直線,
要精確的描述直線,先要用數(shù)量表示點,這些點同時滿足的方程,就是直線的方程。
那今天我們把直線放在直角坐標(biāo)系里。
你首先觀察到這條直線,它是斜著的。
于是我們先想辦法描述直線的傾斜程度。
就用那個角吧,傾斜角,直線向上的方向與x軸正方向的夾角。記作α。
只知道直線的傾斜角,能得到一整排平行直線,如果再確定直線上一個點,就能唯一的確定這條直線了。
好,下面我們開始給這條直線寫方程。
直線上任意點M(x,y)滿足的條件,整理成方程,也就是直線MM0的方程。
把幾何關(guān)系集中到直角△MM0N中,
那肯定要用到三角函數(shù)來表示x和y的數(shù)量關(guān)系了。
1.
一種思路是,就現(xiàn)在的圖像而言,斜邊帶著根號,索性用兩直角邊之比,也就是傾斜角的正切值,
給tanα起一個新名字,叫做直線的斜率k,此時直線的方程有:
y-y0=k(x-x0)
但這里有一個巨大的問題,就是正切函數(shù)自帶定義域:
當(dāng)傾斜角是90°的時候,正切值無意義,
此時直線垂直于x軸,斜率不存在。
這就給很多問題帶來了麻煩:
你每次設(shè)直線斜率之前,都要考慮k不存在的情況。
(2018年全國III)
在平面直角坐標(biāo)系xOy中,圓O的方程是x2+y2=1,過點(0,-√2 )且傾斜角為α的直線l與圓O交于A、B兩點,求α的取值范圍。
解:
2.
可見用傾斜角的正切值(斜率)表示傾斜程度挺討厭的,總是要考慮傾斜角是不是90°,那還回到我們直線的上任意點M的坐標(biāo)上。
正切不好用,我就用正弦和余弦,那就要用到斜邊,
用x和y表示斜邊太麻煩,我干脆直接設(shè)斜邊!
設(shè)斜邊MM0=t,則有
細(xì)想會出現(xiàn)一個問題,如果t只表示長度,那直線上與M0點距離為t的點M有對稱的兩個,那我們優(yōu)化一下這種做法,給t賦一個方向:
規(guī)定M在直線向上的方向,則t>0;
M在直線向下的方向,則t<0;
特別地,當(dāng)M與M0重合,則t=0.
將上圖優(yōu)化一下:
整理得
至此,我們就能用一個參數(shù)t,表示直線上任意點M的橫縱坐標(biāo),不用去找x和y之間的關(guān)系了。
(2018年全國III)
在平面直角坐標(biāo)系xOy中,圓O的方程是x2+y2=1,過點(0,-√2 )且傾斜角為α的直線l與圓O交于A、B兩點,求α的取值范圍。
解:
由于直線l與圓O交于兩點,則聯(lián)立直線與圓的方程可得兩解。
設(shè)直線l的參數(shù)方程為:
明顯簡單多了。
所以你看,參數(shù)方程的好處是什么呢,
避免考慮正切的定義域,也就是斜率不存在的情況。
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