(浙江專版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第八章 平面解析幾何學(xué)案
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1、 第八章 平面解析幾何 第一節(jié)直線的傾斜角與斜率、直線的方程 1.直線的傾斜角 (1)定義:當(dāng)直線l與x軸相交時,取x軸作為基準(zhǔn),x軸正向與直線l向上方向之間所成的角叫做直線l的傾斜角.當(dāng)直線l與x軸平行或重合時,規(guī)定它的傾斜角為0. (2)范圍:直線l傾斜角的取值范圍是[0,π). 2.斜率公式 (1)直線l的傾斜角為α(α≠),則斜率k=tan_α. (2)P1(x1,y1),P2(x2,y2)在直線l上,且x1≠x2,則l的斜率k=. 3.直線方程的五種形式 名稱 幾何條件 方程 適用范圍 斜截式 縱截距、斜率 y=kx+b 與x軸不垂直的直線
2、 點(diǎn)斜式 過一點(diǎn)、斜率 y-y0=k(x-x0) 兩點(diǎn)式 過兩點(diǎn) = 與兩坐標(biāo)軸均不垂直的直線 截距式 縱、橫截距 +=1 不過原點(diǎn)且與兩坐標(biāo)軸均不垂直的直線 一般式 Ax+By+C=0 (A2+B2≠0) 所有直線 4.線段的中點(diǎn)坐標(biāo)公式 若點(diǎn)P1,P2的坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2),線段P1P2的中點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y),則此公式為線段P1P2的中點(diǎn)坐標(biāo)公式. [小題體驗] 1.若過點(diǎn)M(-1,m),N(m+1,4)的直線的斜率等于1,則m的值為( ) A.1 B. C.2 D. 解析:選A 由=1,得
3、m=1.故選A. 2.直線3x-y+1=0的傾斜角α為( ) A.30° B.60° C.120° D.135° 解析:選B 直線方程可變形為y=x+,tan α=, ∵0°≤α<180°,∴α=60°.故選B. 3.(2018·嘉興檢測)直線l1:x+y+2=0在x軸上的截距為________;若將l1繞它與y軸的交點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)90°,則所得到的直線l2的方程為________________. 解析:對于直線l1:x+y+2=0,令y=0,得x=-2,即直線l1在x軸上的截距為-2;令x=0,得y=-2,即l1與y軸的交點(diǎn)為(0,-2),直線l1的傾斜角為135°,∴直
4、線l2的傾斜角為135°-90°=45°,∴l(xiāng)2的斜率為1,故l2的方程為y=x-2,即x-y-2=0. 答案:-2 x-y-2=0 1.點(diǎn)斜式、斜截式方程適用于不垂直于x軸的直線;兩點(diǎn)式方程不能表示垂直于x,y軸的直線;截距式方程不能表示垂直于坐標(biāo)軸和過原點(diǎn)的直線. 2.截距不是距離,距離是非負(fù)值,而截距可正可負(fù),可為零,在與截距有關(guān)的問題中,要注意討論截距是否為零. 3.求直線方程時,若不能斷定直線是否具有斜率時,應(yīng)注意分類討論,即應(yīng)對斜率是否存在加以討論. [小題糾偏] 1.過點(diǎn)(5,2),且在y軸上的截距是在x軸上的截距2倍的直線方程是( ) A.2x+y-12=0
5、 B.2x+y-12=0或2x-5y=0 C.x-2y-1=0 D.x-2y-1=0或2x-5y=0 解析:選B 當(dāng)直線過原點(diǎn)時所求方程為2x-5y=0;當(dāng)直線不過原點(diǎn)時,可設(shè)其截距式為+=1,由該直線過點(diǎn)(5,2),解得a=6,對應(yīng)方程為+=1,即2x+y-12=0,故選B. 2.過點(diǎn)(5,10),且到原點(diǎn)的距離為5的直線方程是________. 解析:當(dāng)斜率不存在時,所求直線方程為x-5=0滿足題意; 當(dāng)斜率存在時,設(shè)其為k, 則所求直線方程為y-10=k(x-5), 即kx-y+10-5k=0. 由距離公式,得=5,解得k=. 故所求直線方程為3x-4y+25=0.
6、 綜上知,所求直線方程為x-5=0或3x-4y+25=0. 答案:x-5=0或3x-4y+25=0 [題組練透] 1.設(shè)直線ax+by+c=0的傾斜角為α,且sin α+cos α=0,則a,b滿足( ) A.a(chǎn)+b=1 B.a(chǎn)-b=1 C.a(chǎn)+b=0 D.a(chǎn)-b=0 解析:選D 由題意得sin α=-cos α,顯然cos α≠0,則tan α=-1,∴-=-1,a=b,a-b=0. 2.經(jīng)過P(0,-1)作直線l,若直線l與連接A(1,-2),B(2,1)的線段總有公共點(diǎn),則直線l的斜率k和傾斜角α的取值范圍分別為________,_____
7、___. 解析:如圖所示,結(jié)合圖形,若l與線段AB總有公共點(diǎn),則kPA≤k≤kPB,而kPB>0,kPA<0,故k<0時,傾斜角α為鈍角,k=0時,α=0,k>0時,α為銳角. 又kPA==-1, kPB==1,∴-1≤k≤1. 又當(dāng)0≤k≤1時,0≤α≤; 當(dāng)-1≤k<0時,≤α<π. 故傾斜角α的取值范圍為α∈∪. 答案:[-1,1] ∪ 3.若A(2,2),B(a,0),C(0,b)(ab≠0)三點(diǎn)共線,求+的值. 解:∵kAB==-,kAC==-,且A,B,C三點(diǎn)共線,∴kAB=kAC,即-=-,整理得ab=2(a+b),將該等式兩邊同除以2ab得+=. [謹(jǐn)記通法
8、] 1.傾斜角與斜率的關(guān)系 當(dāng)α∈且由0增大到時,k的值由0增大到+∞. 當(dāng)α∈時,k也是關(guān)于α的單調(diào)函數(shù),當(dāng)α在此區(qū)間內(nèi)由增大到π(α≠π)時,k的值由-∞趨近于0(k≠0). 2.斜率的3種求法 (1)定義法:若已知直線的傾斜角α或α的某種三角函數(shù)值,一般根據(jù)k=tan α求斜率. (2)公式法:若已知直線上兩點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),一般根據(jù)斜率公式k=(x1≠x2)求斜率. (3)方程法:若已知直線的方程為Ax+By+C=0(B≠0),則l的斜率k=-. [典例引領(lǐng)] 求適合下列條件的直線方程: (1)經(jīng)過點(diǎn)(4,1),且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等;
9、(2)經(jīng)過點(diǎn)(-1,-3),傾斜角等于直線y=3x的傾斜角的2倍; (3)經(jīng)過點(diǎn)(3,4),且與兩坐標(biāo)軸圍成一個等腰直角三角形. 解:(1)設(shè)直線方程在x,y軸上的截距均為a, 若a=0,即直線方程過點(diǎn)(0,0)和(4,1), ∴直線方程為y=x,即x-4y=0; 若a≠0,則設(shè)直線方程為+=1, ∵直線方程過點(diǎn)(4,1),∴+=1, 解得a=5,∴直線方程為x+y-5=0. 綜上可知,所求直線的方程為x-4y=0或x+y-5=0. (2)由已知,設(shè)直線y=3x的傾斜角為α ,則所求直線的傾斜角為2α. ∵tan α=3,∴tan 2α==-. 又直線經(jīng)過點(diǎn)(-1,-3)
10、, 因此所求直線方程為y+3=-(x+1), 即3x+4y+15=0. (3)由題意可知,所求直線的斜率為±1. 又過點(diǎn)(3,4),由點(diǎn)斜式得y-4=±(x-3). 即所求直線的方程為x-y+1=0或x+y-7=0. [由題悟法] 求直線方程的2個注意點(diǎn) (1)在求直線方程時,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)男问剑⒆⒁飧鞣N形式的適用條件. (2)對于點(diǎn)斜式、截距式方程使用時要注意分類討論思想的運(yùn)用(若采用點(diǎn)斜式,應(yīng)先考慮斜率不存在的情況;若采用截距式,應(yīng)判斷截距是否為零). [即時應(yīng)用] 求傾斜角是直線y=-x+1的傾斜角的,且分別滿足下列條件的直線方程: (1)經(jīng)過點(diǎn)(,-1); (
11、2)在y軸上的截距是-5. 解:∵直線y=-x+1的傾斜角α=120°. ∴所求直線的傾斜角為30°,即斜率k=. (1)所求直線方程為y+1=(x-), 即x-3y-6=0. (2)所求直線方程為y=x-5, 即x-3y-15=0. [鎖定考向] 直線方程的綜合應(yīng)用是常考內(nèi)容之一,它常與函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、不等式、圓相結(jié)合,命題多為客觀題. 常見的命題角度有: (1)與基本不等式相結(jié)合的最值問題; (2)與導(dǎo)數(shù)的幾何意義相結(jié)合的問題; (3)由直線方程解決參數(shù)問題. [題點(diǎn)全練] 角度一:與基本不等式相結(jié)合的最值問題 1.過點(diǎn)P(2,1)作直線l,與x軸和
12、y軸的正半軸分別交于A,B兩點(diǎn),求: (1)△AOB面積的最小值及此時直線l的方程; (2)直線l在兩坐標(biāo)軸上截距之和的最小值及此時直線l的方程; (3)|PA|·|PB|的最小值及此時直線l的方程. 解:(1)設(shè)直線l的方程為y-1=k(x-2), 則可得A,B(0,1-2k). ∵直線l與x軸,y軸正半軸分別交于A,B兩點(diǎn), ∴得k<0. ∴S△AOB=·|OA|·|OB|=··(1-2k) =≥ =4,當(dāng)且僅當(dāng)-=-4k, 即k=-時,△AOB的面積有最小值4,此時直線l的方程為y-1=-(x-2),即x+2y-4=0. (2)∵A,B(0,1-2k)(k<0),
13、 ∴截距之和為2-+1-2k=3-2k-≥3+2=3+2,當(dāng)且僅當(dāng)-2k=-,即k=-時等號成立. 故截距之和的最小值為3+2, 此時直線l的方程為y-1=-(x-2), 即x+y--2=0. (3)∵A,B(0,1-2k)(k<0), ∴|PA|·|PB|=·=2≥4, 當(dāng)且僅當(dāng)-k=-, 即k=-1時上式等號成立. 故|PA|·|PB|的最小值為4,此時直線l的方程為y-1=-(x-2),即x+y-3=0. 角度二:與導(dǎo)數(shù)的幾何意義相結(jié)合的問題 2.設(shè)P為曲線C:y=x2+2x+3上的點(diǎn),且曲線C在點(diǎn)P處的切線傾斜角的取值范圍為,則點(diǎn)P橫坐標(biāo)的取值范圍為( )
14、 A. B. C.[0,1] D. 解析:選A 由題意知y′=2x+2,設(shè)P(x0,y0), 則k=2x0+2. 因為曲線C在點(diǎn)P處的切線傾斜角的取值范圍為,所以0≤k≤1,即0≤2x0+2≤1,故-1≤x0≤-. 角度三:由直線方程解決參數(shù)問題 3.已知直線l1:ax-2y=2a-4,l2:2x+a2y=2a2+4,當(dāng)0<a<2時,直線l1,l2與兩坐標(biāo)軸圍成一個四邊形,當(dāng)四邊形的面積最小時,求實數(shù)a的值. 解:由題意知直線l1,l2恒過定點(diǎn)P(2,2),直線l1在y軸上的截距為2-a,直線l2在x軸上的截距為a2+2,所以四邊形的面積S=×(2-a)×2+×(a2
15、+2)×2=a2-a+4=2+,當(dāng)a=時,四邊形的面積最小,故a=. [通法在握] 處理直線方程綜合應(yīng)用的2大策略 (1)含有參數(shù)的直線方程可看作直線系方程,這時要能夠整理成過定點(diǎn)的直線系,即能夠看出“動中有定”. (2)求解與直線方程有關(guān)的最值問題,先求出斜率或設(shè)出直線方程,建立目標(biāo)函數(shù),再利用基本不等式求解最值. [演練沖關(guān)] 1.設(shè)m∈R,過定點(diǎn)A的動直線x+my=0和過定點(diǎn)B的動直線mx-y-m+3=0交于點(diǎn)P(x,y),則|PA|·|PB|的最大值是________. 解析:易求定點(diǎn)A(0,0),B(1,3).當(dāng)P與A和B均不重合時,因為P為直線x+my=0與mx-y-
16、m+3=0的交點(diǎn),且易知兩直線垂直,則PA⊥PB,所以|PA|2+|PB|2=|AB|2=10,所以|PA|·|PB|≤=5(當(dāng)且僅當(dāng)|PA|=|PB|=時,等號成立),當(dāng)P與A或B重合時,|PA|·|PB|=0,故|PA|·|PB|的最大值是5. 答案:5 2.已知直線l:kx-y+1+2k=0(k∈R). (1)證明:直線l過定點(diǎn); (2)若直線l不經(jīng)過第四象限,求k的取值范圍; (3)若直線l交x軸負(fù)半軸于點(diǎn)A,交y軸正半軸于點(diǎn)B,O為坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè)△AOB的面積為S,求S的最小值及此時直線l的方程. 解:(1)證明:直線l的方程可化為y=k(x+2)+1,故無論k取何值,直線
17、l總過定點(diǎn)(-2,1). (2)直線l的方程為y=kx+2k+1,則直線l在y軸上的截距為2k+1, 要使直線l不經(jīng)過第四象限,則解得k≥0, 故k的取值范圍為. (3)依題意,直線l在x軸上的截距為-,在y軸上的截距為1+2k, ∴A,B(0,1+2k). 又-<0且1+2k>0,∴k>0. 故S=|OA||OB|=××(1+2k)=≥(4+4)=4, 當(dāng)且僅當(dāng)4k=,即k=時取等號. 故S的最小值為4,此時直線l的方程為x-2y+4=0. 一抓基礎(chǔ),多練小題做到眼疾手快 1.直線l:xsin 30°+ycos 150°+1=0的斜率是( ) A.
18、 B. C.- D.- 解析:選A 設(shè)直線l的斜率為k,則k=-=. 2.傾斜角為135°,在y軸上的截距為-1的直線方程是( ) A.x-y+1=0 B.x-y-1=0 C.x+y-1=0 D.x+y+1=0 解析:選D 直線的斜率為k=tan 135°=-1,所以直線方程為y=-x-1,即x+y+1=0. 3.(2018·湖州質(zhì)檢)若直線l與直線y=1,x=7分別交于點(diǎn)P,Q,且線段PQ的中點(diǎn)坐標(biāo)為(1,-1),則直線l的斜率為( ) A. B.- C.- D. 解析:選B 依題意,設(shè)點(diǎn)P(a,1),Q(7,b), 則有解得a=-5,b=-3,
19、從而可得直線l的斜率為=-. 4.如圖中的直線l1,l2,l3的斜率分別為k1,k2,k3,則( ) A.k1<k2<k3 B.k3<k1<k2 C.k3<k2<k1 D.k1<k3<k2 解析:選D 直線l1的傾斜角α1是鈍角,故k1<0,直線l2與l3的傾斜角α2與α3均為銳角且α2>α3,所以0<k3<k2,因此k1<k3<k2,故選D. 5.(2018·豫西五校聯(lián)考)曲線y=x3-x+5上各點(diǎn)處的切線的傾斜角的取值范圍為________. 解析:設(shè)曲線上任意一點(diǎn)處的切線的傾斜角為θ(θ∈[0,π)), 因為y′=3x2-1≥-1,所以tan θ≥-1, 結(jié)合正切函
20、數(shù)的圖象可知, θ的取值范圍為∪. 答案:∪ 二保高考,全練題型做到高考達(dá)標(biāo) 1.直線x+(a2+1)y+1=0的傾斜角的取值范圍是( ) A. B. C.∪ D.∪ 解析:選B 由直線方程可得該直線的斜率為-,又-1≤-<0,所以傾斜角的取值范圍是. 2.已知直線l的斜率為,在y軸上的截距為另一條直線x-2y-4=0的斜率的倒數(shù),則直線l的方程為( ) A.y=x+2 B.y=x-2 C.y=x+ D.y=-x+2 解析:選A ∵直線x-2y-4=0的斜率為, ∴直線l在y軸上的截距為2, ∴直線l的方程為y=x+2,故選A. 3.(2018·溫州
21、五校聯(lián)考)在同一平面直角坐標(biāo)系中,直線l1:ax+y+b=0和直線l2:bx+y+a=0的圖象可能是( ) 解析:選B 當(dāng)a>0,b>0時,-a<0,-b<0,選項B符合. 4.若直線x-2y+b=0與兩坐標(biāo)軸所圍成的三角形的面積不大于1,那么b的取值范圍是( ) A.[-2,2] B.(-∞,-2]∪[2,+∞) C.[-2,0)∪(0,2] D.(-∞,+∞) 解析:選C 令x=0,得y=,令y=0,得x=-b,所以所求三角形面積為|-b|=b2,且b≠0,因為b2≤1,所以b2≤4,所以b的取值范圍是[-2,0)∪(0,2]. 5.函數(shù)y=a1-x(a>0,a≠1
22、)的圖象恒過定點(diǎn)A,若點(diǎn)A在mx+ny-1=0(mn>0)上,則+的最小值為( ) A.2 B.4 C.8 D.1 解析:選B ∵函數(shù)y=a1-x(a>0,a≠1)的圖象恒過定點(diǎn)A(1,1). ∴把A(1,1)代入直線方程得m+n=1(mn>0). ∴+=(m+n)=2++≥2+2 =4(當(dāng)且僅當(dāng)m=n=時取等號), ∴+的最小值為4. 6.(2018·溫州調(diào)研)已知三角形的三個頂點(diǎn)為A(-5,0),B(3,-3),C(0,2),則BC邊上中線所在的直線方程為________. 解析:∵BC的中點(diǎn)坐標(biāo)為,∴BC邊上中線所在直線方程為=,即x+13y+5=0. 答案:x+
23、13y+5=0 7.直線l:(a-2)x+(a+1)y+6=0,則直線l恒過定點(diǎn)________. 解析:直線l的方程變形為a(x+y)-2x+y+6=0, 由解得x=2,y=-2, 所以直線l恒過定點(diǎn)(2,-2). 答案:(2,-2) 8.已知直線l過坐標(biāo)原點(diǎn),若直線l與線段2x+y=8(2≤x≤3)有公共點(diǎn),則直線l的斜率的取值范圍是________. 解析:如圖所示,設(shè)直線l與線段2x+y=8(2≤x≤3)的公共點(diǎn)為P(x,y). 則點(diǎn)P(x,y)在線段AB上移動,且A(2,4),B(3,2), 設(shè)直線l的斜率為k. 又kOA=2,kOB=. 可知≤k≤2. 故直
24、線l的斜率的取值范圍是. 答案: 9.已知直線l與兩坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積為3,分別求滿足下列條件的直線l的方程: (1)過定點(diǎn)A(-3,4); (2)斜率為. 解:(1)設(shè)直線l的方程為y=k(x+3)+4,它在x軸,y軸上的截距分別是--3,3k+4, 由已知,得(3k+4)=±6, 解得k1=-或k2=-. 故直線l的方程為2x+3y-6=0或8x+3y+12=0. (2)設(shè)直線l在y軸上的截距為b,則直線l的方程是y=x+b,它在x軸上的截距是-6b, 由已知,得|-6b·b|=6,∴b=±1. ∴直線l的方程為x-6y+6=0或x-6y-6=0. 10.如圖
25、,射線OA,OB分別與x軸正半軸成45°和30°角,過點(diǎn)P(1,0)的直線AB分別交OA,OB于A,B兩點(diǎn),當(dāng)AB的中點(diǎn)C恰好落在直線y=x上時,求直線AB的方程. 解:由題意可得kOA=tan 45°=1, kOB=tan(180°-30°)=-, 所以直線lOA:y=x,lOB:y=-x. 設(shè)A(m,m),B(-n,n), 所以AB的中點(diǎn)C, 由點(diǎn)C在直線y=x上,且A,P,B三點(diǎn)共線得 解得m=,所以A(,). 又P(1,0),所以kAB=kAP==, 所以lAB:y=(x-1), 即直線AB的方程為(3+)x-2y-3-=0. 三上臺階,自主選做志在沖刺名校
26、 1.已知曲線y=,則曲線的切線中斜率最小的直線與兩坐標(biāo)軸所圍成的三角形的面積為________. 解析:y′==, 因為ex>0,所以ex+≥2=2(當(dāng)且僅當(dāng)ex=,即x=0時取等號),所以ex++2≥4, 故y′=≥-(當(dāng)且僅當(dāng)x=0時取等號). 所以當(dāng)x=0時,曲線的切線斜率取得最小值,此時切點(diǎn)的坐標(biāo)為,切線的方程為y-=-(x-0),即x+4y-2=0.該切線在x軸上的截距為2,在y軸上的截距為,所以該切線與兩坐標(biāo)軸所圍成的三角形的面積S=×2×=. 答案: 2.已知直線l過點(diǎn)P(3,2),且與x軸、y軸的正半軸分別交于A,B兩點(diǎn),如圖所示,當(dāng)△ABO的面積取最小值時,求
27、直線l的方程. 解:法一:設(shè)A(a,0),B(0,b)(a>0,b>0), 則直線l的方程為+=1. 因為l過點(diǎn)P(3,2),所以+=1. 因為1=+≥2 ,整理得ab≥24, 所以S△ABO=ab≥12, 當(dāng)且僅當(dāng)=,即a=6,b=4時取等號. 此時直線l的方程是+=1,即2x+3y-12=0. 法二:依題意知,直線l的斜率k存在且k<0, 可設(shè)直線l的方程為y-2=k(x-3)(k<0), 則A,B(0,2-3k), S△ABO=(2-3k) = ≥ =×(12+12)=12, 當(dāng)且僅當(dāng)-9k=,即k=-時,等號成立. 所以所求直線l的方程為2x+3y-12
28、=0. 第二節(jié)兩條直線的位置關(guān)系 1.兩條直線平行與垂直的判定 (1)兩條直線平行: ①對于兩條不重合的直線l1,l2,若其斜率分別為k1,k2,則有l(wèi)1∥l2?k1=k2. ②當(dāng)直線l1,l2不重合且斜率都不存在時,l1∥l2. (2)兩條直線垂直: ①如果兩條直線l1,l2的斜率存在,設(shè)為k1,k2,則有l(wèi)1⊥l2?k1·k2=-1. ②當(dāng)其中一條直線的斜率不存在,而另一條直線的斜率為0時,l1⊥l2. 2.兩條直線的交點(diǎn)的求法 直線l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,則l1與l2的交點(diǎn)坐標(biāo)就是方程組的解. 3.三種距離公式 P1
29、(x1,y1),P2(x2,y2)兩點(diǎn)之間的距離 |P1P2|= 點(diǎn)P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離 d= 平行線Ax+By+C1=0與Ax+By+C2=0間距離 d= [小題體驗] 1.(2018·金華四校聯(lián)考)直線2x+(m+1)y+4=0與直線mx+3y-2=0平行,則m=( ) A.2 B.-3 C.2或-3 D.-2或-3 解析:選C ∵直線2x+(m+1)y+4=0與直線mx+3y-2=0平行,∴=≠,解得m=2或-3. 2.過兩直線l1:x-3y+4=0和l2:2x+y+5=0的交點(diǎn)和原點(diǎn)的直線方程為( )
30、A.19x-9y=0 B.9x+19y=0 C.19x-3y=0 D.3x+19y=0 解析:選D 由得 則所求直線方程為y=x=-x,即3x+19y=0. 3.(2018·浙江五校聯(lián)考)已知動點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,1-x),x∈R,則動點(diǎn)P的軌跡方程為________,它到原點(diǎn)距離的最小值為________. 解析:設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),則y=1-x,即動點(diǎn)P的軌跡方程為x+y-1=0.原點(diǎn)到直線x+y-1=0的距離為d==,即為所求原點(diǎn)到動點(diǎn)P的軌跡的最小值. 答案:x+y-1=0 1.在判斷兩條直線的位置關(guān)系時,易忽視斜率是否存在,兩條直線都有斜率可根據(jù)條件進(jìn)行判
31、斷,若無斜率,要單獨(dú)考慮. 2.運(yùn)用兩平行直線間的距離公式時易忽視兩方程中的x,y的系數(shù)分別相等這一條件盲目套用公式導(dǎo)致出錯. [小題糾偏] 1.已知P:直線l1:x-y-1=0與直線l2:x+ay-2=0平行,Q:a=-1,則P是Q的( ) A.充要條件 B.充分不必要條件 C.必要不充分條件 D.既不充分也不必要條件 解析:選A 由于直線l1:x-y-1=0與直線l2:x+ay-2=0平行的充要條件是1×a-(-1)×1=0,即a=-1. 所以P是Q的充要條件. 2.(2018·安慶模擬)若直線l1:x+3y+m=0(m>0)與直線l2:2x+6y-
32、3=0的距離為,則m=( ) A.7 B. C.14 D.17 解析:選B 直線l1:x+3y+m=0(m>0),即2x+6y+2m=0,因為它與直線l2:2x+6y-3=0的距離為,所以=,解得m=. (基礎(chǔ)送分型考點(diǎn)——自主練透) [題組練透] 1.(2018·諸暨模擬)已知a,b為正數(shù),且直線ax+by-6=0與直線2x+(b-3)y+5=0平行,則2a+3b的最小值為________. 解析:由兩直線平行可得,a(b-3)=2b,即2b+3a=ab,+=1.又a,b為正數(shù),所以2a+3b=(2a+3b)·=13++≥13+2 =25,當(dāng)且僅當(dāng)a=b=5時取等
33、號,故2a+3b的最小值為25. 答案:25 2.已知直線l1:x+3y=7與直線l2:kx-y=2,以及與x軸,y軸圍成的凸四邊形有外接圓,求實數(shù)k的值. 解:如圖所示,由直線l1,l2及x軸,y軸所圍成四邊形為OABC,其有外接圓的充要條件是對角互補(bǔ). ∵∠COA=90°, ∴∠CBA=90°,即l1⊥l2. ∴k·=-1,解得k=3. 3.已知兩直線l1:mx+8y+n=0和l2:2x+my-1=0,試確定m,n的值,使 (1)l1與l2相交于點(diǎn)P(m,-1); (2)l1∥l2; (3)l1⊥l2,且l1在y軸上的截距為-1. 解:(1)由題意得 解得m=1,n
34、=7. 即m=1,n=7時,l1與l2相交于點(diǎn)P(m,-1). (2)∵l1∥l2,∴ 解得或 即m=4,n≠-2或m=-4,n≠2時,l1∥l2. (3)當(dāng)且僅當(dāng)2m+8m=0, 即m=0時,l1⊥l2. 又-=-1,∴n=8. 即m=0,n=8時,l1⊥l2, 且l1在y軸上的截距為-1. [謹(jǐn)記通法] 1.已知兩直線的斜率存在,判斷兩直線平行垂直的方法 (1)兩直線平行?兩直線的斜率相等且在坐標(biāo)軸上的截距不等; (2)兩直線垂直?兩直線的斜率之積等于-1. [提醒] 當(dāng)直線斜率不確定時,要注意斜率不存在的情況. 2.由一般式確定兩直線位置關(guān)系的方法 直線
35、方程 l1:A1x+B1y+C1=0(A+B≠0) l2:A2x+B2y+C2=0(A+B≠0) l1與l2垂直 的充要條件 A1A2+B1B2=0 l1與l2平行 的充分條件 =≠(A2B2C2≠0) l1與l2相交 的充分條件 ≠(A2B2≠0) l1與l2重合 的充分條件 ==(A2B2C2≠0) [提醒] 在判斷兩直線位置關(guān)系時,比例式與,的關(guān)系容易記住,在解答選擇、填空題時,建議多用比例式來解答. [典例引領(lǐng)] 1.(2018·衢州模擬)若直線l1:x+ay+6=0與l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,則l1與l2間的距離為( ) A
36、. B. C. D. 解析:選B 因為l1∥l2,所以=≠,解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,所以l1與l2之間的距離d==. 2.直線3x+4y-3=0上一點(diǎn)P與點(diǎn)Q(2,-2)的連線的最小值是________. 解析:∵點(diǎn)Q到直線的距離即為P,Q兩點(diǎn)連線的最小值, ∴|PQ|min==1. 答案:1 3.若直線l過點(diǎn)P(-1,2)且到點(diǎn)A(2,3)和點(diǎn)B(-4,5)的距離相等,則直線l的方程為________. 解析:法一:當(dāng)直線l的斜率存在時,設(shè)直線l的方程為y-2=k(x+1),即kx-y+k+2=0. 由題意知=, 即|
37、3k-1|=|-3k-3|,∴k=-. ∴直線l的方程為y-2=-(x+1),即x+3y-5=0. 當(dāng)直線l的斜率不存在時,直線l的方程為x=-1,也符合題意. 故所求直線l的方程為x+3y-5=0或x=-1. 法二:當(dāng)AB∥l時,有k=kAB=-, ∴直線l的方程為y-2=-(x+1),即x+3y-5=0. 當(dāng)l過AB中點(diǎn)時,AB的中點(diǎn)為(-1,4). ∴直線l的方程為x=-1. 故所求直線l的方程為x+3y-5=0或x=-1. 答案:x+3y-5=0或x=-1 [由題悟法] 處理距離問題的2大策略 (1)點(diǎn)到直線的距離問題可直接代入點(diǎn)到直線的距離公式去求. (2)
38、動點(diǎn)到兩定點(diǎn)距離相等,一般不直接利用兩點(diǎn)間距離公式處理,而是轉(zhuǎn)化為動點(diǎn)在兩定點(diǎn)所在線段的垂直平分線上,從而使計算簡便. [即時應(yīng)用] 1.已知P是直線2x-3y+6=0上一點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),且點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-1,1),若|PO|=|PA|,則P點(diǎn)的坐標(biāo)為________. 解析:法一:設(shè)P(a,b),則 解得a=3,b=4.∴P點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,4). 法二:線段OA的中垂線方程為x-y+1=0, 則由解得則P點(diǎn)的坐標(biāo)為(3,4). 答案:(3,4) 2.已知直線l:ax+y-1=0和點(diǎn)A(1,2),B(3,6).若點(diǎn)A,B到直線l的距離相等,則實數(shù)a的值為________.
39、解析:法一:要使點(diǎn)A,B到直線l的距離相等, 則AB∥l,或A,B的中點(diǎn)(2,4)在直線l上. 所以-a==2或2a+4-1=0, 解得a=-2或-. 法二:要使點(diǎn)A,B到直線l的距離相等, 則=,解得a=-2或-. 答案:-2或- [鎖定考向] 對稱問題是高考??純?nèi)容之一,也是考查學(xué)生轉(zhuǎn)化能力的一種常見題型. 常見的命題角度有: (1)點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱; (2)點(diǎn)關(guān)于線對稱; (3)線關(guān)于線對稱. [題點(diǎn)全練] 角度一:點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱 1.過點(diǎn)P(0,1)作直線l使它被直線l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的線段被點(diǎn)P平分,則直線l的方
40、程為________________. 解析:設(shè)l1與l的交點(diǎn)為A(a,8-2a), 則由題意知,點(diǎn)A關(guān)于點(diǎn)P的對稱點(diǎn)B(-a,2a-6)在l2上,把B點(diǎn)坐標(biāo)代入l2的方程得-a-3(2a-6)+10=0, 解得a=4,即點(diǎn)A(4,0)在直線l上, 所以由兩點(diǎn)式得直線l的方程為x+4y-4=0. 答案:x+4y-4=0 2.已知直線l:2x-3y+1=0,點(diǎn)A(-1,-2),則直線l關(guān)于點(diǎn)A(-1,-2)對稱的直線l′的方程為________. 解析:法一:在l:2x-3y+1=0上任取兩點(diǎn),如M(1,1),N(4,3), 則M,N關(guān)于點(diǎn)A的對稱點(diǎn)M′,N′均在直線l′上.
41、易知M′(-3,-5),N′(-6,-7),由兩點(diǎn)式可得l′的方程為2x-3y-9=0. 法二:設(shè)P(x,y)為l′上任意一點(diǎn),則P(x,y)關(guān)于點(diǎn)A(-1,-2)的對稱點(diǎn)為P′(-2-x,-4-y), ∵P′在直線l上,∴2(-2-x)-3(-4-y)+1=0, 即2x-3y-9=0. 答案:2x-3y-9=0 角度二:點(diǎn)關(guān)于線對稱 3.已知直線l:2x-3y+1=0,點(diǎn)A(-1,-2).求: (1)點(diǎn)A關(guān)于直線l的對稱點(diǎn)A′的坐標(biāo); (2)直線m:3x-2y-6=0關(guān)于直線l的對稱直線m′的方程. 解:(1)設(shè)A′(x,y),則 解得 ∴A′. (2)在直線m上取一
42、點(diǎn),如M(2,0), 則M(2,0)關(guān)于直線l的對稱點(diǎn)M′必在直線m′上. 設(shè)M′(a,b), 則 解得M′. 設(shè)直線m與直線l的交點(diǎn)為N, 則由得N(4,3). 又∵m′經(jīng)過點(diǎn)N(4,3), ∴由兩點(diǎn)式得直線m′的方程為9x-46y+102=0. 角度三:線關(guān)于線對稱 4.直線2x-y+3=0關(guān)于直線x-y+2=0對稱的直線方程是( ) A.x-2y+3=0 B.x-2y-3=0 C.x+2y+1=0 D.x+2y-1=0 解析:選A 設(shè)所求直線上任意一點(diǎn)P(x,y),則P關(guān)于x-y+2=0的對稱點(diǎn)為P′(x0,y0), 由得 由點(diǎn)P′(x0,y
43、0)在直線2x-y+3=0上, ∴2(y-2)-(x+2)+3=0, 即x-2y+3=0. [通法在握] 1.中心對稱問題的2個類型及求解方法 (1)點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱: 若點(diǎn)M(x1,y1)及N(x,y)關(guān)于P(a,b)對稱,則由中點(diǎn)坐標(biāo)公式得進(jìn)而求解. (2)直線關(guān)于點(diǎn)的對稱,主要求解方法是: ①在已知直線上取兩點(diǎn),利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式求出它們關(guān)于已知點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)坐標(biāo),再由兩點(diǎn)式求出直線方程; ②求出一個對稱點(diǎn),再利用兩對稱直線平行,由點(diǎn)斜式得到所求直線方程. 2.軸對稱問題的2個類型及求解方法 (1)點(diǎn)關(guān)于直線的對稱: 若兩點(diǎn)P1(x1,y1)與P2(x2,y2)關(guān)于直線l
44、:Ax+By+C=0對稱,由方程組 可得到點(diǎn)P1關(guān)于l對稱的點(diǎn)P2的坐標(biāo)(x2,y2)(其中B≠0,x1≠x2). (2)直線關(guān)于直線的對稱: 一般轉(zhuǎn)化為點(diǎn)關(guān)于直線的對稱來解決,有兩種情況:一是已知直線與對稱軸相交;二是已知直線與對稱軸平行. [演練沖關(guān)] 1.與直線3x-4y+5=0關(guān)于x軸對稱的直線方程為________. 解析:設(shè)A(x,y)為所求直線上的任意一點(diǎn), 則A′(x,-y)在直線3x-4y+5=0上, 即3x-4(-y)+5=0,故所求直線方程為3x+4y+5=0. 答案:3x+4y+5=0 2已知入射光線經(jīng)過點(diǎn)M(-3,4),被直線l:x-y+3=0反射
45、,反射光線經(jīng)過點(diǎn)N(2,6),則反射光線所在直線的方程為________. 解析:設(shè)點(diǎn)M(-3,4)關(guān)于直線l:x-y+3=0的對稱點(diǎn)為M′(a,b),則反射光線所在直線過點(diǎn)M′, 所以解得a=1,b=0. 又反射光線經(jīng)過點(diǎn)N(2,6), 所以所求直線的方程為=, 即6x-y-6=0. 答案:6x-y-6=0 3.已知△ABC中,頂點(diǎn)A(4,5),點(diǎn)B在直線l:2x-y+2=0上,點(diǎn)C在x軸上,求△ABC周長的最小值. 解:設(shè)點(diǎn)A關(guān)于直線l:2x-y+2=0的對稱點(diǎn)為A1(x1,y1),點(diǎn)A關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)為A2(x2,y2),連接A1A2交l于點(diǎn)B,交x軸于點(diǎn)C,則此時△AB
46、C的周長取最小值,且最小值為. ∵A1與A關(guān)于直線l:2x-y+2=0對稱, ∴ 解得∴A1(0,7).易求得A2(4,-5), ∴△ABC周長的最小值為 ==4. 一抓基礎(chǔ),多練小題做到眼疾手快 1.直線2x+y+m=0和x+2y+n=0的位置關(guān)系是( ) A.平行 B.垂直 C.相交但不垂直 D.不能確定 解析:選C 由可得3x+2m-n=0,由于3x+2m-n=0有唯一解,故方程組有唯一解,故兩直線相交,兩直線的斜率分別為-2,-,斜率之積不等于-1,故不垂直. 2.(2018·浙江名校協(xié)作體聯(lián)考)“a=-1”是“直線ax+3y+3=0和
47、直線x+(a-2)y+1=0平行”的( ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件 解析:選C 因為直線ax+3y+3=0和直線x+(a-2)y+1=0平行的充要條件是解得a=-1,故選C. 3.(2018·麗水調(diào)研)已知直線l1過點(diǎn)(-2,0)且傾斜角為30°,直線l2過點(diǎn)(2,0)且與直線l1垂直,則直線l1與直線l2的交點(diǎn)坐標(biāo)為( ) A.(3,) B.(2,) C.(1,) D. 解析:選C 直線l1的斜率為k1=tan 30°=,因為直線l2與直線l1垂直,所以k2=-=-,所以直線l1的方程為y=(x+2),直線l2
48、的方程為y=-(x-2).兩式聯(lián)立,解得即直線l1與直線l2的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1,). 4.(2018·諸暨期初)已知點(diǎn)A(7,-4)關(guān)于直線l的對稱點(diǎn)為B(-5,6),則該對稱直線l的方程為( ) A.6x+5y-1=0 B.5x+6y+1=0 C.5x-6y-1=0 D.6x-5y-1=0 解析:選D 由題可得,直線l是線段AB的垂直平分線.因為A(7,-4),B(-5,6),所以kAB==-,所以kl=.又因為A(7,-4),B(-5,6)的中點(diǎn)坐標(biāo)為(1,1).所以直線l的方程為y-1=(x-1),即6x-5y-1=0. 5.若直線2x-y=-10,y=x+1,y=ax
49、-2交于一點(diǎn),則a的值為________. 解析:由得 即直線2x-y=-10與y=x+1相交于點(diǎn)(-9,-8). 又因為直線2x-y=-10,y=x+1,y=ax-2交于一點(diǎn), 所以-8=-9a-2,解得a=. 答案: 二保高考,全練題型做到高考達(dá)標(biāo) 1.(2018·舟山調(diào)研)在直角坐標(biāo)平面內(nèi),過定點(diǎn)P的直線l:ax+y-1=0與過定點(diǎn)Q的直線m:x-ay+3=0相交于點(diǎn)M,則|MP|2+|MQ|2的值為( ) A. B. C.5 D.10 解析:選D 由題意知P(0,1),Q(-3,0), ∵過定點(diǎn)P的直線ax+y-1=0與過定點(diǎn)Q的直線x-ay+3=0垂直,
50、 ∴M位于以PQ為直徑的圓上, ∵|PQ|==, ∴|MP|2+|MQ|2=|PQ|2=10. 2.(2018·慈溪模擬)曲線y=2x-x3在x=-1處的切線為l,則點(diǎn)P(3,2)到直線l的距離為( ) A. B. C. D. 解析:選A 由題可得,切點(diǎn)坐標(biāo)為(-1,-1).y′=2-3x2,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義可知,該切線的斜率為k=2-3=-1,所以切線的方程為x+y+2=0.所以點(diǎn)P(3,2)到直線l的距離為d==. 3.(2018·綿陽模擬)若P,Q分別為直線3x+4y-12=0與6x+8y+5=0上任意一點(diǎn),則|PQ|的最小值為( ) A. B. C.
51、 D. 解析:選C 因為=≠,所以兩直線平行, 由題意可知|PQ|的最小值為這兩條平行直線間的距離, 即=, 所以|PQ|的最小值為. 4.(2018·廈門模擬)將一張坐標(biāo)紙折疊一次,使得點(diǎn)(0,2)與點(diǎn)(4,0)重合,點(diǎn)(7,3)與點(diǎn)(m,n)重合,則m+n等于( ) A. B. C. D. 解析:選A 由題意可知,紙的折痕應(yīng)是點(diǎn)(0,2)與點(diǎn)(4,0)連線的中垂線,即直線y=2x-3,它也是點(diǎn)(7,3)與點(diǎn)(m,n)連線的中垂線, 則解得故m+n=. 5.從點(diǎn)(2,3)射出的光線沿與向量a=(8,4)平行的直線射到y(tǒng)軸上,則反射光線所在的直線方程為( ) A
52、.x+2y-4=0 B.2x+y-1=0 C.x+6y-16=0 D.6x+y-8=0 解析:選A 由直線與向量a=(8,4)平行知,過點(diǎn)(2,3)的直線的斜率k=,所以直線的方程為y-3=(x-2),其與y軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,2),又點(diǎn)(2,3)關(guān)于y軸的對稱點(diǎn)為(-2,3),所以反射光線過點(diǎn)(-2,3)與(0,2),由兩點(diǎn)式可得反射光線所在的直線方程為x+2y-4=0. 6.(2018·余姚檢測)已知直線l過點(diǎn)P(3,4)且與點(diǎn)A(-2,2),B(4,-2)等距離,則直線l的方程為________. 解析:顯然直線l的斜率不存在時,不滿足題意; 設(shè)所求直線方程為y-4=k(x
53、-3), 即kx-y+4-3k=0, 由已知,得=, ∴k=2或k=-. ∴所求直線l的方程為2x-y-2=0或2x+3y-18=0. 答案:2x-y-2=0或2x+3y-18=0 7.如圖所示,已知兩點(diǎn)A(4,0),B(0,4),從點(diǎn)P(2,0)射出的光線經(jīng)直線AB反射后再射到直線OB上,最后經(jīng)直線OB反射后又回到P點(diǎn),則光線所經(jīng)過的路程為________. 解析:易得AB所在的直線方程為x+y=4,由于點(diǎn)P關(guān)于直線AB對稱的點(diǎn)為A1(4,2),點(diǎn)P關(guān)于y軸對稱的點(diǎn)為A2(-2,0),則光線所經(jīng)過的路程即A1與A2兩點(diǎn)間的距離.于是|A1A2|==2. 答
54、案:2 8.(2018·紹興一中檢測)兩平行直線l1,l2分別過點(diǎn)P(-1,3),Q(2,-1),它們分別繞P,Q旋轉(zhuǎn),但始終保持平行,則l1,l2之間的距離的取值范圍是________. 解析:∵l1∥l2,且P∈l1,Q∈l2,∴l(xiāng)1,l2間的最大距離為|PQ|==5,又l1與l2不重合,∴l(xiāng)1,l2之間距離的取值范圍是(0,5]. 答案:(0,5] 9.已知兩條直線l1:ax-by+4=0和l2:(a-1)x+y+b=0,求滿足下列條件的a,b的值. (1)l1⊥l2,且直線l1過點(diǎn)(-3,-1); (2)l1∥l2,且坐標(biāo)原點(diǎn)到這兩條直線的距離相等. 解:(1)∵l1⊥l
55、2,∴a(a-1)-b=0.① 又∵直線l1過點(diǎn)(-3,-1),∴-3a+b+4=0.② 聯(lián)立①②解得a=2,b=2. (2)∵直線l2的斜率存在,l1∥l2, ∴直線l1的斜率存在. ∴k1=k2,即=1-a. 又∵坐標(biāo)原點(diǎn)到這兩條直線的距離相等, ∴l(xiāng)1,l2在y軸上的截距互為相反數(shù), 即=b. 故a=2,b=-2或a=,b=2. 10.已知△ABC的頂點(diǎn)A(5,1),AB邊上的中線CM所在直線方程為2x-y-5=0,AC邊上的高BH所在直線方程為x-2y-5=0,求直線BC的方程. 解:依題意知:kAC=-2,A(5,1), ∴l(xiāng)AC的方程為2x+y-11=0,
56、 聯(lián)立得C(4,3). 設(shè)B(x0,y0),則AB的中點(diǎn)M, 代入2x-y-5=0, 得2x0-y0-1=0, 聯(lián)立得B(-1,-3),∴kBC=, ∴直線BC的方程為y-3=(x-4), 即6x-5y-9=0. 三上臺階,自主選做志在沖刺名校 1.已知線段AB的兩個端點(diǎn)A(0,-3),B(3,0),且直線y=2λx+λ+2與線段AB總相交,則實數(shù)λ的取值范圍為________. 解析:如圖所示,因為y=2λx+λ+2恒過定點(diǎn)C,連接AC,CB,所以直線AC的斜率kAC=-10,直線BC的斜率kBC=-. 又直線y=2λx+λ+2與線段AB總相交,所以kAC≤2λ≤kBC,
57、所以λ的取值范圍為. 答案: 2.已知直線l:(2a+b)x+(a+b)y+a-b=0及點(diǎn)P(3,4). (1)證明直線l過某定點(diǎn),并求該定點(diǎn)的坐標(biāo). (2)當(dāng)點(diǎn)P到直線l的距離最大時,求直線l的方程. 解:(1)證明:直線l的方程可化為 a(2x+y+1)+b(x+y-1)=0, 由得 所以直線l恒過定點(diǎn)(-2,3). (2)由(1)知直線l恒過定點(diǎn)A(-2,3), 當(dāng)直線l垂直于直線PA時,點(diǎn)P到直線l的距離最大. 又直線PA的斜率kPA==, 所以直線l的斜率kl=-5. 故直線l的方程為y-3=-5(x+2), 即5x+y+7=0. 第三節(jié)圓的方程
58、 1.圓的定義及方程 定義 平面內(nèi)與定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合(軌跡) 標(biāo)準(zhǔn)方程 (x-a)2+(y-b)2=r2(r>0) 圓心:(a,b),半徑:r 一般方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0,(D2+E2-4F>0) 圓心:, 半徑: 2.點(diǎn)與圓的位置關(guān)系 點(diǎn)M(x0,y0)與圓(x-a)2+(y-b)2=r2的位置關(guān)系: (1)若M(x0,y0)在圓外,則(x0-a)2+(y0-b)2>r2. (2)若M(x0,y0)在圓上,則(x0-a)2+(y0-b)2=r2. (3)若M(x0,y0)在圓內(nèi),則(x0-a)2+(y0-b)2<r2. [小題體驗]
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