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专题10 直线的倾斜角与斜率-【暑假衔接讲义】2025年新高二数学暑假提升精品讲义(含答案)(人教A版2019选择性必修第一册)
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知识点01:直线的倾斜角
1、倾斜角的定义:当直线与轴相交时,我们把轴称为基准,轴的正向与向上的方向之间所产生的角叫做直线的倾斜角.
2、倾斜角的范围
当直线与轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0°.因此,直线的倾斜角的取值范围为,具体如下:
知识点02:直线的斜率
1、斜率的定义:我们把一条直线的倾斜角()的正切值叫做这条直线的斜率,常用小写字母表示,即.
2、倾斜角与斜率的关系
3、倾斜角与斜率的区别和联系
(1)每条直线都有唯一的倾斜角,但不是所有的直线都有斜率,倾斜角为90°的直线没有斜率;
(2)不同的倾斜角对应不同的斜率,当倾斜角不是90°时,倾斜角的正切值是斜率,此时斜率和倾斜角可以互相转化.因此,确定一条不垂直于轴的直线,只要知道直线上的一个点和直线的斜率即可.
知识点03:过两点的直线的斜率公式
1、斜率公式:经过两点、的直线的斜率公式为.
2、对斜率公式的理解
(1)当时,直线与轴垂直,直线的倾斜角为90°,斜率不存在,此时公式不适用.因此,在研究直线的斜率问题时,一定要注意斜率的存在与不存在两种情况.
(2)直线的斜率公式中的值与,两点都在该直线上的位置无关,即在直线上任取不同的两点,其斜率均不变.
(3)斜率公式与两点坐标的顺序无关,即两纵坐标和两横坐标在公式中的顺序可以同时调换,也就是说,如果分子式,分母必须是;如果分子是,分母必须是,即.
3、直线的斜率与方向向量的关系
我们知道直线上的向量以及与它平行的向量都是直线的方向向量,直线的方向向量的坐标为.当直线与轴不垂直时,此时向量也是直线的方向向量,且它的坐标,即,其中是直线的斜率.因此,若直线的斜率为,它的一个方向向量的坐标为,则斜率为.
【题型01:直线的倾斜角定义理解】
一、单选题
1.(23-24高二上·江苏·开学考试)已知点,,若过的直线与线段相交,则直线斜率k的取值范围为( )
A.B.C.或D.
【答案】D
【分析】根据题意,求出直线,的斜率,结合图象可得答案.
【详解】根据题意,,,,
则,,
结合图象可得直线的斜率k的取值范围是.
故选:D.
2.(24-25高二下·湖南岳阳·开学考试)经过点作直线l,若直线l与连接,两点的线段总有公共点,求直线l的斜率k的取值范围是( )
A.B.C.,-1))D.[1,+
【答案】A
【分析】先求得,再利用数形结合法求解.
【详解】,
如图所示:
由图知:若直线l与连接,两点的线段总有公共点,
则直线l的斜率k的取值范围是,
故选:A
3.(24-25高二上·河北·月考)已知点,点,直线过点且与线段相交,则直线的斜率的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】根据两点斜率公式,即可结合图形,结合斜率与倾斜角的关系求解.
【详解】由于,
结合图形关系可知:要使直线过点且与线段相交,
则直线的斜率或,
故选:B
4.(24-25高二上·重庆巫溪·期中)已知两点,,过点的直线与线段AB(含端点)有交点,则直线的倾斜角的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】分别求出点与线段端点所成直线的斜率,即可得直线的斜率范围,再由倾斜角与斜率关系求倾斜角范围即可求解.
【详解】如图:
因为,,所以.
设直线的倾斜角为,则,且.
所以.
故选:C
【题型02:直线斜率的定义】
一、单选题
1.(24-25高二上·广东汕头·期末)在平面直角坐标系中,直线的斜率为( )
A.0B.1C.90D.不存在
【答案】D
【分析】根据给定直线的特征确定其斜率情况.
【详解】直线垂直于垂直,所以直线的斜率不存在.
故选:D
2.(24-25高二下·云南文山·月考)已知直线的斜率为,则直线的倾斜角为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】由倾斜角与斜率关系即可求解.
【详解】设倾斜角为,,则,解得,故倾斜角为,
故选:A.
3.(24-25高二上·辽宁鞍山·期中)经过两点的直线的斜率为( )
A.2B.C.D.
【答案】B
【分析】代入斜率公式求解即可
【详解】经过两点的直线的斜率为,
故选:B
4.(24-25高二上·福建福州·月考)若经过两点、的直线的倾斜角为,则等于( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据倾斜角与斜率的关系可求斜率,再结合两点斜率公式列方程求.
【详解】因为经过两点,的直线的倾斜角为,
所以直线的斜率
所以,解得.
故选:D.
5.(24-25高二上·山东·期中)过两点的直线的倾斜角为,则( )
A.B.C.或D.2
【答案】A
【分析】根据题意,由直线斜率的计算公式代入计算,然后检验,即可得到结果.
【详解】由题意可得,,化简可得,
解得或,
当时,,两点重合,故舍去.
所以.
故选:A
6.(23-24高二上·四川绵阳·月考)已知直线经过点两点.直线的倾斜角是直线的倾斜角的2倍,则直线的斜率为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据两点求解斜率,即可根据二倍角公式求解.
【详解】由得,设的倾斜角为,
所以,
故,
故直线的斜率为,
故选:A
7.(24-25高二下·安徽淮北·开学考试)斜拉桥是桥梁建筑的一种形式,在桥梁平面上有多根拉索,所有拉索的合力方向与中央索塔一致如图,一座斜拉桥共有对拉索,在索塔两侧对称排列,已知拉索上端相邻两个锚的间距均为,拉索下端相邻两个锚的间距、均为,最短拉索满足,,若建立如图所示的平面直角坐标系,则最长拉索所在直线的斜率为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据已知条件,结合直线的斜率公式,计算即可得答案.
【详解】依题意,,
,则点,,
所以拉索所在直线的斜率.
故选:D
【题型03:直线斜率与直线的方向向量】
一、单选题
1.(24-25高二上·宁夏吴忠·期中)已知直线的倾斜角为,方向向量.则( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据直线的倾斜角可得直线斜率,再根据方向向量可得直线斜率,即可求解.
【详解】直线的倾斜角为,所以,
方向向量,则,.
故选:A.
2.(24-25高二下·云南昆明·月考)经过两点的直线的方向向量为,则a的值为( )
A.B.0C.1D.2
【答案】A
【分析】根据给定条件,利用方向向量的定义列式求解.
【详解】由点,,得,由直线的方向向量为,
得,因此,所以.
故选:A
3.(24-25高二上·重庆·期中)已知点,,若是直线l的方向向量,则直线l的倾斜角为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据两点坐标得到向量坐标,即可求得该直线的倾斜角.
【详解】已知点,,则,
斜率,又直线l的倾斜角,
则直线l的倾斜角.
故选:A.
二、多选题
4.(24-25高二上·北京顺义·期中)直线的一个方向向量( )
A.B.
C.D.
【答案】CD
【分析】若直线斜率为,则为直线的一个方向向量,同时与向量平行的非零向量都是直线的方向向量,由此可确定选项.
【详解】由直线方程可得直线斜率,故直线的一个方向向量为.
由向量与向量平行,可知也是直线的方向向量.
故选:CD.
5.(23-24高二上·广东深圳·期中)已知直线的倾斜角为,则的方向向量可能为( )
A.B.
C.D.
【答案】AC
【分析】根据直线的倾斜角与斜率的关系求解.
【详解】由题意得的斜率为,
对A,对应的斜率为,A正确;
对B,对应的斜率为,B错误;
对C,对应的斜率为,C正确;
对D,对应的斜率为,D错误;
故选:AC.
【题型04:直线的斜率与倾斜角间的变化关系】
一、单选题
1.(24-25高二上·全国·课后作业)下列说法正确的是( )
①直线的倾斜角的取值范围是;
②平面直角坐标系中的任意一条直线都有倾斜角,但不一定有斜率;
③直线的倾斜角越大,其斜率就越大.
A.①B.②③C.①③D.①②
【答案】D
【分析】根据直线倾斜角与斜率之间的关系逐项分析判断即可.
【详解】对于①,直线的倾斜角的范围为,①正确;
对于②,平面内所有直线都有倾斜角,当倾斜角为时没有斜率,②正确;
对于③,倾斜角为锐角时斜率为正,倾斜角为钝角时斜率为负,③错误.
故选:D.
2.(24-25高二上·天津红桥·月考)如图中的直线,,的斜率分别为,,,则( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据图象结合斜率及倾斜角的关系分别判断即可.
【详解】设直线,的倾斜角为,由图可知,所以,即,,所以.
故选:D
3.(24-25高二上·河北张家口·期中)如图,直线,,,的斜率分别为,,,,则( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】由图可知直线的倾斜角为钝角,斜率为负,直线的倾斜角为锐角,斜率为正,以及根据倾斜角的大小判断斜率的大小可得答案.
【详解】直线的倾斜角为钝角,斜率为负,且直线的倾斜角大于直线的倾斜角,
直线的倾斜角为锐角,斜率为正,直线的倾斜角大于直线的倾斜角,
所以.
故选:D.
4.(24-25高二上·福建·期中)已知直线过点,,若的倾斜角的取值范围是,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据斜率公式构建不等式组即可求出的取值范围.
【详解】由题设有即,
故选:B.
5.(23-24高二上·江西九江·月考)已知直线的斜率,则的倾斜角的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】利用斜率的定义得到直线倾斜角的正切值的范围,再利用正切函数的性质即可得解.
【详解】设的倾斜角为,则,且,
如图,由正切函数的性质知.
故选:C.
6.(24-25高二上·河南驻马店·期中)已知直线l的倾斜角满足,则l的斜率k的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据直线斜率与倾斜角的关系,为倾斜角,分别求出倾斜角在和时斜率的值,再根据正切函数在给定区间的单调性确定斜率的取值范围.、
【详解】当时, .
当时,.
因为在上单调递增,在上也单调递增.
当时,;
当时,.
所以的取值范围是.
故选:C.
【题型05:直线与线段有交点问题】
一、单选题
1.(23-24高二上·江苏·开学考试)已知点,,若过的直线与线段相交,则直线斜率k的取值范围为( )
A.B.C.或D.
【答案】D
【分析】根据题意,求出直线,的斜率,结合图象可得答案.
【详解】根据题意,,,,
则,,
结合图象可得直线的斜率k的取值范围是.
故选:D.
2.(24-25高二下·湖南岳阳·开学考试)经过点作直线l,若直线l与连接,两点的线段总有公共点,求直线l的斜率k的取值范围是( )
A.B.C.,-1))D.[1,+
【答案】A
【分析】先求得,再利用数形结合法求解.
【详解】,
如图所示:
由图知:若直线l与连接,两点的线段总有公共点,
则直线l的斜率k的取值范围是,
故选:A
3.(24-25高二上·河北·月考)已知点,点,直线过点且与线段相交,则直线的斜率的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】根据两点斜率公式,即可结合图形,结合斜率与倾斜角的关系求解.
【详解】由于,
结合图形关系可知:要使直线过点且与线段相交,
则直线的斜率或,
故选:B
4.(24-25高二上·重庆巫溪·期中)已知两点,,过点的直线与线段AB(含端点)有交点,则直线的倾斜角的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】分别求出点与线段端点所成直线的斜率,即可得直线的斜率范围,再由倾斜角与斜率关系求倾斜角范围即可求解.
【详解】如图:
因为,,所以.
设直线的倾斜角为,则,且.
所以.
故选:C
【题型06:斜率公式的应用(三点共线)】
一、单选题
1.(24-25高二上·福建莆田·期末)已知三点,,在同一条直线上,则的值为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据给定的条件,利用列式计算即得.
【详解】由,,三点共线,得,即,解得.
故选:B
2.(24-25高二上·浙江台州·期末)台州学子黄雨婷夺得巴黎奥运会10米气步枪比赛1金1银两块奖牌后,10米气步枪射击项目引起了大家的关注.在10米气步枪比赛中,瞄准目标并不是直接用眼睛对准靶心,而是通过觇孔式瞄具来实现.这种瞄具有前后两个觇孔(觇孔的中心分别记为点),运动员需要确保靶纸上的黑色圆心(记为点)与这两个觇孔的中心对齐,以达到三圆同心的状态.若某次射击达到三圆同心,且点,点,则点的坐标为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】由题意三点共线,结合两点式斜率公式,利用斜率相等列式求解即可.
【详解】由题意三点共线,设,因为,,
所以,解得,所以.
故选:B
3.(23-24高二上·江苏盐城·月考)图1是中国古代建筑中的举架结构,是桁,相邻桁的水平距离称为步,垂直距离称为举,图2是某古代建筑屋顶截面的示意图.其中是举,是相等的步,相邻桁的举步之比分别为.已知,且直线的斜率为0.9,则( )
A.1.1B.1.0C.0.9D.0.8
【答案】A
【分析】不妨设,根据以及斜率公式,建立方程,可得答案.
【详解】因为,所以,
不妨设,则.
由题意,知,即.
解得.
故选:A.
二、填空题
4.(24-25高二上·河南周口·月考)已知,平面内三点共线,则 .
【答案】
【分析】由求解即可.
【详解】解:因为三点共线,
所以,
又因为,
所以,
整理得:,
即,
又因为,
解得.
故答案为:
5.(23-24高二·全国·课堂例题)已知,,三点在同一条直线上,则实数 m 的值为 .
【答案】
【分析】根据题意结合斜率公式运算求解.
【详解】由题意易得A,B,C三点所在直线不可能垂直于x轴,因此其中任意两点所确定的直线斜率都存在,
设直线AB,BC的斜率分别为,.
由斜率公式可得,.
因为A,B,C三点在同一条直线上,则,即,
整理得,解得或.
故答案为:.
【题型07:斜率公式的几何意义】
一、单选题
1.(23-24高二上·黑龙江大庆·月考)已知点,若点在线段上,则的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】根据已知条件,结合直线的斜率公式,即可求解
【详解】可看作与的斜率,
则,,
因为点在线段上,
所以的取值范围为,
故选:A
2.(2024高二·全国·专题练习)已知函数,且,则,,的大小关系是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】把,,分别看作函数图象上的点与原点确定直线的斜率,结合图象即可得答案.
【详解】由,得的几何意义是过点和原点的直线的斜率,
画出函数的图象,如图,
直线的斜率分别为,,,而,
所以,,的大小关系是.
故选:A
3.(24-25高二上·上海·课堂例题)点在函数的图象上,当时,可能等于( )
A.或B.或C.或D.0
【答案】C
【分析】先画出指数函数图象再结合斜率公式数形结合得出范围.
【详解】表示点与点所成直线的斜率k,
又是在部分图象上的动点,
如图,当接近时,
当为时,,则,只有C满足.
故选:C.
二、填空题
4.(24-25高二上·山东青岛·月考)已知,若点在线段上,则的最小值为 .
【答案】
【分析】表示线段上点和点连线的斜率,进而由数形结合即可求解.
【详解】表示线段上点和点连线的斜率,
如图:
由图形可知,当点与重合时的斜率最小,
又,所以,
故的最小值为.
故答案为:.
5.(24-25高二上·河南·月考)已知实数满足,且,则的最小值为 .
【答案】
【分析】为线段上的点与点的连线的斜率,画出相应图形,易得即为的最小值,计算即可得.
【详解】为线段(如图中的)上的点与点的连线的斜率,
如图,当点在点时,取最小,此时,
则,即的最小值为.
故答案为:.
一、单选题
1.(24-25高二上·云南西双版纳·期末)直线的倾斜角为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据倾斜角的概念即可得到答案.
【详解】直线的倾斜角为.
故选:B.
2.(24-25高二上·湖北·期末)已知两点,直线的倾斜角为,则实数等于( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用两点的斜率公式及直线的斜率定义即可求解.
【详解】由题,直线的斜率为,又,
.
故选:B.
3.(24-25高二上·福建宁德·月考)若直线的一个法向量是,则该直线的倾斜角为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据法向量写出一个方向向量,结合方向向量与斜率及倾斜角关系求倾斜角大小.
【详解】由直线法向量为,则直线的一个方向向量为,
若直线倾斜角为,则,故.
故选:A
4.(23-24高二上·全国·课后作业)已知三点在同一条直线上,则实数的值为( )
A.2B.4C.8D.12
【答案】D
【分析】由三点中任意两点的直线斜率相等列式求解即可.
【详解】由题意,三点中任意两点的直线斜率相等,得,解得.
故答案为:D.
5.(24-25高二上·广东佛山·期末)已知点,在斜率为的直线l上,则( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据两点求概率即可求参;
【详解】点,在斜率为的直线l上,则.
故选:D.
6.(2024·新疆乌鲁木齐·模拟预测)如图,直线、、、中,斜率最小的是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】根据直线斜率与倾斜角的关系可得出结论.
【详解】由图可知的倾斜角为锐角,、、的倾斜角为钝角,
则直线的斜率为正数,直线、、的斜率均为负数,
且、、中,直线的倾斜角最小,故直线的斜率最小.
故选:B.
7.(23-24高二上·江苏连云港·期末)经过两点,的直线的倾斜角是锐角,则实数m的范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据题意列出相应的不等式,即可得答案.
【详解】由题意经过两点,的直线的倾斜角是锐角,
可知 ,且 ,
解得 ,即实数m的范围是,
故选:C
8.(24-25高二上·山东东营·期末)已知直线的斜率为,直线的倾斜角比直线的倾斜角小,则直线的斜率为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】求出直线的倾斜角为,利用两角和的正切即可求解.
【详解】因为直线的斜率为,所以直线的倾斜角为,
又直线的倾斜角比直线的倾斜角小,
所以直线的倾斜角为,
,
故直线的斜率为
故选:B.
9.(24-25高二上·北京·月考)已知直线,的斜率分别为,,倾斜角分别为,,则“”是“”的( )
A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件
C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件
【答案】D
【分析】利用倾斜角与斜率的关系,利用赋值法可得结论.
【详解】因为直线,的斜率分别为,,倾斜角分别为,,
所以,,
取,,满足,可求得,,此时,
所以“”是“”的不充分条件;
取,,满足,但,此时,
所以“”是“”的不必要条件;
所以“”是“”的既不充分又不必要条件.
故选:D.
10.(24-25高二上·广东·月考)已知,且点,,则直线的倾斜角的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】先根据斜率公式求出斜率的范围,进而可求出倾斜角的范围.
【详解】设直线的倾斜角为,
由题意,
因为,所以,所以,
所以,即,
所以,
即直线的倾斜角的取值范围是.
故选:D.
11.(24-25高二上·河南濮阳·月考)已知点,,若过点的直线l与线段相交,则直线l斜率k的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】数形结合,求出临界条件结合斜率与倾斜角的关系求解即可.
【详解】由题设,,如下图示,所以.
故选:D
12.(23-24高二上·江苏南通·月考)已知函数,若满足的整数解恰有3个,则实数的范围为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】将问题转化为函数的图象在直线下方的部分有3个整点,然后数形结合可解.
【详解】得,所以满足的整数解恰有3个,等价于函数的图象在直线下方的部分有3个整点.
如图,当直线的斜率m满足时满足题意,其中
所以,,所以.
故选:A
二、多选题
13.(24-25高二上·江苏南京·月考)在平面直角坐标系中,下列说法不正确的是( )
A.任意一条直线都有倾斜角和斜率
B.直线的倾斜角越大,则该直线的斜率越大
C.与坐标轴垂直的直线的倾斜角是或
D.若一条直线的倾斜角为α,则该直线的斜率为
【答案】ABD
【分析】由题意利用直线的倾斜角和斜率的定义,逐一判断即可.
【详解】对于A,当直线的倾斜角为时,直线没有斜率,故A错误;
对于B,当直线的倾斜角为时,斜率为1,当直线的倾斜角为时,斜率为,故B错误;
对于C,当直线与轴垂直时,直线的倾斜角是,当直线与轴垂直时,直线的倾斜角是,故C正确;
对于D,若一条直线的倾斜角为,则该直线的斜率不存在,故D错误.
故选:ABD.
14.(24-25高二上·广西百色·月考)直线的一个方向向量为( )
A.B.C.D.
【答案】BC
【分析】由直线方程求出其斜率,写出直线的全体方向向量的表示式,逐一验证选项即得.
【详解】由,可得,直线的斜率为,
则直线的方向向量可表示为,,
当时,可得直线的方向向量为,故B正确,A错误;
当时,可得直线的方向向量为,故C正确,D错误.
故选:BC.
15.(24-25高二上·河南南阳·月考)已知直线的斜率分别是,倾斜角分别是,且,则下列关系可能正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】ABD
【分析】由倾斜角与斜率的关系即可判断.
【详解】当倾斜角都为锐角或都是钝角时,;
当为两个锐角,即为锐角,是钝角时,;
一个锐角,即为锐角,是钝角时,.
故选:ABD
三、解答题
16.(2024高二·全国·专题练习)已知实数x,y满足,且.
(1)求的取值范围;
(2)求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意画出图形,再由的几何意义为线段上的点与定点连线的斜率,即可求出的取值范围;
(2)由题意画出图形,再由的几何意义为线段上的点与定点连线的斜率,即可求出的取值范围.
【详解】(1)
如图,由于点满足关系式,且,
所以点在线段上移动,且两点的坐标分别为,.
由于的几何意义是直线的斜率,且,,
所以的取值范围是.
(2)
因为的几何意义是过,两点的直线的斜率,
由题意可知点在线段上移动,且两点的坐标分别为,.
则,,所以.
所以的取值范围为.
17.(23-24高二上·河南·月考)已知坐标平面内三点.
(1)求直线的斜率和倾斜角;
(2)若可以构成平行四边形,且点在第一象限,求点的坐标;
(3)若是线段上一动点,求的取值范围.
【答案】(1)斜率为1,倾斜角为;
(2);
(3).
【分析】(1)根据过两点的斜率公式求出斜率,再求倾斜角;
(2) 设,根据求解即可;
(3) 因为表示直线的斜率,求出与点重合时,直线的斜率;与点重合时,直线的斜率即可得答案.
【详解】(1)解:因为直线的斜率为.
所以直线的倾斜角为;
(2)解:如图,当点在第一象限时,.
设,则,解得,
故点的坐标为;
(3)解:由题意得为直线的斜率.
当点与点重合时,直线的斜率最小,;
当点与点重合时,直线的斜率最大,.
故直线的斜率的取值范围为,
即的取值范围为.倾斜角
图示
直线的情况
平行于轴
由左向右上升
垂直于轴
由左向右下降
的大小
的取值范围
不存在
的增减性
—
随的增大而增大
—
随的增大而减增大
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