高中数学解析几何知识点大总结第一部分:直线一、直线的倾斜角与斜率1.倾斜角α(1)定义:直线l 向上的方向与x 轴正向所成的角叫做直线的倾斜角。
(2)范围:︒<≤︒1800α2.斜率:直线倾斜角α的正切值叫做这条直线的斜率.αtan =k(1).倾斜角为︒90的直线没有斜率。
(2).每一条直线都有唯一的倾斜角,但并不是每一条直线都存在斜率(直线垂直于x 轴时,其斜率不存在),这就决定了我们在研究直线的有关问题时,应考虑到斜率的存在与不存在这两种情况,否则会产生漏解。
(3)设经过),(11y x A 和),(22y x B 两点的直线的斜率为k , 则当21x x ≠时,2121tan x x y y k --==α;当21x x =时,o90=α;斜率不存在;二、直线的方程1.点斜式:已知直线上一点P (x 0,y 0)及直线的斜率k (倾斜角α)求直线的方程用点斜式:y-y 0=k(x-x 0)注意:当直线斜率不存在时,不能用点斜式表示,此时方程为0x x =;2.斜截式:若已知直线在y 轴上的截距(直线与y 轴焦点的纵坐标)为b ,斜率为k ,则直线方程:b kx y +=;特别地,斜率存在且经过坐标原点的直线方程为:kx y = 注意:正确理解“截距”这一概念,它具有方向性,有正负之分,与“距离”有区别。
3.两点式:若已知直线经过),(11y x 和),(22y x 两点,且(2121,y y x x ≠≠则直线的方程:121121x x x x y y y y --=--;注意:①不能表示与x 轴和y 轴垂直的直线;②当两点式方程写成如下形式0))(())((112112=-----x x y y y y x x 时,方程可以适应在于任何一条直线。
4截距式:若已知直线在x 轴,y 轴上的截距分别是a ,b (0,0≠≠b a )则直线方程:1=+bya x ; 注意:1).截距式方程表不能表示经过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线。
2).横截距与纵截距相等的直线方程可设为x+y=a;横截距与纵截距互为相反数的直线方程可设为x-y=a5一般式:任何一条直线方程均可写成一般式:0=++C By Ax ;(B A ,不同时为零);反之,任何一个二元一次方程都表示一条直线。
注意:①直线方程的特殊形式,都可以化为直线方程的一般式,但一般式不一定都能化为特殊形式,这要看系数C B A ,,是否为0才能确定。
②指出此时直线的方向向量:),(A B -,),(A B -,⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+2222,B A A BA B (单位向量);直线的法向量:),(B A ;(与直线垂直的向量)6(选修4-4)参数式⎩⎨⎧+=+=bt y y atx x 00(t 参数)其中方向向量为),(b a ,单位向量⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++2222,b a bba a ; ab k =;22||||b a t PP o +=; 点21,P P 对应的参数为21,t t ,则222121||||b a t t P P +-=;⎩⎨⎧+=+=ααsin cos 00t y y t x x (t 为参数)其中方向向量为)sin ,(cos αα, t 的几何意义为||o PP ;斜率为αtan ;倾斜角为)0(παα<≤。
设两直线的方程分别为:222111::b x k y l b x k y l +=+=或0:0:22221111=++=++C y B x A l C y B x A l ;当21k k ≠或1221B A B A ≠时它们相交,交点坐标为方程组⎩⎨⎧+=+=2211b x k y b x k y 或⎩⎨⎧=++=++00222111Cy B x A C y B x A解;注意:①对于平行和重合,即它们的方向向量(法向量)平行;如:),(),(2211B A B A λ= 对于垂直,即它们的方向向量(法向量)垂直;如0),(),(2211=⋅B A B A②若两直线的斜率都不存在,则两直线 平行 ;若一条直线的斜率不存在,另一直线的斜率为 0 ,则两直线垂直。
③对于02121=+B B A A 来说,无论直线的斜率存在与否,该式都成立。
因此,此公式使用起来更方便.④斜率相等时,两直线平行(或重合);但两直线平行(或重合)时,斜率不一定相等,因为斜率有可能不存在。
四、两直线的交角(1)1l 到2l 的角:把直线1l 依逆时针方向旋转到与2l 重合时所转的角;它是有向角,其范围是πθ<≤0;注意:①1l 到2l 的角与2l 到1l 的角是不一样的;②旋转的方向是逆时针方向;③绕“定点”是指两直线的交点。
(2)直线1l 与2l 的夹角:是指由1l 与2l 相交所成的四个角的最小角(或不大于直角的角),它的取值范围是20πθ<≤;(3)设两直线方程分别为:222111::b x k y l b x k y l +=+=或0:0:22221111=++=++C y B x A l C y B x A l ①若θ为1l 到2l 的角,12121tan k k k k +-=θ或21211221tan B B A A B A B A +-=θ;②若θ为1l 和2l 的夹角,则12121tan k k k k +-=θ或21211221tan B B A A B A B A +-=θ;③当0121=+k k 或02121=+B B A A o注意:①上述与k 有关的公式中,其前提是两直线斜率都存在,而且两直线互不垂直;当有一条直线斜率不存在时,用数形结合法处理。
②直线1l 到2l 的角θ与1l 和2l 的夹角α:)2(πθθα≤=或)2(πθθπα>-=;五、点到直线的距离公式:1.点),(00y x P 到直线0:=++C By Ax l 的距离为:2200||BA C By Ax d +++=;2.两平行线0:11=++C By Ax l ,0:22=++C By Ax l 的距离为:2221||BA C C d +-=;六、直线系:(1)设直线0:1111=++C y B x A l ,0:2222=++C y B x A l ,经过21,l l 的交点的直线方程为0)(222111=+++++C y B x A C y B x A λ(除去2l );如:①011=--⇒+=kx y kx y ,即也就是过01=-y 与0=x 的交点)1,0(除去0=x 的直线方程。
②直线5)12()1(:-=-+-m y m x m l 恒过一个定点 。
注意:推广到过曲线0),(1=y x f 与0),(2=y x f 的交点的方程为:0)()(21=+x f x f λ; (2)与0:=++C By Ax l 平行的直线为01=++C By Ax ; (3)与0:=++C By Ax l 垂直的直线为01=+-C Ay Bx ; 七、对称问题: (1)中心对称:①点关于点的对称:该点是两个对称点的中点,用中点坐标公式求解,点),(b a A 关于),(d c C 的对称点)2,2(b d a c --②直线关于点的对称:Ⅰ、在已知直线上取两点,利用中点公式求出它们关于已知点对称的两点的坐标,再由两点式求出直线方程; Ⅱ、求出一个对称点,在利用21//l l 由点斜式得出直线方程; Ⅲ、利用点到直线的距离相等。
求出直线方程。
如:求与已知直线0632:1=-+y x l 关于点)1,1(-P 对称的直线2l 的方程。
(2)轴对称:①点关于直线对称:Ⅰ、点与对称点的中点在已知直线上,点与对称点连线斜率是已知直线斜率的负倒数。
Ⅱ、求出过该点与已知直线垂直的直线方程,然后解方程组求出直线的交点,在利用中点坐标公式求解。
如:求点)5,3(-A 关于直线0443:=+-y x l 对称的坐标。
②直线关于直线对称:(设b a ,关于l 对称)Ⅰ、若b a ,相交,则a 到l 的角等于b 到l 的角;若l a //,则l b //,且b a ,与l 的距离相等。
Ⅱ、求出a 上两个点B A ,关于l 的对称点,在由两点式求出直线的方程。
Ⅲ、设),(y x P 为所求直线直线上的任意一点,则P 关于l 的对称点'P 的坐标适合a的方程。
如:求直线042:=-+y x a 关于0143:=-+y x l 对称的直线b 的方程。
八、简单的线性规划:(1)设点),(00y x P 和直线0:=++C By Ax l ,①若点P 在直线l 上,则000=++C By Ax ;②若点P 在直线l 的上方,则0)(00>++C By Ax B ;③若点P 在直线l 的下方,则0)(00<++C By Ax B ; (2)二元一次不等式表示平面区域:对于任意的二元一次不等式)0(0<>++C By Ax ,①当0>B 时,则0>++C By Ax 表示直线:=++C By Ax 上方的区域;0<++C By Ax 表示直线:=++C By Ax 下方的区域;②当0<B 时,则0>++C By Ax 表示直线:=++C By Ax 下方的区域;0<++C By Ax注意:通常情况下将原点)0,0(代入直线C By Ax ++中,根据0>或0<来表示二元一次不等式表示平面区域。
(3)线性规划:求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。
满足线性约束条件的解),(y x 叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。
生产实际中有许多问题都可以归结为线性规划问题。
注意:①当0>B 时,将直线0=+By Ax 向上平移,则By Ax z +=的值越来越大; 直线0=+By Ax 向下平移,则By Ax z +=的值越来越小;②当0<B 时,将直线0=+By Ax 向上平移,则By Ax z +=的值越来越小; 直线0=+By Ax 向下平移,则By Ax z +=的值越来越大;如:在如图所示的坐标平面的可行域内(阴影部分且包括周界),目标函数ay x z +=取得最小值的最优解有无数个,则a 为 ; 第二部分:圆与方程2.1圆的标准方程:222)()(r b y a x =-+-圆心),(b a C ,半径r 特例:圆心在坐标原点,半径为r 的圆的方程是:222r y x =+. 2.2点与圆的位置关系:1. 设点到圆心的距离为d ,圆半径为r : (1)点在圆上 d=r ;(2)点在圆外 d >r ;(3)点在圆内 d <r .2.给定点),(00y x M 及圆222)()(:r b y a x C =-+-.①M 在圆C 22020)()(r b y a x <-+-⇔ ②M 在圆C 上22020)()r b y a x =-+-⇔( ③M 在圆C 外22020)()(r b y a x >-+-⇔ 2.3 圆的一般方程:022=++++F Ey Dx y x .当0422>-+F E D 时,方程表示一个圆,其中圆心⎪⎭⎫⎝⎛--2,2E D C ,半径2422FE D r -+=.当0422=-+F E D 时,方程表示一个点⎪⎭⎫⎝⎛--2,2E D . 当0422<-+F E D 时,方程无图形(称虚圆).注:(1)方程022=+++++F Ey Dx Cy Bxy Ax 表示圆的充要条件是:0=B 且0≠=C A 且0422>-+AF E D .圆的直径系方程:已知AB 是圆的直径0))(())((),(),(21212211=--+--⇒y y y y x x x x y x B y x A2.4 直线与圆的位置关系: 直线0=++C By Ax 与圆222)()(r b y a x =-+-的位置关系有三种,d 是圆心到直线的距离,(22BA C Bb Aa d +++=(1)<∆⇔⇔>相离r d ;(2)=∆⇔⇔=相切r d ;(3)0>∆⇔⇔<相交r d 。