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数学概念、方法、题型、易误点技巧总结——直线和圆

1.直线的倾斜角:(1)定义:在平面直角坐标系中,对于一条与

轴相交的直线
,如果把
轴绕着交点按逆时针方向转到和直线
重合时所转的最小正角记为
,那么
就叫做直线的倾斜角。当直线
轴重合或平行时,规定倾斜角为0;(2)倾斜角的范围
。比如:

 

1)直线

的倾斜角的范围是____(答:
);

 

2)过点

的直线的倾斜角的范围
值的范围是______(答:

 

2.直线的斜率:

 

1)定义:倾斜角不是90°的直线,它的倾斜角的正切值叫这条直线的斜率

,即
tan
(
90°);倾斜角为90°的直线没有斜率;

 

2)斜率公式:经过两点

的直线的斜率为

 

3)直线的方向向量

,直线的方向向量与直线的斜率有何关系?

 

4)应用:证明三点共线:

 

(1) 两条直线钭率相等是这两条直线平行的____________条件(答:既不充分也不必要);(2)实数

满足
(
)
,则
的最大值、最小值分别为______(答:

 

3.直线的方程:

 

1)点斜式:已知直线过点

斜率为
,则直线方程为
,
它不包括垂直于
轴的直线。

 

2)斜截式:已知直线在

轴上的截距为
和斜率
,则直线方程为
,
它不包括垂直于
轴的直线。

 

3)两点式:已知直线经过

两点,则直线方程为
,它不包括垂直于坐标轴的直线。

 

4)截距式:已知直线在

轴和
轴上的截距为
,
则直线方程为
,它不包括垂直于坐标轴的直线和过原点的直线。

 

5)一般式:任何直线均可写成

(A,B不同时为0)的形式。

 

如(1)经过点(21)且方向向量为

=(-1,
)
的直线的点斜式方程是___________(答:
);(2)直线
,不管
怎样变化恒过点______(答:
);(3)若曲线
有两个公共点,则
的取值范围是_______(答:

 

提醒:(1)直线方程的各种形式都有局限性.(如点斜式不适用于斜率不存在的直线,还有截距式呢?);(2)直线在坐标轴上的截距可正、可负、也可为0.直线两截距相等

直线的斜率为-1或直线过原点;直线两截距互为相反数
直线的斜率为1或直线过原点;直线两截距绝对值相等
直线的斜率为
或直线过原点。

 

如过点

,且纵横截距的绝对值相等的直线共有___条(答:3

 

4.设直线方程的一些常用技巧:

 

1)知直线纵截距

,常设其方程为

 

2)知直线横截距

,常设其方程为
(
它不适用于斜率为0的直线)

 

3)知直线过点

,当斜率
存在时,常设其方程为
,当斜率
不存在时,则其方程为

 

4)与直线

平行的直线可表示为

 

5)与直线

垂直的直线可表示为
.

 

提醒:求直线方程的基本思想和方法是恰当选择方程的形式,利用待定系数法求解。

 

5.点到直线的距离及两平行直线间的距离:

 

1)点

到直线
的距离

 

2)两平行线

间的距离为

 

6.直线

与直线
的位置关系:

 

1)平行

(斜率)且
(在
轴上截距);

 

2)相交

 

3)重合

 

提醒:1

仅是两直线平行、相交、重合的充分不必要条件!为什么?(2)在解析几何中,研究两条直线的位置关系时,有可能这两条直线重合,而在立体几何中提到的两条直线都是指不重合的两条直线;(3)直线
与直线
垂直

 

如(1)设直线

,当
_______
;当
________
;当
_________
相交;当
_________
重合(答:-1
3);(2)已知直线
的方程为
,则与
平行,且过点(—13)的直线方程是______(答:
);(3)两条直线
相交于第一象限,则实数
的取值范围是____(答:
);(4)设
分别是△ABC中∠A、∠B、∠C所对边的边长,则直线
的位置关系是____(答:垂直);(5)已知点
是直线
上一点,
是直线
外一点,则方程
0所表示的直线与
的关系是____(答:平行);(6)直线
过点(1,0),且被两平行直线
所截得的线段长为9,则直线
的方程是________(答:

 

7.到角和夹角公式:(1

的角是指直线
绕着交点按逆时针方向转到和直线
重合所转的角
tan
=
(
)
;(2
的夹角是指不大于直角的角
tan
=
(
)

 

提醒:解析几何中角的问题常用到角公式或向量知识求解。

 

如已知点M是直线

轴的交点,把直线
绕点M逆时针方向旋转45°,得到的直线方程是______(答:

 

8.对称(中心对称和轴对称)问题——代入法:比如:

 

1)已知点

与点
关于
轴对称,点P与点N关于
轴对称,点Q与点P关于直线
对称,则点Q的坐标为_______(答:
);

 

2)已知直线

的夹角平分线为
,若
的方程为
,那么
的方程是___________(答:
);

 

3)点A(4,5)关于直线

的对称点为B(2,7),则
的方程是_________(答:
);

 

4)已知一束光线通过点A(-3,5),经直线

:3x-4y+4=0反射。如果反射光线通过点B(2,15),则反射光线所在直线的方程是_________(答:
);

 

5)已知ΔABC顶点A(3,-1),AB边上的中线所在直线的方程为6x+10y59=0,∠B的平分线所在的方程为x4y+10=0,求BC边所在的直线方程(答:

);

 

6)直线2xy4=0上有一点P,它与两定点A(4,1)、B(3,4)的距离之差最大,则P的坐标是______(答:(5,6));

 

7)已知

轴,
C21),
周长的最小值为______(答:
)。

 

提醒:在解几中遇到角平分线、光线反射等条件常利用对称求解。

 

9.简单的线性规划:

 

1)二元一次不等式表示的平面区域:法一:先把二元一次不等式改写成

的形式,前者表示直线的上方区域,后者表示直线的下方区域;法二:用特殊点判断;无等号时用虚线表示不包含直线
,有等号时用实线表示包含直线
设点
,若
同号,则PQ在直线
的同侧,异号则在直线
的异侧。

 

如已知点A(—24),B42),且直线

与线段AB恒相交,则
的取值范围是__________(答:

 

2)线性规划问题中的有关概念:

 

满足关于

的一次不等式或一次方程的条件叫线性约束条件。

 

关于变量

的解析式叫目标函数,关于变量
一次式的目标函数叫线性目标函数;

 

求目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,称为线性规划问题;

 

满足线性约束条件的解(

)叫可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域;

 

使目标函数取得最大值或最小值的可行解叫做最优解;

 

3)求解线性规划问题的步骤是什么?根据实际问题的约束条件列出不等式;作出可行域,写出目标函数;确定目标函数的最优位置,从而获得最优解。比如:

 

线性目标函数z=2xy在线性约束条件

下,取最小值的最优解是____(答:(-11));

 

点(-2,

)在直线2x3y+6=0的上方,则
的取值范围是_________(答:
);

 

不等式

表示的平面区域的面积是_________(答:8);

 

如果实数

满足
,则
的最大值_________(答:21

 

4)在求解线性规划问题时要注意:将目标函数改成斜截式方程;寻找最优解时注意作图规范。

 

10.圆的方程:

 

圆的标准方程:

 

圆的一般方程:

,特别提醒:只有当
时,方程
才表示圆心为
,半径为
的圆(二元二次方程
表示圆的充要条件是什么? (
));

 

圆的参数方程:

为参数),其中圆心为
,半径为
。圆的参数方程的主要应用是三角换元:

 

为直径端点的圆方程

 

比如:

 

1)圆C与圆

关于直线
对称,则圆C的方程为____________(答:
);

 

2)圆心在直线

上,且与两坐标轴均相切的圆的标准方程是__________(答:
);

 

3)已知

是圆
为参数,
上的点,则圆的普通方程为________P点对应的
值为_______,过P点的圆的切线方程是___________(答:
);

 

4)如果直线

将圆:x2+y2-2x-4y=0平分,且不过第四象限,那么
的斜率的取值范围是____(答:[02]);

 

5)方程x2+yx+y+k=0表示一个圆,则实数k的取值范围为____(答:

);

 

6)若

为参数,
,若
,则b的取值范围是_________(答:

 

11.点与圆的位置关系:已知点

及圆
,(1)点M在圆C
;(2)点M在圆C

;(3)点M在圆C

 

如点P(5a+1,12a)在圆(x-1)y2=1的内部,a的取值范围是______(答:

 

12.直线与圆的位置关系:直线

和圆
有相交、相离、相切。可从代数和几何两个方面来判断:(1)代数方法(判断直线与圆方程联立所得方程组的解的情况):
相交;
相离;
相切;(2)几何方法(比较圆心到直线的距离与半径的大小):设圆心到直线的距离为
,则
相交;
相离;
相切。

 

提醒:判断直线与圆的位置关系一般用几何方法较简捷。比如:

 

1)圆

与直线
的位置关系为____(答:相离);

 

2)若直线

与圆
切于点
,则
的值____(答:2);

 

3)直线

被曲线
所截得的弦长等于    (答:
);

 

4)一束光线从点A(1,1)出发经x轴反射到圆C:(x-2)2+(y-3)2=1上的最短路程是    (答:4);

 

5)已知

是圆
内一点,现有以
为中点的弦所在直线
和直线
,则

 

A

,且
与圆相交  B
,且
与圆相交  

 

C

,且
与圆相离    D
,且
与圆相离(答:C);

 

6)已知圆C

,直线L
求证:对
,直线L与圆C总有两个不同的交点;L与圆C交于AB两点,若
,求L的倾斜角;求直线L中,截圆所得的弦最长及最短时的直线方程. (答:
  最长:
,最短:

 

13.圆与圆的位置关系(用两圆的圆心距与半径之间的关系判断):已知两圆的圆心分别为

,半径分别为
,则(1)当
时,两圆外离;(2)当
时,两圆外切;(3)当
时,两圆相交;(4)当
时,两圆内切;(5)当
时,两圆内含。

 

如双曲线

的左焦点为F1,顶点为A1A2P是双曲线右支上任意一点,则分别以线段PF1A1A2为直径的两圆位置关系为    (答:内切)

 

14.圆的切线与弦长:

 

(1)  切线:

 

过圆

上一点
圆的切线方程是:
,过圆
上一点
圆的切线方程是:
,一般地,如何求圆的切线方程?(抓住圆心到直线的距离等于半径);

 

从圆外一点引圆的切线一定有两条,可先设切线方程,再根据相切的条件,运用几何方法(抓住圆心到直线的距离等于半径)来求;过两切点的直线(即“切点弦”)方程的求法:先求出以已知圆的圆心和这点为直径端点的圆,该圆与已知圆的公共弦就是过两切点的直线方程;

 

切线长:过圆

)外一点
所引圆的切线的长为
);

 

如设A为圆

上动点,PA是圆的切线,且|PA|=1,则P点的轨迹方程为__________(答:
);

 

2)弦长问题:圆的弦长的计算:常用弦心距

,弦长一半
及圆的半径
所构成的直角三角形来解:
过两圆
交点的圆(公共弦)系为
,当
时,方程
为两圆公共弦所在直线方程.

 

15.解决直线与圆的关系问题时,要充分发挥圆的平面几何性质的作用(如半径、半弦长、弦心距构成直角三角形,切线长定理、割线定理、弦切角定理等等)。

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