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高中数学解析几何方法(四)直线方程的设法

更新时间:作者:小小条

在解析几何问题中,联立直线方程和圆锥曲线方程是常规操作,也是解决此类问题必须掌握的看家本领。


高中数学解析几何方法(四)直线方程的设法


尽管同学们在初中的时候已经学*了一次函数,掌握了直线的斜截式方程y=kx+b,但到了高中,随着知识面的拓宽,我们可以从不同的角度,以更多的形式去表达直线方程。



比如:点斜式、点方向式、点法向式、一般式、两点式、截距式。



而传统的斜截式方程也有左右倒置x,y后的新形式:x=my+t,随之产生了新的理解。



然而,正所谓“乱花渐欲迷人眼”,学的多了,反而容易让学生迷失,真到运用的时候,不能选择最适合的直线方程去求解。



所以怎么合理地去设一个直线方程是非常重要的。




May the force be with your math !



<1> 直线方程的七种表达形式






<2> 直线的两个重要概念:

倾斜角与斜率






<3> 例题






分析:该题的第三问中,首先判断出两条直线不可能平行或者垂直于坐标轴,所以斜率必然存在且肯定不为0,又因为两条直线是互为垂直,利用这一重要条件分别设两直线斜率为k和-1/k,直线又过(t,0)点,故可以用点斜式来设出两条直线方程。





分析:本题中的第二问中,因为直线穿过圆,要求出弦长,这里是利用圆里面的弦长公式,主要的麻烦是要算出圆心到直线的距离,但是直线又无任何特征,也没说恒过定点,所以只能采用斜截式方程来设,然后利用数量积为0的等式关系算出斜率k与截距b之间的关系,形成本题的突破口。





本题是一个非常经典的案例,在解析几何系列第一篇文章中也有引用。



本题的后两问中如果把直线设为x=my+t这种形式后计算起来相比传统的斜截式方程更方便。



但是怎么想起来这么做的呢?其实题中已经给了暗示,有句话说直线l与x轴不重合,如果我们设成y=kx+b也行,但要分类讨论斜率k不存在的情况,而x=my+t在此处则不需要讨论m不存在的情况,因为m代表的是斜率的倒数。



值得注意的是,如果直线与x轴平行或者重合,则m不存在,也需要去单独讨论。



另外第三问中三角形面积计算表达式也是一个关于y的代数式,直线设成x=my+t后可以很方便地代入椭圆方程进行消元处理。



<4> 熟练掌握每种形式



高中数学中直线方程的表达,即便不考虑参数方程和极坐标系下的直线表达,也有7种常见形式,正好体现了解析几何这个大板块的特点:概念多,方法多,计算多。



要想学好直线方程并最终在压轴大题中灵活运用,还是得夯实基础,先理解清楚概念,再多做多思,勤学苦练,这样才有可能做到熟能生巧。

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