人教A版高中数学选择性必修第一册第二章直线和圆的方程2.2.3直线的一般式方程课件+学案+练习(含答案)

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人教A版高中数学选择性必修第一册第二章直线和圆的方程2.2.3直线的一般式方程课件+学案+练习(含答案)

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2.2.3 直线的一般式方程
[学习目标] 
1.根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线方程的一般式.(逻辑推理、数学抽象)
2.会进行直线方程的五种形式之间的转化.(数学运算、逻辑推理)
探究1 直线的一般式方程
问题1 y=x+2是二元一次方程吗?方程5x+2y-7=0可以表示一条直线吗?
                                    
                                    
[新知生成]
关于x,y的二元一次方程______________(其中A,B不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
[典例讲评] 【链接教材P65例5】
1.根据下列条件分别写出直线的方程,并化为一般式:
(1)斜率是,且经过点A(5,3);
(2)经过A(-1,5),B(2,-1)两点;
(3)在x轴、y轴上的截距分别为-3,-1.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
 在求直线方程时,设一般式方程有时并不简单,常用的还是根据给定的条件选用四种特殊形式之一求方程,然后转化为一般式.
[学以致用] 1.若直线的截距式方程=1化为斜截式方程为y=-2x+b,化为一般式方程为bx+ay-8=0(a>0),则a+b=(  )
A.-2 B.2
C.6 D.8
探究2 利用一般式研究直线的平行与垂直
问题2 已知直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.若B1,B2≠0,则由l1∥l2,l1⊥l2可得什么结论?
                                    
                                    
[新知生成]
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),l2:A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0).
(1)l1∥l2 A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(2)l1⊥l2 A1A2+B1B2=0.
[典例讲评] 2.(1)若直线(3-m)x+(2m-1)y+7=0与直线(1-2m)x+(m+5)y-6=0互相垂直,则m的值为(  )
A.-1     B.1或-
C.-1或 D.1
(2)已知直线ax+2y+6=0与直线x+(a-1)y+a2-1=0互相平行,则实数a的值为(  )
A.-2 B.2或-1
C.2 D.-1
(3)过点(1,6),且平行于直线x-2y=0的直线方程是(  )
A.2x+y-8=0 B.2x-y-8=0
C.x-2y+11=0 D.x+2y+11=0
 1.判定直线平行、垂直的两种方法
(1)化成斜截式方程看斜率和截距的关系,但要注意k=0和k不存在的情况.(2)化成一般式方程,用充要条件判断.
2.与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)平行的直线方程可设为Ax+By+C1=0(C1≠C);与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)垂直的直线方程可设为Bx-Ay+C2=0.
[学以致用] 2.已知直线l的方程为3x+4y-12=0,求满足下列条件的直线l′的方程:
(1)过点(-1,3),且与l平行;
(2)过点(-1,3),且与l垂直.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
探究3 直线的一般式方程的应用
[典例讲评] 【链接教材P66例6】
3.(源自北师大版教材)已知直线l的方程为mx+(m-1)y+1=0,m∈R.
(1)若直线l在x轴上的截距为-2,求m的值;
(2)若直线l与y轴垂直,求m的值;
(3)若直线l的倾斜角为,求m的值.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
[母题探究] 本例条件不变,求证:不论m为何值,直线l总经过第二象限.
                                    
                                    
 含参直线方程的研究策略
(1)若方程Ax+By+C=0表示直线,则需满足A,B不同时为0.
(2)令x=0可得在y轴上的截距,且x的系数不为0;令y=0可得在x轴上的截距,且y的系数不为0.若确定直线斜率存在,则可将一般式化为斜截式.
[学以致用] 3.直线l的方程为(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求a的值;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
[尝试解答]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
1.已知直线l过点A(3,4),且倾斜角为,则直线l的一般式方程为(  )
A.x-y-4-3=0
B.x+y-4-3=0
C.x-y-4-3=0
D.x+y-4-3=0
2.已知直线l1:x+ay-a=0和直线l2:ax-(2a-3)y-1=0,若l1⊥l2,则a的值为(  )
A.2 B.-3
C.0或2 D.1或-3
=-2a2+4a=0,
3.已知直线l过点(0,3),且与直线x-y-1=0平行,则l的方程是(  )
A.x+y-2=0 B.x-y+2=0
C.x+y-3=0 D.x-y+3=0
4.(教材P66例6改编)把直线l的一般式方程x-2y+6=0化为斜截式为y=x+b,化为截距式为=1,则a+b=________.
1.知识链:
2.方法链:分类讨论、化归转化.
3.警示牌:把直线的一般式方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)化为斜截式方程y=-x-时,容易忽视B≠0.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(十六)
1.C [直线斜率k=-,所以倾斜角为150°.故选C.]
2.C [因为直线x+ay-3=0与直线ax+(a-3)y+3=0垂直,
则a·1+(a-3)·a=0,解得a=0或a=2.
故选C.]
3.BCD [对于A,由题设,l的方程为y-3=2(x+2),即2x-y+7=0,故A错误;
对于B,由题设,直线斜率k=,则y-3=-(x+2),即x+2y-4=0,故B正确;
对于C,由题设,直线斜率k==-3,则y-3=-3(x+2),即3x+y+3=0,故C正确;
对于D,由题设,令直线l为x+y+m=0(m≠0),将(-2,3)代入得-2+3+m=0 m=-1,
所以l的方程为x+y-1=0,故D正确.故选BCD.]
4.C [因为l1∥l2,所以≠ n=4,又l1⊥l3,所以2×m+2×6=0 m=-6,
所以m+n=-2.故选C.]
5.AB [对于A,直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,l1⊥l2,
∴m×4+1×m=0,解得m=0,故A正确;
对于B,当m=0时,直线l1:y-1=0,
∴n=(1,0)是直线l1的一个方向向量,故B正确;
对于C,当m=0时,l1:y-1=0,l2:x-1=0,l1,l2不平行,
∴m≠0,由l1∥l2,得,∴-m=-,∴m=2或m=-2,
当m=2时,l1:2x+y+1=0,l2:4x+2y+2=0,两直线重合,
当m=-2时,l1:2x-y+3=0,l2:2x-y-5=0,即l1∥l2,符合题意,∴m=-2,故C错误;
对于D,直线l2在两坐标轴上的截距相等,可知m≠0,
对于4x+my+3m-4=0,令x=0,得y=,令y=0,得x=,则,
解得m=4或m=,故D错误.
故选AB.]
6.{m|m≠1} [令解得m=1,
方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y-m+1=0表示一条直线,可得m≠1.所以m的取值范围为{m|m≠1}.]
7.x-3y+24=0 [直线2x-3y+12=0的斜率为,在y轴上截距为4.根据题意,直线l的斜率为,在y轴上截距为8,所以直线l的方程为y=x+8,即x-3y+24=0.]
8.x+2y+4=0 [直线2x-y-2=0与y轴的交点为A(0,-2),
由题意得所求直线过点A且斜率为-,
所以所求直线的方程为y+2=-x,
即x+2y+4=0.]
9.解:(1)因为B1(0,1)是边AB的中点,A(1,-1),所以B(-1,3),
因为C(3,0),所以直线BC的斜率kBC=,
所以BC所在直线的方程为y=-(x-3),即3x+4y-9=0.
(2)因为AD是BC边上的高,则kBCkAD=-1,所以kAD=,
因此高AD所在直线的方程为y+1=(x-1),即4x-3y-7=0.
(3)因为直线过点C且与直线AB平行,则其斜率k=kAB==-2,
所以其方程为y=-2(x-3),
所以过点C且与直线AB平行的直线方程为2x+y-6=0.
10.ABD [对于A,由l1:mx-y-3=0,得y=mx-3,令x=0,所以直线l1恒过点(0,-3),故A正确;对于B,当m=0时,直线l2的斜率不存在,即倾斜角为90°,故B正确;对于C,当l1∥l2时,解得m=2,故C错误;
对于D,当m=0时,l1:y=-3,l2:x=-,此时l1⊥l2,故D正确.
故选ABD.]
11.AC [对于A,当k=0时,直线l2的方程为x=0,其倾斜角为90°,故A错误;
对于B,直线l2:(k+1)x+ky+k=0(k∈R),即k(x+y+1)+x=0过定点(0,-1),而定点在直线l1上,故B正确;
对于C,当k=-时,直线l2的方程为
=0,
即x-y-1=0,l1与l2重合,故C错误;
对于D,若两直线垂直,则1·(k+1)+(-1)·k=0,方程无解,
故对任意的k,l1与l2都不垂直,故D正确.故选AC.]
12.B [由△ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),C(3,3)知,
△ABC重心为,即(1,1),
又△ABC为直角三角形,所以外心为斜边AC中点,即,
所以可得△ABC的欧拉线方程为,即x+2y-3=0,
因为ax+(a2-3)y-9=0与x+2y-3=0平行,
所以≠,解得a=-1.故选B.]
13.8 [点A在直线mx+ny+1=0上,则
2m+n=1,所以(2m+n)=4+≥4+4=8,
当且仅当n=2m,即n=,m=时,等号成立,
即的最小值为8.]
14.解:(1)证明:直线l的方程可化为y-1=k(x+2),由点斜式方程可知,直线l过定点(-2,1).
(2)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)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,
当且仅当4k=,即k=时取等号,
∴Smin=4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
15.解:设AB,AC边上的中线分别为CD,BE,其中D,E分别为AB,AC的中点,
∵点B在中线y-1=0上,
∴设点B坐标为(x,1).
又∵点A坐标为(1,3),D为AB的中点,
∴由中点坐标公式得点D坐标为.
又∵点D在中线x-2y+1=0上,
∴-2×2+1=0,解得x=5,∴点B坐标为(5,1).
同理可求出点C的坐标是(-3,-1).
故可求出△ABC三边AB,BC,AC所在直线的方程分别为x+2y-7=0,x-4y-1=0和x-y+2=0.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(十六) 直线的一般式方程
说明:单项选择题每题5分,多项选择题每题6分,填空题每题5分,本试卷共107分
一、选择题
1.在平面直角坐标系中,直线x+y-3=0的倾斜角是(  )
A.30° B.60°
C.150° D.120°
2.若直线ax+(a-3)y+3=0与直线x+ay-3=0垂直,则a的值是(  )
A.2 B.0
C.0或2 D.2或-2
3.(多选)已知直线l过点(-2,3),则下列说法中正确的是(  )
A.若直线l的斜率为2,则l的方程为2x+y+1=0
B.若直线l在y轴上的截距为2,则l的方程为x+2y-4=0
C.若直线l的一个方向向量为(1,-3),则l的方程为3x+y+3=0
D.若直线l与直线x+y=0平行,则l的方程为x+y-1=0
4.已知直线l1:2x+2y-5=0,l2:4x+ny+1=0,l3:mx+6y-5=0,若l1∥l2且l1⊥l3,则m+n的值为(  )
A.-10 B.10
C.-2 D.2
5.(多选)已知直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,下列命题中正确的是(  )
A.若l1⊥l2,则m=0
B.当m=0时,n=(1,0)是直线l1的一个方向向量
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.若直线l2在两坐标轴上的截距相等,则实数m=4
二、填空题
6.若方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y-m+1=0表示一条直线,则m的取值范围是 ________.
7.已知直线l的斜率是直线2x-3y+12=0的斜率的,l在y轴上的截距是直线2x-3y+12=0在y轴上的截距的2倍,则直线l的方程为________.
8.直线2x-y-2=0绕它与y轴的交点A按逆时针方向旋转90°所得的直线方程是________.
三、解答题
9.已知△ABC的两顶点坐标为A(1,-1),C(3,0),B1(0,1)是边AB的中点,AD是BC边上的高.
(1)求BC所在直线的方程;
(2)求高AD所在直线的方程;
(3)求过点C且与直线AB平行的直线方程.
10.(多选)已知直线l1:mx-y-3=0,直线l2:4x-my+6=0,则下列命题正确的有(  )
A.直线l1恒过点(0,-3)
B.存在m使得直线l2的倾斜角为90°
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.存在实数m使得l1⊥l2
11.(多选)已知直线l1:x-y-1=0,动直线l2:(k+1)x+ky+k=0(k∈R),则下列结论错误的是(  )
A.不存在k,使得l2的倾斜角为90°
B.对任意的k,l1与l2都有公共点
C.对任意的k,l1与l2都不重合
D.对任意的k,l1与l2都不垂直
12.瑞士数学家欧拉在《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上.这条直线被称为欧拉线.已知△ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),C(3,3),若直线l:ax+(a2-3)y-9=0与△ABC的欧拉线平行,则实数a的值为(  )
A.-2 B.-1
C.-1或3 D.3
13.若点A(-2,-1)在直线mx+ny+1=0上,其中m,n均大于0,则的最小值为________.
14.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l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.
15.已知在△ABC中,点A的坐标为(1,3),AB,AC边上的中线所在直线的方程分别为x-2y+1=0和y-1=0,求△ABC各边所在直线的方程.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)2.2.3 直线的一般式方程
[学习目标] 
1.根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线方程的一般式.(逻辑推理、数学抽象)
2.会进行直线方程的五种形式之间的转化.(数学运算、逻辑推理)
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况
问题1.直线的点斜式、斜截式、两点式、截距式方程分别有什么特点?它们的方程能否化简为统一的形式?
问题2.Ax+By+C=0表示直线的条件是什么?
问题3.如何把直线的一般式化为斜截式?
探究1 直线的一般式方程
问题1 y=x+2是二元一次方程吗?方程5x+2y-7=0可以表示一条直线吗?
[提示] y=x+2可以化成x-y+2=0的形式,是二元一次方程.5x+2y-7=0可以化为y=-x+的形式,可以表示一条直线.
[新知生成]
关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(其中A,B不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
【教用·微提醒】 (1)直线的一般式方程的结构特征
①方程是关于x,y的二元一次方程.
②方程中等号的左侧自左向右一般按x,y,常数的先后顺序排列.
③x的系数一般不为分数和负数.
(2)直线方程Ax+By+C=0(A2+B2≠0)的系数A,B,C对直线位置的影响
①当A≠0,B≠0时,直线与两条坐标轴都相交.
②当A≠0,B=0,C≠0时,直线只与x轴相交,即直线与y轴平行,与x轴垂直.
③当A=0,B≠0,C≠0时,直线只与y轴相交,即直线与x轴平行,与y轴垂直.
④当A=0,B≠0,C=0时,直线与x轴重合.
⑤当A≠0,B=0,C=0时,直线与y轴重合.
[典例讲评] 【链接教材P65例5】
1.根据下列条件分别写出直线的方程,并化为一般式:
(1)斜率是,且经过点A(5,3);
(2)经过A(-1,5),B(2,-1)两点;
(3)在x轴、y轴上的截距分别为-3,-1.
[解] (1)由点斜式,得直线方程为y-3=(x-5),
即x-y-5+3=0.
(2)由两点式,得直线方程为=,
即2x+y-3=0.
(3)由截距式,得直线方程为=1,
即x+3y+3=0.
【教材原题·P65例5】
例5 已知直线经过点A(6,-4),斜率为-,求直线的点斜式和一般式方程.
[解] 经过点A(6,-4),斜率为-的直线的点斜式方程是
y+4=-(x-6),
化为一般式,得
4x+3y-12=0.
 在求直线方程时,设一般式方程有时并不简单,常用的还是根据给定的条件选用四种特殊形式之一求方程,然后转化为一般式.
[学以致用] 1.若直线的截距式方程=1化为斜截式方程为y=-2x+b,化为一般式方程为bx+ay-8=0(a>0),则a+b=(  )
A.-2 B.2
C.6 D.8
C [∵截距式=1化为一般式为bx+ay-ab=0,
化为斜截式为y=-x+b,
∴由已知得
解得或
∵a>0,∴a=2,b=4,a+b=6.
故选C.]
探究2 利用一般式研究直线的平行与垂直
问题2 已知直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.若B1,B2≠0,则由l1∥l2,l1⊥l2可得什么结论?
[提示] l1∥l2 =且≠,
即A1B2=A2B1且B1C2≠B2C1.
l1⊥l2 =-1,
即A1A2+B1B2=0.
[新知生成]
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),l2:A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0).
(1)l1∥l2 A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(2)l1⊥l2 A1A2+B1B2=0.
【教用·微提醒】 (1)A1B2-A2B1=0表示斜率相等或都不存在,B1C2-B2C1≠0(或A1C2-A2C1≠0)表示截距不同,排除重合的情况.
(2)A1A2+B1B2=0既包含斜率之积为-1的垂直,又包含一个斜率为0,一个不存在的垂直.
[典例讲评] 2.(1)若直线(3-m)x+(2m-1)y+7=0与直线(1-2m)x+(m+5)y-6=0互相垂直,则m的值为(  )
A.-1     B.1或-
C.-1或 D.1
(2)已知直线ax+2y+6=0与直线x+(a-1)y+a2-1=0互相平行,则实数a的值为(  )
A.-2 B.2或-1
C.2 D.-1
(3)过点(1,6),且平行于直线x-2y=0的直线方程是(  )
A.2x+y-8=0 B.2x-y-8=0
C.x-2y+11=0 D.x+2y+11=0
(1)C (2)D (3)C [(1)由题设(3-m)(1-2m)+(2m-1)(m+5)=0,整理得(m+1)(2m-1)=0,
∴m=-1或m=.故选C.
(2)∵直线ax+2y+6=0与直线x+(a-1)y+a2-1=0互相平行,
∴a(a-1)=2×1,即a2-a-2=0,解得a=2或a=-1,
当a=2时,两直线重合,不符合题意,当a=-1时,两直线不重合,符合题意,
故实数a的值为-1.故选D.
(3)与直线x-2y=0平行的直线可设为x-2y+C=0,
将点(1,6)代入x-2y+C=0可得C=11,故直线方程为x-2y+11=0.故选C.]
 1.判定直线平行、垂直的两种方法
(1)化成斜截式方程看斜率和截距的关系,但要注意k=0和k不存在的情况.(2)化成一般式方程,用充要条件判断.
2.与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)平行的直线方程可设为Ax+By+C1=0(C1≠C);与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)垂直的直线方程可设为Bx-Ay+C2=0.
[学以致用] 2.已知直线l的方程为3x+4y-12=0,求满足下列条件的直线l′的方程:
(1)过点(-1,3),且与l平行;
(2)过点(-1,3),且与l垂直.
[解] 法一:l的方程可化为y=-x+3,
∴l的斜率为-.
(1)∵l′与l平行,
∴l′的斜率为-.
又∵l′过点(-1,3),
由点斜式知方程为y-3=-(x+1),
即3x+4y-9=0.
(2)∵l′与l垂直,∴l′的斜率为,
又l′过点(-1,3),
由点斜式可得方程为y-3=(x+1),
即4x-3y+13=0.
法二:(1)由l′与l平行,可设l′的方程为3x+4y+m=0(m≠-12).
将点(-1,3)代入上式,得m=-9.
∴所求直线的方程为3x+4y-9=0.
(2)由l′与l垂直,可设l′的方程为4x-3y+n=0.
将(-1,3)代入上式,得n=13.
∴所求直线的方程为4x-3y+13=0.
探究3 直线的一般式方程的应用
[典例讲评] 【链接教材P66例6】
3.(源自北师大版教材)已知直线l的方程为mx+(m-1)y+1=0,m∈R.
(1)若直线l在x轴上的截距为-2,求m的值;
(2)若直线l与y轴垂直,求m的值;
(3)若直线l的倾斜角为,求m的值.
[解] (1)由已知,可得直线l与x轴交于点(-2,0),
所以-2m+(m-1)·0+1=0,解得m=.
故m的值为.
(2)因为直线l与y轴垂直,所以直线l的斜率为0.
所以直线l的方程可化为斜截式y=x-.
由=0,可得m=0.
故m的值为0.
(3)由(2)可知直线l的斜率为,又倾斜角为,
所以由斜率与倾斜角的关系可得=tan ,即=1.解得m=.故m的值为.
[母题探究] 本例条件不变,求证:不论m为何值,直线l总经过第二象限.
[证明] 直线l的方程整理为m(x+y)-y+1=0,
因为m为任意实数,所以解得
故直线l恒过定点(-1,1),又点(-1,1)在第二象限,故直线l总经过第二象限.
【教材原题·P66例6】
例6 把直线l的一般式方程x-2y+6=0化为斜截式,求出直线l的斜率以及它在x轴与y轴上的截距,并画出图形.
[分析] 求直线l在x轴上的截距,即求直线l与x轴交点的横坐标,只要在直线l的方程中令y=0即可得x的值.
[解] 把直线l的一般式方程化为斜截式
y=x+3.
因此,直线l的斜率k=,它在y轴上的截距是3.
在直线l的方程x-2y+6=0中,令y=0,得
x=-6,
即直线l在x轴上的截距是-6.
由上面可得直线l与x轴、y轴的交点分别为
A(-6,0),B(0,3),
过A,B两点作直线,就得直线l(图2.2-7).
 含参直线方程的研究策略
(1)若方程Ax+By+C=0表示直线,则需满足A,B不同时为0.
(2)令x=0可得在y轴上的截距,且x的系数不为0;令y=0可得在x轴上的截距,且y的系数不为0.若确定直线斜率存在,则可将一般式化为斜截式.
[学以致用] 3.直线l的方程为(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求a的值;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
[解] (1)①当a=-1时,直线l的方程为y+3=0,显然不符合题意.
②当a≠-1时,令x=0,则y=a-2,
令y=0,则x=.
∵l在两坐标轴上的截距相等,
∴a-2=,
解得a=2或a=0.
综上,a的值为2或0.
(2)直线l的方程可化为y=-(a+1)x+a-2,
故要使l不经过第二象限,只需
解得a≤-1.
∴a的取值范围为(-∞,-1].
1.已知直线l过点A(3,4),且倾斜角为,则直线l的一般式方程为(  )
A.x-y-4-3=0
B.x+y-4-3=0
C.x-y-4-3=0
D.x+y-4-3=0
B [因为直线l过点A(3,4),且倾斜角为,
则直线l的方程为y-4=-(x-3),即x+y-4-3=0.
故选B.]
2.已知直线l1:x+ay-a=0和直线l2:ax-(2a-3)y-1=0,若l1⊥l2,则a的值为(  )
A.2 B.-3
C.0或2 D.1或-3
C [由l1⊥l2,得1·a+a·[-(2a-3)]=-2a2+4a=0,
解得a=0或a=2.
故选C.]
3.已知直线l过点(0,3),且与直线x-y-1=0平行,则l的方程是(  )
A.x+y-2=0 B.x-y+2=0
C.x+y-3=0 D.x-y+3=0
D [设直线l的方程为x-y+c=0(c≠-1),由点(0,3)在直线x-y+c=0上,得0-3+c=0,解得c=3,因此直线l的方程为x-y+3=0.]
4.(教材P66例6改编)把直线l的一般式方程x-2y+6=0化为斜截式为y=x+b,化为截距式为=1,则a+b=________.
-3 [因为把直线l的一般式方程化为斜截式为y=x+3,所以b=3.
因为直线l的一般式方程化为截距式为=1,故a=-6.
所以a+b=-3.]
1.知识链:
2.方法链:分类讨论、化归转化.
3.警示牌:把直线的一般式方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)化为斜截式方程y=-x-时,容易忽视B≠0.
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.试写出直线的一般式方程.
[提示] Ax+By+C=0(A,B不同时为0).
2.在方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)中,A,B,C为何值时,方程表示的直线(1)平行于x轴?(2)与x轴重合?(3)平行于y轴?(4)与y轴重合?
[提示] 当A=0时,方程变为y=-,当C≠0时,表示的直线平行于x轴,当C=0时,表示的直线与x轴重合;当B=0时,方程变为x=-,当C≠0时,表示的直线平行于y轴,当C=0时,表示的直线与y轴重合.
3.如何根据直线的一般式方程求直线的斜率和直线在x轴、y轴上的截距?
[提示] 法一:将直线方程化为斜截式和截距式,
可求直线的斜率和在x轴、y轴上的截距.
法二:斜率k=-,令x=0,可得直线在y轴上的截距,令y=0,可得直线在x轴上的截距.
课时分层作业(十六) 直线的一般式方程
一、选择题
1.在平面直角坐标系中,直线x+y-3=0的倾斜角是(  )
A.30° B.60°
C.150° D.120°
C [直线斜率k=-,所以倾斜角为150°.故选C.]
2.若直线ax+(a-3)y+3=0与直线x+ay-3=0垂直,则a的值是(  )
A.2 B.0
C.0或2 D.2或-2
C [因为直线x+ay-3=0与直线ax+(a-3)y+3=0垂直,
则a·1+(a-3)·a=0,解得a=0或a=2.
故选C.]
3.(多选)已知直线l过点(-2,3),则下列说法中正确的是(  )
A.若直线l的斜率为2,则l的方程为2x+y+1=0
B.若直线l在y轴上的截距为2,则l的方程为x+2y-4=0
C.若直线l的一个方向向量为(1,-3),则l的方程为3x+y+3=0
D.若直线l与直线x+y=0平行,则l的方程为x+y-1=0
BCD [对于A,由题设,l的方程为y-3=2(x+2),即2x-y+7=0,故A错误;
对于B,由题设,直线斜率k==-,则y-3=-(x+2),即x+2y-4=0,故B正确;
对于C,由题设,直线斜率k==-3,则y-3=-3(x+2),即3x+y+3=0,故C正确;
对于D,由题设,令直线l为x+y+m=0(m≠0),将(-2,3)代入得-2+3+m=0 m=-1,
所以l的方程为x+y-1=0,故D正确.故选BCD.]
4.已知直线l1:2x+2y-5=0,l2:4x+ny+1=0,l3:mx+6y-5=0,若l1∥l2且l1⊥l3,则m+n的值为(  )
A.-10 B.10
C.-2 D.2
C [因为l1∥l2,所以=≠ n=4,又l1⊥l3,所以2×m+2×6=0 m=-6,
所以m+n=-2.故选C.]
5.(多选)已知直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,下列命题中正确的是(  )
A.若l1⊥l2,则m=0
B.当m=0时,n=(1,0)是直线l1的一个方向向量
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.若直线l2在两坐标轴上的截距相等,则实数m=4
AB [对于A,直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,l1⊥l2,
∴m×4+1×m=0,解得m=0,故A正确;
对于B,当m=0时,直线l1:y-1=0,
∴n=(1,0)是直线l1的一个方向向量,故B正确;
对于C,当m=0时,l1:y-1=0,l2:x-1=0,l1,l2不平行,
∴m≠0,由l1∥l2,得=,∴-m=-,∴m=2或m=-2,
当m=2时,l1:2x+y+1=0,l2:4x+2y+2=0,两直线重合,
当m=-2时,l1:2x-y+3=0,l2:2x-y-5=0,即l1∥l2,符合题意,
∴m=-2,故C错误;
对于D,直线l2在两坐标轴上的截距相等,可知m≠0,
对于4x+my+3m-4=0,令x=0,得y=,令y=0,得x=,则=,
解得m=4或m=,故D错误.故选AB.]
二、填空题
6.若方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y-m+1=0表示一条直线,则m的取值范围是 ________.
{m|m≠1} [令解得m=1,
方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y-m+1=0表示一条直线,可得m≠1.所以m的取值范围为{m|m≠1}.]
7.已知直线l的斜率是直线2x-3y+12=0的斜率的,l在y轴上的截距是直线2x-3y+12=0在y轴上的截距的2倍,则直线l的方程为________.
x-3y+24=0 [直线2x-3y+12=0的斜率为,在y轴上截距为4.根据题意,直线l的斜率为,在y轴上截距为8,所以直线l的方程为y=x+8,即x-3y+24=0.]
8.直线2x-y-2=0绕它与y轴的交点A按逆时针方向旋转90°所得的直线方程是________.
x+2y+4=0 [直线2x-y-2=0与y轴的交点为A(0,-2),
由题意得所求直线过点A且斜率为-,
所以所求直线的方程为y+2=-x,
即x+2y+4=0.]
三、解答题
9.已知△ABC的两顶点坐标为A(1,-1),C(3,0),B1(0,1)是边AB的中点,AD是BC边上的高.
(1)求BC所在直线的方程;
(2)求高AD所在直线的方程;
(3)求过点C且与直线AB平行的直线方程.
[解] (1)因为B1(0,1)是边AB的中点,A(1,-1),所以B(-1,3),
因为C(3,0),所以直线BC的斜率kBC==-,所以BC所在直线的方程为y=-(x-3),即3x+4y-9=0.
(2)因为AD是BC边上的高,则kBCkAD=-1,所以kAD=,
因此高AD所在直线的方程为y+1=(x-1),即4x-3y-7=0.
(3)因为直线过点C且与直线AB平行,则其斜率k=kAB==-2,
所以其方程为y=-2(x-3),
所以过点C且与直线AB平行的直线方程为2x+y-6=0.
10.(多选)已知直线l1:mx-y-3=0,直线l2:4x-my+6=0,则下列命题正确的有(  )
A.直线l1恒过点(0,-3)
B.存在m使得直线l2的倾斜角为90°
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.存在实数m使得l1⊥l2
ABD [对于A,由l1:mx-y-3=0,得y=mx-3,令x=0,所以直线l1恒过点(0,-3),故A正确;对于B,当m=0时,直线l2的斜率不存在,即倾斜角为90°,故B正确;对于C,当l1∥l2时,解得m=2,故C错误;
对于D,当m=0时,l1:y=-3,l2:x=-,此时l1⊥l2,故D正确.
故选ABD.]
11.(多选)已知直线l1:x-y-1=0,动直线l2:(k+1)x+ky+k=0(k∈R),则下列结论错误的是(  )
A.不存在k,使得l2的倾斜角为90°
B.对任意的k,l1与l2都有公共点
C.对任意的k,l1与l2都不重合
D.对任意的k,l1与l2都不垂直
AC [对于A,当k=0时,直线l2的方程为x=0,其倾斜角为90°,故A错误;
对于B,直线l2:(k+1)x+ky+k=0(k∈R),
即k(x+y+1)+x=0过定点(0,-1),而定点在直线l1上,故B正确;
对于C,当k=-时,直线l2的方程为
x-y-=0,
即x-y-1=0,l1与l2重合,故C错误;
对于D,若两直线垂直,则1·(k+1)+(-1)·k=0,方程无解,
故对任意的k,l1与l2都不垂直,故D正确.故选AC.]
12.瑞士数学家欧拉在《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上.这条直线被称为欧拉线.已知△ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),C(3,3),若直线l:ax+(a2-3)y-9=0与△ABC的欧拉线平行,则实数a的值为(  )
A.-2 B.-1
C.-1或3 D.3
B [由△ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),C(3,3)知,
△ABC重心为,即(1,1),
又△ABC为直角三角形,所以外心为斜边AC中点,即,
所以可得△ABC的欧拉线方程为=,即x+2y-3=0,
因为ax+(a2-3)y-9=0与x+2y-3=0平行,
所以=≠,解得a=-1.故选B.]
13.若点A(-2,-1)在直线mx+ny+1=0上,其中m,n均大于0,则的最小值为________.
8 [点A在直线mx+ny+1=0上,则
2m+n=1,所以=(2m+n)=4+≥4+4=8,
当且仅当n=2m,
即n=,m=时,等号成立,
即的最小值为8.]
14.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l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.
[解] (1)证明:直线l的方程可化为y-1=k(x+2),由点斜式方程可知,直线l过定点(-2,1).
(2)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)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,
当且仅当4k=,即k=时取等号,
∴Smin=4,此时直线l的方程为x-2y+4=0.
15.已知在△ABC中,点A的坐标为(1,3),AB,AC边上的中线所在直线的方程分别为x-2y+1=0和y-1=0,求△ABC各边所在直线的方程.
[解] 设AB,AC边上的中线分别为CD,BE,其中D,E分别为AB,AC的中点,
∵点B在中线y-1=0上,
∴设点B坐标为(x,1).
又∵点A坐标为(1,3),D为AB的中点,
∴由中点坐标公式得点D坐标为.
又∵点D在中线x-2y+1=0上,
∴-2×2+1=0,解得x=5,
∴点B坐标为(5,1).
同理可求出点C的坐标是(-3,-1).
故可求出△ABC三边AB,BC,AC所在直线的方程分别为x+2y-7=0,x-4y-1=0和x-y+2=0.
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第二章
直线和圆的方程
2.2 直线的方程
2.2.3 直线的一般式方程
[学习目标] 
1.根据确定直线位置的几何要素,探索并掌握直线方程的一般式.(逻辑推理、数学抽象)
2.会进行直线方程的五种形式之间的转化.(数学运算、逻辑推理)
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况
问题1.直线的点斜式、斜截式、两点式、截距式方程分别有什么特点?它们的方程能否化简为统一的形式?
问题2.Ax+By+C=0表示直线的条件是什么?
问题3.如何把直线的一般式化为斜截式?
探究建构 关键能力达成
探究1 直线的一般式方程
问题1 y=x+2是二元一次方程吗?方程5x+2y-7=0可以表示一条直线吗?
[新知生成]
关于x,y的二元一次方程______________(其中A,B不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
Ax+By+C=0
【教用·微提醒】 (1)直线的一般式方程的结构特征
①方程是关于x,y的二元一次方程.
②方程中等号的左侧自左向右一般按x,y,常数的先后顺序排列.
③x的系数一般不为分数和负数.
(2)直线方程Ax+By+C=0(A2+B2≠0)的系数A,B,C对直线位置的影响
①当A≠0,B≠0时,直线与两条坐标轴都相交.
②当A≠0,B=0,C≠0时,直线只与x轴相交,即直线与y轴平行,与x轴垂直.
③当A=0,B≠0,C≠0时,直线只与y轴相交,即直线与x轴平行,与y轴垂直.
④当A=0,B≠0,C=0时,直线与x轴重合.
⑤当A≠0,B=0,C=0时,直线与y轴重合.
反思领悟 在求直线方程时,设一般式方程有时并不简单,常用的还是根据给定的条件选用四种特殊形式之一求方程,然后转化为一般式.

探究2 利用一般式研究直线的平行与垂直
问题2 已知直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.若B1,B2≠0,则由l1∥l2,l1⊥l2可得什么结论?
[新知生成]
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),l2:A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0).
(1)l1∥l2 A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(2)l1⊥l2 A1A2+B1B2=0.
【教用·微提醒】 (1)A1B2-A2B1=0表示斜率相等或都不存在,B1C2-B2C1≠0(或A1C2-A2C1≠0)表示截距不同,排除重合的情况.
(2)A1A2+B1B2=0既包含斜率之积为-1的垂直,又包含一个斜率为0,一个不存在的垂直.



(3)与直线x-2y=0平行的直线可设为x-2y+C=0,
将点(1,6)代入x-2y+C=0可得C=11,故直线方程为x-2y+11=0.故选C.]
反思领悟 1.判定直线平行、垂直的两种方法
(1)化成斜截式方程看斜率和截距的关系,但要注意k=0和k不存在的情况.(2)化成一般式方程,用充要条件判断.
2.与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)平行的直线方程可设为Ax+By+C1=0(C1≠C);与直线Ax+By+C=0(A,B不同时为0)垂直的直线方程可设为Bx-Ay+C2=0.
[学以致用] 2.已知直线l的方程为3x+4y-12=0,求满足下列条件的直线l′的方程:
(1)过点(-1,3),且与l平行;
(2)过点(-1,3),且与l垂直.
法二:(1)由l′与l平行,可设l′的方程为3x+4y+m=0(m≠-12).
将点(-1,3)代入上式,得m=-9.
∴所求直线的方程为3x+4y-9=0.
(2)由l′与l垂直,可设l′的方程为4x-3y+n=0.
将(-1,3)代入上式,得n=13.
∴所求直线的方程为4x-3y+13=0.
[母题探究] 本例条件不变,求证:不论m为何值,直线l总经过第二象限.
【教材原题·P66例6】
例6 把直线l的一般式方程x-2y+6=0化为斜截式,求出直线l的斜率以及它在x轴与y轴上的截距,并画出图形.
[分析] 求直线l在x轴上的截距,即求直线l与x轴交点的横坐标,只要在直线l的方程中令y=0即可得x的值.
反思领悟 含参直线方程的研究策略
(1)若方程Ax+By+C=0表示直线,则需满足A,B不同时为0.
(2)令x=0可得在y轴上的截距,且x的系数不为0;令y=0可得在x轴上的截距,且y的系数不为0.若确定直线斜率存在,则可将一般式化为斜截式.
[学以致用] 3.直线l的方程为(a+1)x+y+2-a=0(a∈R).
(1)若l在两坐标轴上的截距相等,求a的值;
(2)若l不经过第二象限,求实数a的取值范围.
应用迁移 随堂评估自测

2.已知直线l1:x+ay-a=0和直线l2:ax-(2a-3)y-1=0,若l1⊥l2,则a的值为(  )
A.2 B.-3
C.0或2 D.1或-3

C [由l1⊥l2,得1·a+a·[-(2a-3)]=-2a2+4a=0,
解得a=0或a=2.
故选C.]
3.已知直线l过点(0,3),且与直线x-y-1=0平行,则l的方程是
(  )
A.x+y-2=0 B.x-y+2=0
C.x+y-3=0 D.x-y+3=0

D [设直线l的方程为x-y+c=0(c≠-1),由点(0,3)在直线x-y+c=0上,得0-3+c=0,解得c=3,因此直线l的方程为x-y+3=0.]
-3
1.知识链:
回顾本节知识,自主完成以下问题:
1.试写出直线的一般式方程.
[提示] Ax+By+C=0(A,B不同时为0).
2.在方程Ax+By+C=0(A,B不同时为0)中,A,B,C为何值时,方程表示的直线(1)平行于x轴?(2)与x轴重合?(3)平行于y轴?(4)与y轴重合?
3.如何根据直线的一般式方程求直线的斜率和直线在x轴、y轴上的截距?
章末综合测评(一) 动量守恒定律
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课时分层作业(十六) 直线的一般式方程

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2.若直线ax+(a-3)y+3=0与直线x+ay-3=0垂直,则a的值是
(  )
A.2 B.0
C.0或2 D.2或-2

C [因为直线x+ay-3=0与直线ax+(a-3)y+3=0垂直,
则a·1+(a-3)·a=0,解得a=0或a=2.
故选C.]
3.(多选)已知直线l过点(-2,3),则下列说法中正确的是(  )
A.若直线l的斜率为2,则l的方程为2x+y+1=0
B.若直线l在y轴上的截距为2,则l的方程为x+2y-4=0
C.若直线l的一个方向向量为(1,-3),则l的方程为3x+y+3=0
D.若直线l与直线x+y=0平行,则l的方程为x+y-1=0
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4.已知直线l1:2x+2y-5=0,l2:4x+ny+1=0,l3:mx+6y-5=0,若l1∥l2且l1⊥l3,则m+n的值为(  )
A.-10 B.10
C.-2 D.2
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5.(多选)已知直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,下列命题中正确的是(  )
A.若l1⊥l2,则m=0
B.当m=0时,n=(1,0)是直线l1的一个方向向量
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.若直线l2在两坐标轴上的截距相等,则实数m=4

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AB [对于A,直线l1:mx+y+m-1=0,直线l2:4x+my+3m-4=0,l1⊥l2,
∴m×4+1×m=0,解得m=0,故A正确;
对于B,当m=0时,直线l1:y-1=0,
∴n=(1,0)是直线l1的一个方向向量,故B正确;
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二、填空题
6.若方程(2m2+m-3)x+(m2-m)y-m+1=0表示一条直线,则m的取值范围是____________.
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{m|m≠1}
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x-3y+24=0
8.直线2x-y-2=0绕它与y轴的交点A按逆时针方向旋转90°所得的直线方程是_____________________.
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x+2y+4=0
三、解答题
9.已知△ABC的两顶点坐标为A(1,-1),C(3,0),B1(0,1)是边AB的中点,AD是BC边上的高.
(1)求BC所在直线的方程;
(2)求高AD所在直线的方程;
(3)求过点C且与直线AB平行的直线方程.
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10.(多选)已知直线l1:mx-y-3=0,直线l2:4x-my+6=0,则下列命题正确的有(  )
A.直线l1恒过点(0,-3)
B.存在m使得直线l2的倾斜角为90°
C.若l1∥l2,则m=2或m=-2
D.存在实数m使得l1⊥l2

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11.(多选)已知直线l1:x-y-1=0,动直线l2:(k+1)x+ky+k=0(k∈R),则下列结论错误的是(  )
A.不存在k,使得l2的倾斜角为90°
B.对任意的k,l1与l2都有公共点
C.对任意的k,l1与l2都不重合
D.对任意的k,l1与l2都不垂直

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12.瑞士数学家欧拉在《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上.这条直线被称为欧拉线.已知△ABC的顶点A(-3,0),B(3,0),C(3,3),若直线l:ax+(a2-3)y-9=0与△ABC的欧拉线平行,则实数a的值为(  )
A.-2 B.-1
C.-1或3 D.3

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14.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l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.
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15.已知在△ABC中,点A的坐标为(1,3),AB,AC边上的中线所在直线的方程分别为x-2y+1=0和y-1=0,求△ABC各边所在直线的方程.
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[解] 设AB,AC边上的中线分别为CD,BE,其中D,E分别为AB,AC的中点,
∵点B在中线y-1=0上,
∴设点B坐标为(x,1).
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