(云南省宣威市第七中学 655400)
数学中最基础和最常用方程,高中数学的许多知识都构建在其上,所以该知识点与其他知识点的融合是最紧密的,考查也是最多最广的。因为其基础性和易融性,所以考查的形式与方法与也多式多样, 常见的如直接法,公式法等等。
一、解题方法指导
1直接写出直线方程
2利用公式求直线方程
3通过直线系求直线方程
4结合向量知识求直线方程
5借助相关点求直线方程——轨迹法
6利用参数求直线方程
7通过分析结构求直线方程
二、范例剖析
1、直接法
例1. 直线在轴上的截距为3,且倾斜角的正弦值为,求直线的方程。
解: ∵sina=,∵cosa=±■
∴直线的斜率k=±■
故所求直线的方程为y=±■x+3
即4x-3y+9=0或4x+3y-9=0
评注:由题意直接选择直线方程五种形式中的任何一个,写出形式适当的方程即为直接法。同时,求解本例时不要混淆概念,倾斜角应在[0,π]内,从而有两个解。
2、公式法
例2. 过点P(2,1)作直线交轴、轴正方向于A、B,求使的面积最小时的直线的方程。
解:设所求直线方程为■+■=1,则由直线过点P(2,1),得
■+■=1(a>0,b>0)
即b=■,由b>0,得a>2
所以S△AOB=■ab=■a·■
=■=■·■
=■(a+2+■)
=■[(a-2)+■+4]
≥■[2]=4
当且仅当a-2=■,即a=4,b=2时,S△AOB取得最小值为4
此时所求直线方程为■+■=1,即x+2y-4=0
评注:由题意直接选择直线方程五种形式中最恰当的一种形式来假设方程,再求解方程,称为公式法。这里选择了截距式方程。
3、直线系法
直线系的定义:具有某种共同性质的直线的集合,叫做直线系.它的方程叫做直线系方程
例3. 求过l1:2x-3y+2=0与l2:3x-4y-2=0的交点且与直线4x+y-4=0平行的直线方程。
解:设l1与l2交点的直线方程为
(2x-3y+2)+λ(3x-4y-2)=0
即(2+3λ)x+(-3-4λ)y+2-2λ=0
因为所求直线与4x+y-4=0平行
所以■=■,解得λ=-■
将λ=-■代入(*),得
所求直线方程为4x+y-66=0
4、向量法
例4. 求与直线l1:3x-4y-7=0,l2:12x-5y+6=0夹角相等,且过点(4,5)的直线的方程。
解:设所求直线l的方程为y-5=k(x-4)
即kx-y-4k+5=0
其方向向量为v=(1,k)
又直线l1与l2的方向向量分别为a=(4,3)与b=(5,12)
由已知条件及向量内积公式,得
■=■
即■=■
解得k=■或-■
故所求直线l方程为9x-7y-1=0或7x+9y-73=0
评注:利用cosθ=■
5、相关点法
利用相关点法求直线的方程实质上是轨迹法。
例5. 求直线l:x-y-2=0关于直线l:3x-y+3=0的对称直线方程。
解:设所求的对称直线上任意一点坐标为(x,y)关于直线的对称点为(x0,y0),则 解得
因为(x0,y0)在直线x-y-2=0上
所以x0-y0-2=0
(-■x+■y-■)-(■x+■y+■)-2=0
即7x+y+22=0
6、参数法
例6. 过点P(3,0)作一直线,使它夹在两直线l1:2x-y-2=0和l2:x+y+3=0之间的线段AB恰被P点平分,求此直线方程。
解:设所求直线分别与l1、l2交于A、B
因为A在l1直线上
故可设A(t,2t-2)
又P(3,0)为AB的中点
由中点坐标公式,得B(6-t,2-2t)
由B在l2上,得(6-t)+(2-2t)+3=0
解得t=■,即A(■,■)
由两点式得所求直线方程为8x-y-24=0
7、结构分析法
例7. 若两条直线l1:a1x+b1y=3,l2:a2x+b2y=3相交于点P(1,2),试求经过点A(a1,b1)与B(a2,b2)的直线方程。
解:将l1与l2的交点P(1,2)代入l1与l2的方程,
得a1+2b1=3,a2+2b2=3
根据以上两式的结构特点易知:
点A(a1,b1)与B(a2,b2)的坐标都适合方程x+2y=3
故经过点A、B的直线的方程为x+2y=3.