3、已知直线
的方程为:![]()
(1)求证:不论
取何值,直线
恒过定点;
(2)记(1)中的定点为
,若
(
为原点),求实数
的值.
2、 已知直线
过点
且与
轴分别交于
两点.
(1)若
为
中点,求直线
的方程;(2)若
分
所成的比为
,求
的方程.
练习11.1(3)
补充练习
1、(1)若直线过两点
,则
分别叫做该直线在
轴上的截距.当
时,求直线
的方程;
(2)若过点
的直线
在两坐标轴上截距相等,求直线
的方程.
(二)一般式方程
1、概念引入
由直线的点方向式方程和点法向式方程,我们可以发现,平面直角坐标系中的每一条直线都可以用一个关于
的二元一次方程表示;那么每一个关于
的二元一次方程
(
,
不同时为0)是否都表示一条直线呢?
2、概念形成
直线的一般式方程的定义
直线的点方向式方程和直线的点法向式方程经过整理,成为
的二元一次方程
.
反之,任意二元一次方程![]()
都是直线方程么?回答是肯定的.首先,当
时,方程可化为
,根据直线点法向式方程可知,这是过点
,以
为一个法向量的直线;当
时,方程为
,由于
,方程化为
,表示过点
且垂直于
轴的直线.
所以二元一次方程![]()
是直线的方程,叫做直线的一般式方程.
3、例题解析
例1
中,已知
、
,求
边的中垂线的一般式方程.
解 直线过
中点
,
,则其点法向式方程为
,整理为一般式方程
.
[说明]点法向式方程化为一般式方程.
例2(1)求过点
且平行于直线
的直线方程;
(2)求过点
且垂直于直线
的直线方程.
解 (1)解一:
,又直线过点
,故直线的方程为
化简得
.
解二:
又直线过点
,故直线的点法向式方程为
化简得
.
解三:设与
平行的直线方程为
,又直线过点
故
,
,所以直线的方程是
.
(2)解一:
的法向量
为所求直线的方向向量,又直线过点
,故直线的方程为
化简得
.
解二:设与
垂直的直线方程为
,又直线过点
故
,
,所以直线的方程是
.
[说明]一般地,与直线
平行的直线可设为
;而与直线
垂直的直线可设为
.
例3能否把直线方程
化为点方向式方程?点法向式方程?若能,它的点方向式方程和点法向式纺方程是否唯一?并观察x、y的系数与方向向量和法向量有什么联系?
解:
、
、
、
……
、4(x+4)+6(y-1)=0……
能够化成点方向式的形式,并且有无数个!
所有的方向向量之间存在:一个非零实数
,使得
;
易得点法向式方程也是不唯一的,并且有无数个!
所有的法向量之间存在:一个非零实数
,使得![]()
变式:直线
的方向向量可以表示为![]()
直线
的法向量可以表示为![]()
[说明]注意直线的一般式方程和点方向式方程与点法向式方程的联系.
(一)点法向式方程
1、概念引入
从上一堂课的教学中,我们知道,在平面上过一已知点
,且与某一方向平行的直线
是惟一确定的.同样在平面上过一已知点
,且与某一方向垂直的直线
也是惟一确定的.
2、概念形成
直线的点法向式方程
在平面上过一已知点
,且与某一方向垂直的直线
是惟一确定的.建立直角坐标平面,设
的坐标是
,方向用非零向量
表示.
直线的点法向式方程的推导
设直线
上任意一点
的坐标为
,由直线垂直于非零向量
,故
.根据
的充要条件知
,即:
①;反之,若
为方程⑤的任意一解,即
,记
为坐标的点为
,可知
,即
在直线
上.综上,根据直线方程的定义知,方程⑤是直线
的方程,直线
是方程①的直线.
我们把方程
叫做直线
的点法向式方程,非零向量
叫做直线
的法向量.
3、概念深化
从上面的推导看,法向量
是不唯一的,与直线垂直的非零向量都可以作为法向量.
若直线的一个方向向量是
,则它的一个法向量是
.
4、例题解析
例1 已知点
,求
的垂直平分线
的点法向式方程.
解 由中点公式,可以得到
的中点坐标为
,
是直线
的法向量,
所以,
的垂直平分线
的点法向式方程.
[说明]关键在于找点和法向量!
例2已知点
和点
是三角形的三个顶点,求
(1)
边所在直线方程;
(2)
边上的高
所在直线方程.
解(1)因为
边所在直线的一个方向向量
=(7,5),且该直线经过点
,所以
边所在直线的点方向式方程为
![]()
(2)因为
边上的高
所在的直线的一个法向量为
=(7,5),且该直线经过点
,所以高
所在直线的点法向式方程为
![]()
![]()
5、巩固练习
练习11.1(2)
直线的点法向式方程以及一般式方程;
在理解直线方程的意义,掌握直线的点方向式方程的基础上,进一步探究点法向式方程以及一般式方程;学会分类讨论、数形结合等数学思想,形成探究能力.
本节的重点是直线的点法向式方程以及一般式方程的推导及应用.在上一堂课的基础上,通过向量垂直的充要条件(对应坐标的关系式)推导出直线的点法向式方程.引导同学发现直线的点方向式方程、点法向式方程都可以整理成关于
的一次方程
(
不全为零)的形式.
本节的难点是通过对直线与二元一次方程关系的分析,初步认识曲线与方程的关系并体会解析几何的基本思想!从而培养学生用坐标法对平面直线(和以后的圆锥曲线)的研究能力.
13.(1)CaCl2溶液和NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀。为表示这个反应写出了下列两个反应方程式:
CaCl2 + NaHCO3 == CaCO3↓+ NaCl + HCl
CaCl2 + 2 NaHCO3 == CaCO3↓+ 2 NaCl + CO 2↑+ H2O
你认为哪一个反应的化学方程式不合理,并简述理由。
(2)已知难溶的物质在一定条件下可转化成更难溶的物质。将白色Mg(OH)2加到FeCl3溶液中有红棕色沉淀生成。请写出反应的化学方程式并简述理由。14.小海、小林、小明三同学一起测定双氧水溶液中溶质的质量分数。
查阅资料:2H2O22H2O+O2↑;常温下氧气密度为1.42g/L。
设计原理:将一定质量的双氧水样品与二氧化锰混合,测定反应产生的氧气的质量,计算出H2O2的质量,继而得双氧水溶液中溶质的质量分数。
过程方法:(1)小海首先设计(如左图):向装有样品溶液(20 g)的锥形瓶(75 g)中投入0.5g二氧化锰,待双氧水反应完毕后测得锥形瓶和反应后混合物的总质量为95.1 g,则产生氧气的质量是 g,双氧水溶液中溶质的质量分数为 。
(2)小林对小海的设计提出质疑后,设计如中图的方案(只在上述方案中的锥形瓶上加一干燥管),请你说明小林质疑的理由是
。
(3)小明通过思考后,觉得他们的方案误差都较大,于是小明设计如右图的方案(试剂用量不变)。请你说明小明认为他们误差较大的原因:
。如果要满足小明的要求,该实验需用 mL的量筒。
12.研究性学习小组选择从空气中制取氮气作为研究课题,以下是他们设计的实验方案:
|
|||
(1)除去二氧化碳和水蒸气:右图A装置中发生反应的化学方程式是________,
B装置中浓硫酸的作用是_______________。
![]()
(2)除去氧气:他们分别收集一瓶气体用右下图装置进行除去氧气的燃烧实验,其中甲同学选用红磷,乙同学选用木炭。你认为:选用____________ (填“红磷”或“木炭”)的方法不科学,
原因是__________________________________________。
(3)分析误差:此法得到的氮气密度(标准状况下)经科学测定,与氮气的实际密度有误差,请你分析出现误差的可能原因(只写两种,不考虑计算误差):①_____________________ ;② __________________。
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