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文檔簡(jiǎn)介
第二章直線和圓的方程
直線的方程
直線的點(diǎn)斜式方程
例1直線/經(jīng)過(guò)點(diǎn)溫(-2,3)且傾斜角a=45。,求直線/的點(diǎn)斜式方程,并畫出直線/.
解:直線/經(jīng)過(guò)點(diǎn)不(-2,3),斜率A:=tan45°=l,代入點(diǎn)斜式方程得
y-3=x+2.
畫圖時(shí),只需再找出直線/上的另一點(diǎn)4(和,),例如,取玉=一1,則乂=4,得點(diǎn)片的
坐標(biāo)為(-1,4),過(guò)《,[兩點(diǎn)的直線即為所求,如圖.
例2已知直線ll:y=kix+b],l2:y=k2x+b2,試討論:(直〃/人的條件是什么?(2)/11/2
的條件是什么?
分析:回顧前面用斜率判斷兩條直線平行、垂直的結(jié)論,可以發(fā)現(xiàn)“〃2或4時(shí),占,與
與4,4應(yīng)滿足的關(guān)系.
解:(1)若〃4,則占=內(nèi),此時(shí)4,4與V軸的交點(diǎn)不同,即4Hb2;反之,若匕=的,
且則“〃2.
(2)若4上,2,則桃2=一1;反之,若桃2=-1,則/i,/
由例2我們得到,對(duì)于直線4:丁=占x+4,l2:y=k2x+b2,
[/〃2=匕=,且4Hb2;
4-L4=k1h=-1.
練習(xí)
1.寫出下列直線的點(diǎn)斜式方程.
(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)2(3,-1),斜率是
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)3卜啦,2),傾斜角是30。;
(3)經(jīng)過(guò)點(diǎn)。(0,3),傾斜角是0。;
(4)經(jīng)過(guò)點(diǎn)。(-4,-2)傾斜角是號(hào).
【答案】⑴j+1=伍?3);(2)y—2=*x+6;(3)y-3=0(x-0);(4)
y+2=-(x+4);
【解析】
【分析】根據(jù)直線的點(diǎn)斜式方程解題即可.
【詳解】(1)因?yàn)橹本€經(jīng)過(guò)點(diǎn)4(3,-1),斜率是亞,
所以直線的點(diǎn)斜式方程為y+l=&(x-3);
(2)因?yàn)橹本€經(jīng)過(guò)點(diǎn)8(-五,2),傾斜角是30。,所以斜率為日
所以直線的點(diǎn)斜式方程為y-2=[(》+收);
(3)經(jīng)過(guò)點(diǎn)傾斜角是0。,所以斜率為0
所以直線的點(diǎn)斜式方程為>-3=0(》-0);
(4)經(jīng)過(guò)點(diǎn)。(-4,-2),傾斜角是言,所以斜率為一百
所以直線的點(diǎn)斜式方程為y+2=-G(x+4);
2.(1)已知直線的點(diǎn)斜式方程是y-2=x-1,那么此直線的斜率是,傾
斜角是;
(2)已知直線的點(diǎn)斜式方程是y+2=3(x+l),那么此直線的斜率是,傾
斜角是
JT
【答案】①.1②.45°##-③.3④.arctan3
4
【解析】
【分析】(1)根據(jù)直線的點(diǎn)斜式方程可得出直線的斜率以及傾斜角;
(2)根據(jù)直線的點(diǎn)斜式方程可得出直線的斜率以及傾斜角.
【詳解】(1)已知直線的點(diǎn)斜式方程是丁-2=x-1,則該直線的斜率為1,傾斜角
為45°;
(2)已知直線的點(diǎn)斜式方程是夕+2=3(x+l),則該直線的斜率為3,傾斜角為
arctan3.
故答案為:(1)1;45°;(2)3;arctan3.
3.寫出下列直線的斜截式方程.
(1)斜率是母,在y軸上的截距是-2;
(2)斜率是-2,在y軸上的截距是4.
【答案】⑴y=巫x_2;⑵y=-2x+4;
'2
【解析】
【分析】由直線的斜截式方程求解即可.
【詳解】(1)因?yàn)橹本€斜率是且,在y軸上的截距是-2,
2
所以直線的斜截式方程為y=^-X-2;
(2)因?yàn)橹本€斜率是-2,在y軸上的截距是4,
所以直線的斜截式方程為y=-2》+4:
4.判斷下列各對(duì)直線是否平行或垂直.
(1)/j*.y~—X3fI2*y=~x—2;
53
(2)/j'=9,2:y=一1x.
【答案】(1)I川2,(2)/,1/2
【解析】
【分析】根據(jù)兩直線(斜率都存在)平行則斜率相等且縱截距不相等,兩直線(斜
率都存在)垂直則斜率互為負(fù)倒數(shù),判斷即可;
【詳解】解:(1)因?yàn)?:y=;x+3,/2:y=;x—2;
所以勺=g,偽=3,h=g,b2=-2,因?yàn)檎?左2且4kb2,所以“〃2;
5353
(2)因?yàn)樾=",/2:y=-1x,所以占二不總=一丁
因?yàn)檎?左2=gx[—|)=—l,所以
直線的兩點(diǎn)式方程
例3如圖,已知直線/與X軸的交點(diǎn)為44,0),與N軸的交點(diǎn)為8(0,6),其中bHO.
解:將兩點(diǎn)4。,0),8(0,6)的坐標(biāo)代入兩點(diǎn)式,得
y-0_x-a
h-00-a
即
"=1.
ab
例4已知AZBC的三個(gè)頂點(diǎn)4—5,0),8(3,—3),C(0.2),求邊8C所在直線的方程,以
及這條邊上的中線AM所在直線的方程.
解:如圖,過(guò)8(3,-3),CQ2)的兩點(diǎn)式方程為
y-2_x-0
-3-23-0
整理得
5x+3y-6=0.
這就是邊BC所在直線的方程.
邊8C上的中線是頂點(diǎn)N與邊8C中點(diǎn)〃所連線段,由中點(diǎn)坐標(biāo)公式,可得點(diǎn)M的坐標(biāo)為
(3+0-3+21
【三,27
過(guò)/(—5,0),兩點(diǎn)的直線方程為
y-0x+5
」-03+5,
22
整理可得
x+13y+5=0.
這就是邊BC上中線AM所在直線的方程.
?
練習(xí)
5.求經(jīng)過(guò)下列兩點(diǎn)的直線的兩點(diǎn)式方程.
(1)6(2,1),£(0,-3);
(2)4(0,5),5(5,0).
【答案】⑴"=;二⑵0-5=x—0
5-0
【解析】
【分析】根據(jù)直線的兩點(diǎn)式方程求解即可.
【詳解】因?yàn)橹本€的兩點(diǎn)式方程為:一一L
%f£一玉
因?yàn)?(2,1),7^(0,-3),
所以直線々巴的兩點(diǎn)式方程:第=三;
因?yàn)?(0,5),8(5,0),
所以直線工8的兩點(diǎn)式方程:曰=丹:
6.根據(jù)下列條件求直線的截距式方程,并畫出圖形.
(1)在x軸、了軸上的截距分別是2,3;
(2)在x軸、y軸上的截距分別是-5,6.
【答案】(1):+4=1(圖見(jiàn)解析)(2)4+7=1(圖見(jiàn)解析)
23-56
【解析】
【分析】由截距式±+4=1直接寫出答案即可.
【詳解】(1)由截距式得:-+z=l.
23
7.根據(jù)下列條件,求直線的方程.
(1)過(guò)點(diǎn)(0,5),且在兩坐標(biāo)軸上的截距之和為2;
(2)過(guò)點(diǎn)(5,0),且在兩坐標(biāo)軸上的截距之差為2.
【答案】(1)5%-3^+15=0(2)3x—5y—15=0或7x—5y—35=。
【解析】
【分析】(1)根據(jù)題意求出直線在X軸上的截距,再利用截距式即可寫出答案.
(2)根據(jù)題意求出直線在歹軸上的截距,再利用截距式即可寫出答案.
【詳解】(1)因?yàn)橹本€在歹軸上的截距為5,則在x軸上的截距為2-5=-3.
則直線為二+歲=1-5x—3y+15=0.
-35
(2)因?yàn)橹本€在x軸上的截距為5,則在歹軸上的截距為5-2=3或5+2=7.
則直線為1+1=1-3工-5歹-15=0或;+"=1-7x-5y-35=0.
所以直線為3》一5^-15=0或7工一5y一35=0
直線的一般式方程
4
例5已知直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)工(6,-4),斜率為-一,求直線的點(diǎn)斜式和一般式方程.
3
4
解:經(jīng)過(guò)點(diǎn)”(6,-4),斜率為-弓的直線的點(diǎn)斜式方程是
4
y+4=-y(x-6),
化為一般式,得
4x+3y—12=0.
例6把直線/的一般式方程x-2y+6=0化為斜截式,求出直線/的斜率以及它在x軸與y
軸上的截距,并畫出圖形.
分析:求直線/在x軸上的截距,即求直線/與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),只要在直線/的方程中
令y=0即可得x的值.
解:把直線/的一般式方程化為斜截式
y=—x+3.
-2
因此,直線/的斜率A=它在y軸上的截距是3.
在直線/的方程x—2少+6=0中,令y=0,得
x=-6,
即直線/在x軸上的截距是-6.
由上面可得直線/與x軸j軸的交點(diǎn)分別為
2(-6,0),5(0,3),
過(guò)/,8兩點(diǎn)作直線,就得直線/
練習(xí)
8.根據(jù)下列條件,寫出直線的方程,并把它化為一般式.
(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)火8,-2),斜率是-;;
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)網(wǎng)4,2),平行于x軸;
(3)經(jīng)過(guò)點(diǎn)耳(3,-2),)(5,—4);
3
(4)在x軸、〉軸上的截距分別是,,-3.
【答案】(1)x+2y-4=0;(2)y-2=0;(3)x+y-l=0;(4)2x-y-3=0
【解析】
【分析】(1)由點(diǎn)斜式寫出直線方程,并化為一般式;
(2)由點(diǎn)斜式寫出直線方程,并化為一般式;
(3)由兩點(diǎn)式寫出直線方程,并化為一般式;
(4)由截距式寫出直線方程,并化為一般式;
【詳解】(1)由點(diǎn)斜式寫出直線方程丁=一;。-8)-2=-;8+2,
其一般式為x+2y-4=0;
(2)由點(diǎn)斜式寫出直線方程V=0x(x-4)+2=2,
其一般式為y-2=o;
y—(—2)x-3y+2x—3
(3)由兩點(diǎn)式寫出直線方程;:二=不=0.=一丁,
其一般式為X+V-1=0;
工+2=lo冬_2L=i
(4)由截距寫出直線方程3-333,
2
其一般式為2x-y-3=0;
9.求下列直線的斜率以及在y軸上的截距,并畫出圖形.
(1)3x+y-5=0;
⑵“一;
45
(3)x+2y=0-
(4)7x-6y+4=0.
5172
【答案】(1)-3,5;(2)—,-5;(3)—,0;(4)—,—.
4263
【解析】
【分析】直線y=+6的斜率為左,在y軸上的截距為6,故將直線的一般式變?yōu)?/p>
斜截式,即可得到斜率和在〉軸上的截距.
【詳解】(1)3x+y-5=0即歹=-3x+5,斜率為-3,在V軸上的截距為5;
(2)rrh即好;一,斜率為:在,軸上的截距為由
(3)x+2y=0,即歹=一,斜率為,在歹軸上的截距為0;
22
10.已知直線/的方程是4t+段+C=0.
(1)當(dāng)時(shí),直線/的斜率是多少?當(dāng)8=0時(shí)呢?
(2)系數(shù)/,B,C取什么值時(shí),方程/x+8y+C=0表示經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線?
A
【答案】(1)6k0時(shí),斜率左=一萬(wàn);當(dāng)3=0El寸,直線/的斜率不存在;(2)C=0
且48不同時(shí)為0.
【解析】
【分析】(1)當(dāng)時(shí),直接由直線方程求出斜率;當(dāng)3=0時(shí),直線/的斜率不
存在;
(2)由直線過(guò)原點(diǎn)可得C=0,再由48不同時(shí)為0即可得解.
A
【詳解】(1)當(dāng)6/0時(shí),直線/的斜率是左=-萬(wàn);當(dāng)8=0時(shí),直線/的斜率不存
在;
(2)因?yàn)橹本€Zx+繪+C=0過(guò)原點(diǎn),所以。=0,
所以當(dāng)。=0且48不同時(shí)為0時(shí),方程4丫+跌+。=0表示經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線.
習(xí)題
復(fù)習(xí)鞏固
11.寫出滿足下列條件的直線的方程.
(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)48,-2),斜率是也;
3
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)8(-2,0),且與x軸垂直:
(3)斜率是-4,在y軸上的截距是7;
(4)經(jīng)過(guò)4一1,8),8(4,-2)兩點(diǎn);
(5)在y軸上的截距是2,且與x軸平行;
(6)在x軸、y軸上的截距分別是4,-3.
【答案】(1)V3x—3y—8A/3—6=0(2)x=-2(3)4x+y-7=0(4)2x+y—6—0
(5)y=2;(6)3x—4_y-12=0
【解析】
【分析】(1)利用點(diǎn)斜式求出直線方程;
(2)依題意直接得到直線方程為x=-2;
(3)利用斜截式求出直線方程;
(4)首先求出斜率,再利用點(diǎn)斜式求出直線方程;
(5)依題意可知斜率為0,即可得到直線方程;
(6)利用截距式求出直線方程;
【詳解】解:(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)48,-2),斜率是乎;則直線方程為歹+2=*卜-8),
即氐-3y-8舁6=0
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)次-2,0),且與x軸垂直;則直線方程為x=-2
(3)斜率是-4,在y軸上的截距是7;則直線方程為y=-4x+7,即4x+y—7=0
-2-8
(4)經(jīng)過(guò)Z(T8),8(4,-2)兩點(diǎn);則斜率左=用曰=一2,所以直線方程為
y-8=-2(x+l),即2x+y-6=0
(5)在y軸上的截距是2,且與x軸平行;則直線方程為丁=2
(6)在x軸、y軸上的截距分別是4,-3.則直線方程為±+±=1,即3x-4y-12=0
4-3
12.判斷/(L3),8(5,7),C(10,12)三點(diǎn)是否共線,并說(shuō)明理由.
【答案】4B,。三點(diǎn)共線;理由見(jiàn)解析
【解析】
【分析】根據(jù)向量共線定理判斷即可.
【詳解】因?yàn)?(1,3),5(5,7),0(10,12),
所以幾=(4,4),於=(9,9),
->4T
因?yàn)?
所以4B,C三點(diǎn)共線.
13.已知兩點(diǎn)工(7,-4),8(-5,6),求線段的垂直平分線的方程.
【答案】6x-5y-l=0
【解析】
【分析】根據(jù)中點(diǎn)坐標(biāo)公式求得線段中點(diǎn)坐標(biāo),再求直線的斜率,進(jìn)而確定
垂直平分線的斜率,最后根據(jù)點(diǎn)斜式寫出直線方程即可.
【詳解】因?yàn)閮牲c(diǎn)力(7,-4),3(-5,6),
所以線段相中點(diǎn)坐標(biāo)為(L1),心尸崢孚=-?,
—5—76
所以線段Z8的垂直平分線的斜率為',
由點(diǎn)斜式可知:線段"5的垂直平分線的方程為:^-l=-|(x-l),
整理得:6x-5y-l=0.
14.已知I-BC1的三個(gè)頂點(diǎn)”(8,5),5(4-2),C(-6,3),求經(jīng)過(guò)兩邊48和ZC的
中點(diǎn)的直線的方程.
【答案】x+2y-9=0
【解析】
【分析】首先求得中點(diǎn)坐標(biāo),再根據(jù)直線的兩點(diǎn)式方程求解即可.
【詳解】設(shè)和ZC的中點(diǎn)分別為RE,
因?yàn)?(8,5),5(4,-2),。(-6,3),
3
所以。(6,5),七(1,4)
3_4
所以直線。E的方程為:I二2,
x-1~6-1
整理得:x+2y-9=0,
經(jīng)過(guò)兩邊Z8和ZC的中點(diǎn)的直線的方程為x+2y-9=0.
15.一根彈簧,掛4N的物體時(shí),長(zhǎng)20cm.在彈性限度內(nèi),所掛物體的重量每增加
1N,彈簧就伸長(zhǎng)1.5cm.試寫出彈簧的長(zhǎng)度/(單位:cm)與所掛物體重量G(單
位:N)之間關(guān)系的方程.
【答案】/=14+1.5G
【解析】
【分析】根據(jù)題意先求出彈簧的原長(zhǎng),再由條件列出彈簧的長(zhǎng)度/(單位:cm)與
所掛物體重量G(單位:N)的關(guān)系方程.
【詳解】設(shè)彈簧的原長(zhǎng)是1cm,
???掛4N的物體時(shí),長(zhǎng)20cm.在彈性限度內(nèi),
所掛物體的重量每增加1N,彈簧就伸長(zhǎng)1.5cm.
20=1+4x1.5,解得L=14cm.
??.在彈性限度內(nèi),彈簧的長(zhǎng)度/(單位:cm)
與所掛物體重量G(單位:N)之間關(guān)系的方程:/=14+L5G.
16.菱形的兩條對(duì)角線分別位于x軸和y軸上,其長(zhǎng)度分別為8和6,求菱形各邊所
在直線的方程.
【答案】3x+4y-12=0;3x-4y+12=0;3x+4y+12=0;3x-4y-12=0
【解析】
【分析】根據(jù)菱形的結(jié)構(gòu)特征可確定直線經(jīng)過(guò)點(diǎn),再由點(diǎn)斜式即可求解.
【詳解】由題意作出菱形圖形,如圖,
3
直線6C的方程:y=1(x+4),即3x-4y+12=0,
直線的方程:y=—1(x+4),即3x+4y+12=0,
4
直線ZO的方程:y=-(x-4),即3x—4_y—12=0
17.求經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(2,3),并且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等的直線的方程.
【答案】3x-2y=0或x+y-5=0
【解析】
【分析】討論截距為不為0,分別求出直線即可.
【詳解】(1)當(dāng)截距為0時(shí)?:直線為"-2丁=0。
(2)當(dāng)截距不為0時(shí)、設(shè)截距為。,則直線為x+y=。,將尸(2,3)代入解得。=5,
所以直線為x+y-5=0.
綜上所述:直線為標(biāo)-2歹=0或x+y-5=0.
18.求滿足下列條件的直線的方程.
(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)2(3,2),且與直線4x+y-2=0平行;
(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)C(2,-3),且平行于過(guò)"(1,2)和N(-1,5)兩點(diǎn)的直線;
(3)經(jīng)過(guò)點(diǎn)3(3,0),且與直線2x+y-5=0垂直.
313
【答案】(1)y=-4x+14;(2)y=—x;(3)y——x—
-222
【解析】
【分析】(1)兩直線平行,斜率相等,從而求得直線方程;
(2)求過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率,然后根據(jù)兩直線平行,斜率相等,從而求得直線方程;
(3)兩直線垂直,斜率乘積等于-1,求得斜率,從而寫出方程;
【詳解】(1)與直線4x+y-2=0平行的直線斜率為一4,且經(jīng)過(guò)點(diǎn)〃(3,2)
則直線為V=-4(X_3)+2=-4X+14;
(2)過(guò)/(1,2)和N(-1,5)兩點(diǎn)的直線斜率為-4=-9,
—1—12
則與MN平行且過(guò)點(diǎn)C(2,-3)的直線方程為:y=--(x-2)-3=--x;
(3)直線2x+y-5=0的斜率為一2,與之垂直的直線斜率為:,
則經(jīng)過(guò)點(diǎn)8(3,0),且與直線2x+y—5=0垂直的直線方程為丁=2。-3)=5'-:;
綜合運(yùn)用
19.的三個(gè)頂點(diǎn)是2(4,0),6(6,7),C(0,3),求:
(1)邊8C上的中線所在直線的方程;
(2)邊8c上的高所在直線的方程;
(3)邊3c的垂直平分線的方程.
3319
【答案】(1)y——+20;(2)y=—x+6;(3)y=—xH
’222
【解析】
【分析】(1)求得8c的中點(diǎn)坐標(biāo),結(jié)合N點(diǎn)坐標(biāo),求得中線方程;
(2)求得8C的斜率,從而求得其上的高的斜率,且過(guò)血4,0),求得高的方程;
3
(3)由(1)知8c的中點(diǎn)坐標(biāo)(3,5),由(2)知高的斜率為-寫出垂直平分線
2
的方程;
【詳解】(1)8c的中點(diǎn)坐標(biāo)為(亍,亍)=(3,5)
則邊BC上的中線所在直線的方程為y=-^-x(x-4)=-5x+20;
3—4
7—424
(2)邊5c的斜率為M=則其上的高的斜率為-1,且過(guò)力(4,0),
,33
則邊5c上的高所在直線的方程為歹=-2。-4)=-2》+6;
3
(3)由(1)知3c的中點(diǎn)坐標(biāo)(3,5),由(2)知高的斜率為-不,
2
3319
則邊BC的垂直平分線的方程為y=--(x-3)+5=--x+y.
20.求直線Nx+圾+C=0T,8不同時(shí)為0)的系數(shù)4B,C分別滿足什么關(guān)系
時(shí),這條直線有以下性質(zhì):
(1)與兩條坐標(biāo)軸都相交;
(2)只與x軸相交;
(3)只與y軸相交;
(4)是x軸所在的直線;
(5)是y軸所在的直線.
【答案】(1)A^O,8*0:(2)A^O,B=0;(3)A=0,8*0;(4)4=0,
8H0,C=0;(5)A^0,5=0,C=0;
【解析】
【分析】(1)根據(jù)直線與坐標(biāo)軸相交的性質(zhì)可得;
(2)根據(jù)直線只與x軸相交的性質(zhì)可得;
(3)根據(jù)直線只與y軸相交的性質(zhì)可得;
(4)由x軸所在的直線方程即可得解;
(5)由y軸所在的直線方程即可得解.
【詳解】(1)直線4v+8y+C=0(A,8不同時(shí)為0)與x軸相交時(shí),
Ax+By+C=0
方程組有唯一解,所以
y=0
同理直線小+為+C=0(48不同時(shí)為0)與〉軸相交時(shí),
[Ax+By+C=0
方程組-有唯一解,所以6工0,
|x=A0
所以當(dāng)/WO,8Ho時(shí),直線Nx+8y+C=0與兩條坐標(biāo)軸都相交;
(2)已知直線只與x軸相交,
所以直線/*+為+C=0與y軸平行或重合,
C
所以當(dāng)/力0,B=0時(shí),直線x=——只與X軸相交;
A
(3)已知直線只與y軸相交,
所以直線4c+繪+C=0與x軸平行或重合,
C
所以當(dāng)/=0,8^0時(shí),直線N=—1只與y軸相交;
(4)當(dāng)2=0,5*0,。=0時(shí),直線y=0是x軸所在的直線;
(5)當(dāng)ZHO,5=0,C=0時(shí),直線x=0是y軸所在的直線;
21.設(shè)點(diǎn)溫(%,%)在直線Nx+W+C=0上,求證:這條直線的方程還可以與
/(》-%)+83-汽)=0.
【答案】證明見(jiàn)解析.
【解析】
【分析】將點(diǎn)片(%,為)代入直線4c+8y+C=0中,可得&+Wo+C=O與已知
直線方程聯(lián)立即可求證.
【詳解】因?yàn)辄c(diǎn)4(/,義)在直線4v+&+C=0上,所以小。+為°+C=0,
所以AXQ+By。+C=Ax+By+C,E|JAx+By-Ax0-By。=0,
整理可得:工(工一看)+8(P一%)=0.
22.若直線/沿x軸向左平移3個(gè)單位長(zhǎng)度,再沿y軸向上平移1個(gè)單位長(zhǎng)度后,回
到原來(lái)的位置.試求直線/的斜率.
【答案】-g
【解析】
【分析】設(shè)直線/的方程為y=kx+h,平移后的方程為
y^k(x+3)+b+l=kx+3
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