2)若直線交軸負半軸于點,交軸正半軸于點.
①的面積為,求的最小值和此時直線的方程;
②當(dāng)取最小值時,求直線的方程.
【解析】(1)由可得:,
由可得,所以經(jīng)過的定點坐標;
(2)直線:,令可得;令,可得,
所以,
由可得:,
①的面積

當(dāng)且僅當(dāng)即時等號成立,的最小值為,
此時直線的方程為:即;
②設(shè)直線的傾斜角為,則,可得,,
所以,
令,
因為,可得,,
,
將兩邊平方可得:,
所以,
所以,
因為在上單調(diào)遞增,所以
,所以,此時,
可得,所以,
所以直線的方程為.【方法技巧與總結(jié)】
(1)由于已知直線的傾斜角(與斜率有關(guān))及直線與坐標軸圍成的三角形的面積(與截距有關(guān)),因而可選擇斜截式直線方程,也可選用截距式直線方程,故有“題目決定解法”之說.
(2)在求直線方程時,要恰當(dāng)?shù)剡x擇方程的形式,每種形式都具有特定的結(jié)論,所以根據(jù)已知條件恰當(dāng)?shù)剡x擇方程的類型往往有助于問題的解決.例如:已知一點的坐標,求過這點的直線方程,通常選用點斜式,再由其他條件確定該直線在y軸上的截距;已知截距或兩點,選擇截距式或兩點式.在求直線方程的過程中,確定的類型后,一般采用待定系數(shù)法求解,但要注意對特殊情況的討論,以免遺漏.
題型六:兩直線的夾角問題
例49.(2022·全國·高三專題練習(xí))直線與的夾角為________.
【答案】
【解析】直線的斜率,即傾斜角滿足,
直線的斜率,即傾斜角滿足,
所以,
所以,
又兩直線夾角的范圍為,
所以兩直線夾角為,
故答案為:.
例50.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知等腰三角形兩腰所在直線的方程分別為與,原點在等腰三角形的底邊上,則底邊所在直線的斜率為___________.
【答案】3
【解析】直線的斜率,直線的斜率,
設(shè)底邊所在直線為,
由題意,與的夾角等于與的夾角,
于是有,即,
化簡得,解得或,因為原點在等腰三角形的底邊上,所以.
故答案為:3.
例51.(2022·上?!じ呷龑n}練習(xí))兩條直線,的夾角平分線所在直線的方程是________.
【答案】
【解析】因為直線的傾斜角為,的傾斜角為,且
由解得兩直線的交點坐標為,所以可設(shè)兩直線夾角平分線所在直線的方程為:.
∴,解得,即兩直線夾角平分線所在直線的方程為:.
故答案為:.
例52.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線,,若直線l過且與直線m?n在第一象限圍成一個等腰銳角三角形,則直線l的斜率是( )
A.B.C.D.2
【答案】A
【解析】根據(jù)題意,設(shè)直線的斜率為,
直線,,兩直線相交于點,設(shè),
點在直線上,直線與直線相交于點,
為等腰銳角三角形,
則,則,
故必為頂點,必有
則有,
必有,解可得:或,
則,
故選:.
例53.(2022·全國·高三專題練習(xí)(文))若等腰直角三角形一條直角邊所在直線的斜率為,則斜邊所在直線的斜率為( )
A.或2B.或3C.或4D.或5
【答案】C
【解析】因為等腰直角三角形一條直角邊所在直線的斜率為,即,
設(shè)其傾斜角為,則,
因為斜邊與直角邊的傾斜角相差45°,則斜邊的傾斜角為或,
所以,
,
所以斜邊所在直線的斜率為或4.
故選:C.
【方法技巧與總結(jié)】
若直線與直線的夾角為,則.
題型七:直線過定點問題
例54.(2022·浙江·高三專題練習(xí))直線經(jīng)過的定點坐標是______.
【答案】
【解析】把直線的方程改寫成:,由方程組,解得:,所以直線總過定點,
故答案為:
例55.(2022·上海市中國中學(xué)高三期中)動直線,恒過的定點是________
【答案】
【解析】∵,

∴,解得:x=2,y=2.即方程(a∈R)所表示的直線恒過定點(2,2).
故答案為:.
例56.(2022·浙江·高三專題練習(xí))已知實數(shù)m,n滿足,則直線必過定點________________.
【答案】
【解析】由已知得,
代入直線得,
即,
由,解得,
直線必過定點,
故答案為:.
例57.(2022·上?!じ呷龑n}練習(xí))對任意的實數(shù),,直線恒經(jīng)過的一個定點的坐標是________.
【答案】
【解析】由直線整理得
對任意的實數(shù),,直線恒經(jīng)過的一個定點.
所以,解得
由點代入直線,
滿足
所以點在直線上,即直線恒過定點
故答案為:
例58.(2022·河北·滄縣中學(xué)高三階段練習(xí))已知直線恒過定點A,點A在直線上,其中m、n均為正數(shù),則的最小值為( )
A.4B.C.8D.
【答案】C
【解析】由,得.
∴直線恒過定點,即,
∵點A在直線上,∴,
∴,
當(dāng)且僅當(dāng),即時取等號.∴的最小值為:8.
故選:C.
例59.(2022·陜西·西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)二模(理))已知向量,,且.若點的軌跡過定點,則這個定點的坐標是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】因為,故,整理得到:,
故定點為:.
故選:A.
【方法技巧與總結(jié)】
合并參數(shù)
題型八:軌跡方程
例60.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知,,動點M與A,B兩點連線的斜率分別為、,若,求動點M的軌跡方程
【解析】設(shè),則,,又,
∴,
當(dāng),且時,恒成立;當(dāng)時,;綜上,M的軌跡方程為(且)或().
例61.(2022·全國·高三專題練習(xí))過點作兩條互相垂直的直線,若交軸于點,交軸于點,求線段的中點的軌跡方程.
【解析】設(shè)M(x,y),連結(jié)MP,則A(2x,0),B(0,2y),
∵l1⊥l2,∴△PAB為直角三角形,
化簡,得x+2y-5=0,此即M的軌跡方程.
綜上可知,點M的軌跡方程為x+2y-5=0.
例62.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知是坐標原點,.若點滿足,其中,且,求點的軌跡方程.
【解析】設(shè),則,,
即,解得

例63.(2022·全國·高三專題練習(xí))直線=1與x,y軸交點的連線的中點的軌跡方程是________.
【答案】x+y=1(x≠0,x≠1)
【解析】
【詳解】直線+=1與x,y軸的交點為A(a,0),B(0,2-a),
設(shè)AB的中點為M(x,y),
則x=,y=1-,
消去a,得x+y=1.
∵a≠0且a≠2,∴x≠0且x≠1.
例64.(2022·全國·高三專題練習(xí))在平面直角坐標系中,設(shè)三角形ABC的頂點坐標分別為,點在線段OA上(異于端點),設(shè)均為非零實數(shù),直線分別交于點E,F(xiàn),一同學(xué)已正確算出的方程:,請你求OF的方程:__________________________.
【答案】
【解析】由截距式可得直線,直線,兩式相減得,顯然直線AB與CP的交點F滿足此方程,又原點O也滿足此方程,故為所求的直線OF的方程.
例65.(2022·全國·高三專題練習(xí))直角坐標系中,已知兩點,,點滿足,其中,且.則點的軌跡方程為( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】由,且λ+μ=1,
得,
∴,即,則C、A、B三點共線.
設(shè)C(x,y),則C在AB所在的直線上,
∵A(2,1),B(4,5),
∴AB所在直線方程為 ,整理得:.
故的軌跡方程為:.
故選:A
【方法技巧與總結(jié)】
(1)直接法:尋找決定曲線方程的要素,然后直接寫出方程,例如在直線中,若用直接法則需找到兩個點,或者一點一斜率
(2)間接法:若題目條件與所求要素聯(lián)系不緊密,則考慮先利用待定系數(shù)法設(shè)出曲線方程,然后再利用條件解出參數(shù)的值(通常條件的個數(shù)與所求參數(shù)的個數(shù)一致)題型九:中點公式
例66.(2022·全國·高三專題練習(xí)(理))過點P(0,1)作直線l,使它被直線l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的線段被點P平分,則直線l的方程為_________.
【答案】x+4y-4=0
【解析】
設(shè)l1與l的交點為A(a,8-2a),求得關(guān)于的對稱點坐標,利用對稱點在直線上求得,即得點坐標,從而得直線方程.
【詳解】
設(shè)l1與l的交點為A(a,8-2a),則由題意知,點A關(guān)于點P的對稱點B(-a,2a-6)在l2上,
代入l2的方程得-a-3(2a-6)+10=0,解得a=4,
即點A(4,0)在直線l上,所以直線l的方程為x+4y-4=0.
故答案為:x+4y-4=0.
例67.(2022·全國·高三專題練習(xí))過點P(0,1)作直線l,使它被直線l1:和l2:截得的線段恰好被點P平分,求直線l的方程.
【解析】設(shè)l1與l的交點為A(a,8-2a),則由題意知,點A關(guān)于點P的對稱點B(-a,2a-6)在l2上,
代入l2的方程得:-a-3(2a-6)+10=0,解得a=4,
即點A(4,0)在直線l上,
∴直線l的方程為即x+4y-4=0.
例68.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線 :過定點,若直線被直線和軸截得的線段恰好被定點平分,求的值.
【解析】
則直線過定點
設(shè)直線與直線交于點,與軸交于點,依題意為中點
在中令,則,即所以,
即,將其代入直線中可得
解之得
【方法技巧與總結(jié)】
若點的坐標分別為且線段的中點的坐標為,則
【過關(guān)測試】
一、單選題
1.(2022·全國·高三專題練習(xí))若圖中的直線l1,l2,l3的斜率分別為k1,k2,k3,則( )
A.k1<k2<k3B.k3<k1<k2
C.k3<k2<k1D.k1<k3<k2
【答案】D
【解析】直線l1的傾斜角α1是鈍角,故k1<0.
直線l2與l3的傾斜角α2與α3均為銳角,且α2>α3,所以0<k3<k2,
因此k1<k3<k2.
故選:D.
2.(2022·全國·高三專題練習(xí))直線的傾斜角為( )
A.30°B.45°C.60°D.135°
【答案】A
【解析】直線的傾斜角為,
所以直線的斜率為,因為,
則.
故選:A.3.(2022·全國·高三專題練習(xí))直線過點,其傾斜角為,現(xiàn)將直線繞原點O逆時針旋轉(zhuǎn)得到直線,若直線的傾斜角為,則的值為( )
A.B.C.2D.-2
【答案】B
【解析】由題,,直線的傾斜角為,故
故選:B
4.(2022·上海市實驗學(xué)校模擬預(yù)測)已知點與點在直線的兩側(cè),給出以下結(jié)論:
①;
②當(dāng)時,有最小值,無最大值;
③;
④當(dāng)且時,的取值范圍是.
正確的個數(shù)是( )
A.1B.2C.3D.4
【答案】B
【解析】將代入有,
而與在的兩側(cè),則,①錯誤;
由上知:且,則在直線上方與y軸右側(cè)部分,
所以,故無最值,②錯誤;
由上圖知:在直線左上方,則,③正確;
由過且且,即在直線上方與y軸右側(cè)部分,
而表示與連線的斜率,由圖知:,④正確.故選:B
5.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知,,三個數(shù)成等差數(shù)列,直線恒過定點,且在直線上,其中,則的最小值為( )
A.B.C.2D.4
【答案】B
【解析】易知,則,整理得,由解得,
則,則,即,又,則,
則,
當(dāng)且僅當(dāng)即時取等,故的最小值為.
故選:B.
6.(2022·全國·高三專題練習(xí))直線過點,且軸正半軸?軸正半軸交于兩點,當(dāng)面積最小時,直線的方程是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】根據(jù)題意,直線不與軸垂直,則其斜率存在,設(shè)為, 則,
因此,直線,
令則有,則,
令則有,則.
因此,
當(dāng)且僅當(dāng)即時取等(舍去),
故面積最小值為4,此時,即.
故選:C.
7.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知集合,集合,,則的取值范圍是( )
A.B.且
C.且D.且且
【答案】C
【解析】集合表示直線上去掉點所構(gòu)成的兩條射線,
在方程中,令可得,
集合表示過定點且斜率存在的直線,
由得兩直線斜率不同,則,解得.
故選:C.
8.(2022·河南·高三階段練習(xí)(理))已知直線過定點,直線過定點,與的交點為,則面積的最大值為( )
A.B.
C.5D.10
【答案】C
【解析】由直線的方程是得直線過定點,同理直線方程為,即,所以定點,
又,所以,即在以為直徑的圓上,
,由圓的性質(zhì)知點到的距離最大值等于圓半徑,即,
所以面積的最大值為.
故選:C.
二、多選題
9.(2022·湖南·長沙一中高三階段練習(xí))設(shè)直線系:,則下面四個命題正確的是( )
A.直線系中包含傾斜角為和的直線B.點到直線系中的所有直線的距離恒為定值
C.直線系中能構(gòu)成三角形的任意三條直線所圍成的三角形面積都相等
D.存在點不在直線系中的任意一條直線上
【答案】ABD
【解析】當(dāng)時,直線系:,傾斜角為;當(dāng)時,直線系:,傾斜角為,故A正確;
點到直線系中的所有直線的距離為,故B正確;
因為點到直線系中的所有直線的距離恒為定值1,
所以直線系中的所有直線均為圓的切線,
取其中4條直線分別為,,,
如圖所示,直線所圍成的與的面積不相等,故C錯;
存在點不在直線系中的任意一條直線上,D正確.
故選:ABD
10.(2022·江蘇·高三階段練習(xí))已知兩點,,曲線C上存在點P滿足,則曲線的方程可以是( )
A.B.
C.D.
【答案】BC
【解析】
由,知點一定在AB的垂直平分線上,
,
因為線段AB的中點坐標為,
所以的方程為.
則滿足條件的曲線要與有交點.
與平行,故無交點,選項A錯誤;
是圓心為,半徑的圓,圓心到直線的距離為,故直線與圓相交,故B正確;
把直線與雙曲線進行聯(lián)立,,得,,
所以與雙曲線存在交點.故選項C正確;
將直線的方程代入,得,方程無實數(shù)解.
故拋物線與直線無交點.故選項D錯誤;
故選:BC.
11.(2022·重慶·模擬預(yù)測)已知直線的方程為,則下列說法中正確的是( )
A.當(dāng)變化時,直線始終經(jīng)過第二、第三象限
B.當(dāng)變化時,直線恒過一個定點
C.當(dāng)變化時,直線始終與拋物線相切
D.當(dāng)在內(nèi)變化時,直線可取遍第一象限內(nèi)所有點
【答案】AC【解析】由題斜率時,軸截距,此時直線經(jīng)過第一、第二、第三象限;
斜率時,軸截距,此時直線經(jīng)過第二、第三、第四象限;故A正確;
當(dāng)變化時,直線顯然不恒過一個定點,故B錯誤;
聯(lián)立方程,可得,所以,所以直線與拋物線只有一個交點,
又,所以當(dāng)變化時,直線始終與拋物線相切,故C正確;
當(dāng)時,,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,所以當(dāng)在內(nèi)變化時,直線不可以取遍第一象限內(nèi)所有點,故D錯誤.
故選:AC.
12.(2022·江蘇·揚州中學(xué)高三階段練習(xí))以下命題正確的是( )
A.若直線的傾斜角為,則其斜率為
B.已知,,三點不共線,對于空間任意一點,若,則,,,四點共面
C.不經(jīng)過原點的直線都可以用方程表示
D.若點在線段()上運動,則的最大值為
【答案】BD
【解析】對于A:因為傾斜角的取值范圍為,當(dāng),斜率不存在,故A錯誤;
對于B:由,,三點不共線,對于空間任意一點,若,則,即,則,,,四點共面,故B正確;
對于C:平行于軸或軸的直線不能用方程表示,故C錯誤;
對于D:因為點在線段上運動,所以,因為,所以,,所以,故的最大值為,故D正確;
故選:BD三、填空題
13.(2022·全國·高三專題練習(xí))設(shè)直線l過點,在兩坐標軸上的截距的絕對值相等,則滿足題設(shè)的直線l的條數(shù)為______條.
【答案】3
【解析】當(dāng)坐標軸截距為0時,設(shè)方程為,
將代入得:,所以方程為;
當(dāng)坐標軸截距不為0時,設(shè)方程為,
則有,解得:,或,
從而方程為或
所以滿足題設(shè)的直線l的條數(shù)為3條.
故答案為:3
14.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線l被兩條直線和截得的線段的中點為,則直線l的一般式方程為______.
【答案】
【解析】設(shè)直線l的斜率為,因為直線l過,
所以直線方程為,
由,
由,由題意可知:是截得的線段的中點,
所以,即,
故答案為:
15.(2022·上海市延安中學(xué)高三階段練習(xí))直線:與直線:夾角的正切值為______.
【答案】.
【解析】直線:的斜率為,直線:的斜率為,
設(shè)直線:與直線:的夾角為,則,
故答案為:.16.(2022·上海虹口·二模)設(shè),,三條直線:,:,:,則與的交點到的距離的最大值為_________.
【答案】
【解析】因為,所以,
而直線:即過定點,
:即過定點,
所以與的交點在以為直徑的圓上,
圓方程為,即,
所以到的距離的最大值為.
故答案為:.
四、解答題
17.(2022·全國·高三專題練習(xí))求經(jīng)過(其中)、兩點的直線的傾斜角的取值范圍.
【解析】由題意,當(dāng)時,傾斜角,
當(dāng)時,,即傾斜角為銳角;
綜上得:.
18.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線:,,,若直線與線段恒有公共點,求的取值范圍.
【解析】
故直線過定點
如下圖所示:
,若直線與線段恒有公共點,則或

19.(2022·全國·高三專題練習(xí)(文))已知的斜邊為,且.求:
(1)直角頂點的軌跡方程;
(2)直角邊的中點的軌跡方程.
【解析】(1)設(shè),因為三點不共線,所以,
因為,所以,
又因為,所以,
整理得,即,
所以直角頂點的軌跡方程為.
(2)設(shè),
因為,是線段的中點,
由中點坐標公式得,所以,
由(1)知,點的軌跡方程為,
將代入得,即
所以動點的軌跡方程為.
20.(2022·全國·高三專題練習(xí))根據(jù)所給條件求直線的方程:
(1)過點P(-2,4)且斜率k=3;
(2)直線過點(-3,4),且在兩坐標軸上的截距之和為12.
【解析】(1)由題設(shè)知,直線l的方程為y-4=3(x+2),即3x-y+10=0.
(2)由題設(shè)知:橫、縱截距均不為0,故可設(shè)直線方程為.
∵直線過點(-3,4),
∴,解得a=-4或9.
故所求直線方程為4x-y+16=0或x+3y-9=0.
21.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知直線與直線的交點為.
(1)若直線過點,且點和點到直線的距離相等,求直線的方程;
(2)若直線過點且與軸和軸的正半軸分別交于,兩點,的面積為,求直線的方程.
【解析】(1)由 得 即交點.由直線過點,且點和點到直線的距離相等,
可知或過的中點.
當(dāng)由得,
所以直線的方程為即.
當(dāng)直線過的中點時,直線的方程為.
綜上所述:直線的方程為或.
(2)由題可知直線的橫、縱截距,都存在,且,,
則.又直線過點,的面積為,
所以,解得,
故直線的方程為,即.
22.(2022·全國·高三專題練習(xí))已知,,,求的最大值.
【解析】將變形,得,
顯見是直線(,)過定點.
如圖.
設(shè)
顯然有:,,
,,其中.∴


當(dāng)且僅當(dāng),即時,取得最大值.

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