典型例题
例1.求直线的倾斜角和斜率
⑴直线l的倾斜角α的正弦值是1/2;
⑵直线l的方向向量.
分析:⑴由已知条件求出直线的倾斜角α,再来求直线的斜率.注意到α∈[0,π),而sinα=1/2,因此求角时,要分α为锐角与钝角来求.
⑵抓住直线P1P2的方向向量的坐标是(x2-x1,y2-y1),依据P1(x1,y1),P2(x2,y2)与过这两点的直线的斜率的关系来求.
解:⑴∵α∈[0,π),又sinα=1/2
∴α为锐角时,α=π/6;α为钝角时,α=5π/6.
当α=π/6时,斜率k=tanπ/6=;
当α=5π/6时,斜率k=tan5π/6=-.
变形题训练:①直线l的倾斜角α的正弦值是3/5,则倾斜角与斜率又是什么?
解:∵α∈[0,π),又sinα=3/5
∴α为锐角时,α=arcsin3/5;α为钝角时,α=π-arcsin3/5.
当α=arcsin3/5时,斜率k=tanα=3/4
当α=π-arcsin3/4,斜率k=tanα=-3/4.
②直线l的斜率是3/4,直线l1的倾斜角是直线l倾斜角的两倍,则直线l1倾斜角与斜率又是什么?
解:设直线l的倾斜角是α,直线l1的倾斜角是θ,则θ=2α
由题意知tanα=3/4,∴tanθ=tan2α=2tanα/(1-tan2α)=24/7
∴直线l1倾斜角是arctan24/7,斜率是24/7.
⑵∵直线l的方向向量
∴直线l的斜率,故倾斜角α=5π/6.
例2.试证:三点A(-2,3)、B(7,6)、C(4,5)在同一直线上.
分析:当直线的斜率存在时,A、B、C三点共线
解:∵三点A(-2,3)、B(7,6)、C(4,5)
∴
∴A、B、C三点共线.
变形题训练:若三点A(-2,3)、B(7,a)、C(4,5)在同一直线上,则a=_________.
分析:(a―3)/[7―(―2)]=(5―3)/[4―(―2)],∴a=6
例3.直线l的倾斜角α满足sinα+cosα=1/5,则l的斜率为( )
A.4/3 B.3/4 C.-4/3或-3/4 D.-4/3
解:∵sinα+cosα=1/5∴1+2sinαcosα=1/25
即2sinαcosα=-24/25
又α∈[0,π)∴α为钝角
又(sinα-cosα)2=1-2sinαcosα=49/25
∴sinα-cosα=7/5∴sinα=4/5,cosα=-3/5
∴直线l的斜率k=tanα=sinα/cosα=-4/3.
例4.求经过两点P1(2,1)和P2(m,2)(m∈R)的直线l的斜率,并且求出l的倾斜角α及其取值范围.
解:(1)当m=2时,x1=x2=2
∴直线l垂直于x轴,因此直线的斜率不存在,倾斜角α=.
(2)当m≠2时,直线l的斜率k=
当m>2时,k>0
∴α=arctan,α∈(0, ).
当m<2时,k<0
∴α=π+arctan,α∈(,π).
点拨:利用斜率公式时,应注意公式的应用范围,当斜率k≥0时,直线的倾斜角为arctank;当k<0时,直线的倾斜角为π+arctank.
例5.求证:A(1,-1)、B(-2,-7)、C(0,-3)三点共线.
证法一:∵A(1,-1)、B(-2,-7)、C(0,-3)
∴,
∴kAB=kAC
∴直线AB与直线AC倾角相同且过同一点A.
∴直线AB与直线AC为同一条直线.
故A、B、C三点共线.
证法二:∵A(1,-1)、B(-2,-7)、C(0,-3)
∴
∴
∵与共线且起点都为A.
故A、B、C三点共线.
点拨:解法一是利用了直线上任意两个不同的点所确定的斜率都应相等这一思想方法.解法二利用了共线向量定理,此法较简单,此题还有其他证法,如利用两点间的距离公式、定比分点坐标公式等.
例6.已知两点A(-1,-5)、B(3,-2),直线l的倾斜角是直线AB倾斜角的一半,求直线l的斜率.
解:设直线l的倾斜角α,则由题得直线AB的倾斜角为2α.
∵tan2α=kAB=,
∴.即3tan2α+8tanα-3=0,
解得tanα=或tanα=-3.
∵tan2α=>0,∴0°<2α<90°,0°<α<45°,∴tanα=.
因此,直线l的斜率是.
点拨:由2α的正切值确定α的范围及由α的范围求α的正切值是本例解法中易忽略的地方.
习题精选
练习一、选择题
1.过(0,5)和(1,2)两点的直线的倾斜角是( )
A.π-arctan3 B.π+arctan3 C.arctan(-3) D.
2.若直线l的倾斜角θ满足,则θ的取值范围是( )
A.(k∈Z) B.或
C.或 D.或 3.已知直线的倾斜角为θ,且cotθ=α(α<0)则θ为( )
A.arctanα B. C. D.
4.k是直线l的斜率,θ是直线l的倾斜角,若30°≤θ<120°,则k的取值范围是( )
A. B. C.或 D.
5.已知直线过点A(2,-1)和B(3,2),直线的倾斜角是直线倾斜角的2倍,则直线的斜率是( )
A.-6 B. C. D.
6.函数y=f(x)与其反函数的对称轴绕原点按逆时针旋转90°得直线,则直线到直线的斜率k的变化范围是( )
A. B.[1,+∞) C.(-∞,-1) D.(-∞,-1)∪[1,+∞]
练习二、填空题
7.若直线l的斜率k=sinθ,其倾斜角的取值范围是___________.
8.已知三点A(1,-1),B(4,P),C(P,0)共线,则P的值为_________.
练习三、解答题
9.设直线l的斜率为k,在下列情形中,求l的倾斜角:
(1); (2)k=-cotα,
10.直线l上有两点M(a,a+2),N(2,2a-1),求l的倾斜角θ.
11.两个定点、和一个动点P(x,y),若P与、三点共线,那么x、y应满足什么关系?
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