3.如何建立平面坐标系内满足一定条件的直线的方程是本节的主要问题;通用的解决方法是待定系数法;根据所知条件选择恰当的直线方程的形式是解题的关键;克服各类方程局限性的手段是分类讨论;开阔思路分析问题的措施是数形结合.
拓展题例
[例1] 在直线方程y=kx+b中,当x∈[-3,4]时,y∈[-8,13],求此直线方程.
解:当x的区间的左端点与y的区间的左端点对应,x的区间的右端点与y的区间的右端点对应时,得
-3k+b=-8,
4k+b=13,
|
b=1,
∴直线方程为y=3x+1.
当x的区间的左端点与y的区间的右端点对应,x的区间右端点与y的区间的左端点对应时,得
-3k+b=13,
4k+b=-8,
|
b=4.
∴所求的直线方程为y=-3x+4.
[例2] 已知两点A(-1,2)、B(m,3).
(1)求直线AB的斜率k与倾斜角α;
(2)求直线AB的方程;
(3)已知实数m∈[-
-1,
-1],求直线AB的倾斜角α的取值范围.
解:(1)当m=-1时,直线AB的斜率不存在,倾斜角α=
.
当m≠-1时,k=
,
当m>-1时,α=arctan
,
当m<-1时,α=π+arctan
.
(2)当m=-1时,AB:x=-1,
当m≠1时,AB:y-2=
(x+1).
(3)1°当m=-1时,α=
;
2°当m≠-1时,
∵k=
∈(-∞,-
]∪[
,+∞),
∴α∈[
,
)∪(
,
].
故综合1°、2°得,直线AB的倾斜角α∈[
,
].
9.某市现有自市中心O通往正西和东北方向的两条主要公路,为了解决交通拥挤问题,市政府决定修一条环城路,分别在通往正西和东北方向的公路上选取A、B两点,使环城公路在A、B间为线段,要求AB环城路段与中心O的距离为10 km,且使A、B间的距离|AB|最小,请你确定A、B两点的最佳位置(不要求作近似计算).
解:以O为原点,正东方向为x轴的正半轴,正北方向为y轴的正半轴,建立如下图所示的坐标系.
![]()
设A(-a,0)、B(b,b)(其中a>0,b>0),
则AB的方程为
=
,
即bx-(a+b)y+ab=0.
∵10=
,
∴a2b2=100(a2+2b2+2ab)
≥100(2
+2ab)
=200(1+
)ab.
∵ab>0,
∴ab≥200(
+1).
当且仅当“a2=2b2”时等号成立,
而|AB|=
=
,
∴|AB|≥20(
+1).
|
ab=10
,
|
|
b=10
此时|OA|=a=10
,
|OB|=10
,
∴A、B两点的最佳位置是离市中心O均为10
km处.
●思悟小结
直线的倾斜角、斜率及直线在坐标轴上的截距是刻画直线位置状态的基本量,应正确理解;直线方程有五种形式,其中点斜式要熟练掌握,这五种形式的方程表示的直线各有适用范围,解题时应注意不要丢解;含参数的直线方程问题用数形结合法常常简捷些.
●教师下载中心
教学点睛
8.(文)已知点P(1,-1),直线l的方程为
x-2y+1=0.求经过点P,且倾斜角为直线l的倾斜角一半的直线方程.
解:设直线l的倾斜角为α,则所求直线的倾斜角为
,由已知直线l的斜率为tanα=
及公式tanα=
,得
tan2
+2
·tan
-1=0.
解得tan
=
-
或tan
=-
-
.
由于tanα=
,而0<
<1,故0<α<
,0<
<
.因此tan
>0.
于是所求直线的斜率为k=tan
=
-
.
故所求的直线方程为y-(-1)=(
-
)(x-1),
即(
-
)x-y-(
-
+1)=0.
(理)设直线l的方程是2x+By-1=0,倾斜角为α.
(1)试将α表示为B的函数;
(2)若
<α<
,试求B的取值范围;
(3)若B∈(-∞,-2)∪(1,+∞),求α的取值范围.
解:(1)若B=0,则直线l的方程是2x-1=0,∴α=
;
若B≠0,则方程即为y=-
x+
,
∴当B<0时,-
>0,α=arctan(
),
而当B>0时,-
<0,α=π+arctan(-
),
-arctan
(B<0),
|
π-arctan
(B>0).
(2)若α=
,则B=0,
若α≠
,则tanα<-
或tanα>
,
即-
<-
(B>0)或-
=>
(B<0),
∴-2
<B<0或0<B<![]()
.
综上,知-2
<B<![]()
.
(3)若B<-2,则-
<1,
∴0<tanα<1,0<α<
;
若B>1,则-
>-2,
∴0>tanα>-2,π-arctan2<α<π.
综上,知π-arctan2<α<π或0<α<
.
探究创新
5.已知直线l的斜率为6,且被两坐标轴所截得的线段长为
,求直线l的方程.
解法一:设所求直线l的方程为y=kx+b.
∵k=6,∴方程为y=6x+b.
令x=0,∴y=b,与y轴的交点为(0,b);
令y=0,∴x=-
,与x轴的交点为(-
,0).
根据勾股定理得(-
)2+b2=37,
∴b=±6.因此直线l的方程为y=6x±6.
解法二:设所求直线为
+
=1,则与x轴、y轴的交点分别为(a,0)、(0,b).
由勾股定理知a2+b2=37.
又k=-
=6,
|
|
-
=6.
|
b=-6 b=6.
因此所求直线l的方程为x+
=1或-x+
=1,即6x-y±6=0.