斜率表示一条平面上直线关于坐标轴的倾斜程度。它通常用直线与坐标轴夹角(倾斜角)的正切来定义,也等于直线上两点的纵坐标之差与横坐标之差的比来表示。需要注意的是,当直线与纵坐标轴平行时,斜率不存在。利用斜率可以解决一些数学问题,可以用来表示直线方程,还可以为一些代数式提供几何直观。

定义

倾斜角

当直线与x轴相交时,x轴正方向与直线向上方向所成角称作直线的倾斜角;1当直线与x轴平行或重合时,规定它的倾斜角是0。因此,平面上直线倾斜角的取值范围是

直线斜率

当直线的倾斜角,即直线与x轴垂直时,直线的斜率不存在;当直线的倾斜角满足时,称为直线的斜率,记作

性质

平行直线的斜率关系

当两直线平行且与x轴不垂直时,它们的斜率相等;当两直线平行且与x轴垂直时,它们的斜率均不存在。

垂直直线的斜率关系

当两直线垂直且都与x轴不垂直时,它们的斜率之积为-1;当两直线垂直且有一条与x轴垂直时,其斜率不存在,另一条斜率为0。

对称直线的斜率关系

平面上有三条直线且它们的斜率均存在,直线的斜率分别为,直线和直线 关于直线对称,那么它们的斜率满足

证明:设直线的倾斜角分别为,则由对称关系可知

等式两侧同时取正切则有

由直线斜率的定义既得

该性质得证。

直线方程

平面上的直线可以用方程描述,其中涉及到斜率的直线方程形式包括下列形式。

点斜式

过点且斜率为的直线方程为

斜截式

斜率为且在y轴上截距2为的直线方程为

两点式

平面上有不重合的两点。则当时,过点A,B的直线方程为

时,过点A,B的直线方程为

该方程不能表示点A;方程中是直线的斜率。

应用举例

例1 经过两点的直线倾斜角为,求的值。1

解:由斜率与倾斜角的关系得该直线的斜率为

解得

例2 已知直线的斜率为,直线过点,判断两直线是否垂直。

解:直线的斜率为

满足,故两直线垂直。

例3 直线l的斜率为,过点,写出其方程。

解:由条件可以写出直线的点斜式方程为

可化为一般式方程为.

例4 一些物理图像中的斜率具有物理意义。例如描述物体运动的位移-时间图像上两点的连线斜率表示这段时间内的平均速度;定值电阻的电压-电流图像是一条线段,其斜率即为电阻值。

例5 已知变量满足约束条件

的取值范围。

解:约束条件对应的可行域如图阴影部分所示。待求式的几何意义为可行域内的点与原点连线的斜率。

显然,故取值范围为

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