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高中數(shù)學(xué)必修二直線的方程

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1高中數(shù)學(xué)必修二高中數(shù)學(xué)必修二 直線的方程直線的方程(2)直線的斜率定義:一條直線的傾斜角 的 叫做這條直線的斜率,斜率常用小寫字母k表示,即k= ,傾斜角是90的直線斜率不存在.過(guò)兩點(diǎn)的直線的斜率公式經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)P1(x1,y1),P2(x2,y2) (x1x2)的直線的斜率公式為k= 正切值tan .1212xxyy第1頁(yè)/共53頁(yè)2.直線方程的五種形式名稱名稱方程方程適用范圍適用范圍點(diǎn)斜式點(diǎn)斜式不含垂直于不含垂直于x x軸的直線軸的直線斜截式斜截式不含垂直于不含垂直于x x軸的直線軸的直線兩點(diǎn)式兩點(diǎn)式不含直線不含直線x x= =x x1 (x x1x x2)和直線和直線y y= =y

2、y1 (y y1y y2))(11xxkyybkxy121121xxxxyyyy第2頁(yè)/共53頁(yè)截距式截距式不含垂直于坐標(biāo)軸和過(guò)原不含垂直于坐標(biāo)軸和過(guò)原點(diǎn)的直線點(diǎn)的直線一般式一般式平面直角坐標(biāo)系內(nèi)的直線平面直角坐標(biāo)系內(nèi)的直線都適用都適用1byax)0(022BACByAx第3頁(yè)/共53頁(yè)3.過(guò)P1(x1,y1),P2(x2,y2)的直線方程(1)若x1=x2,且y1y2時(shí),直線垂直于x軸,方程為 ;(2)若x1x2,且y1=y2時(shí),直線垂直于y軸,方程為 ;(3)若x1=x2=0,且y1y2時(shí),直線即為y軸,方程為 ;(4)若x1x2,且y1=y2=0時(shí),直線即為x軸,方程為 .x=x1y=y

3、1x=0y=0第4頁(yè)/共53頁(yè)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),且線段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.222121yyyxxx第5頁(yè)/共53頁(yè)基礎(chǔ)自測(cè)1.過(guò)點(diǎn)M(-2,m),N(m,4)的直線的斜率等 于1,則m的值為 ( ) A.1 B.4 C.1或3 D.1或4 解析 kMN= =1,m=1.Amm24第6頁(yè)/共53頁(yè)2.經(jīng)過(guò)下列兩點(diǎn)的直線的傾斜角是鈍角的是( ) A.(18,8),(4,-4) B.(0,0),( ,1) C.(0,-1),(3,2) D.(-4,1),(0,-1)3第7頁(yè)

4、/共53頁(yè)解析 對(duì)A過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率對(duì)B過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率對(duì)C過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率對(duì)D過(guò)兩點(diǎn)的直線斜率過(guò)D中兩點(diǎn)的直線的傾斜角是鈍角.答案 D, 076418)4(8k, 0330301k, 010312k. 02104) 1(1k第8頁(yè)/共53頁(yè)3.下列四個(gè)命題中,假命題是 ( ) A.經(jīng)過(guò)定點(diǎn)P(x0,y0)的直線不一定都可以用 方程y-y0=k(x-x0)表示 B.經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同的點(diǎn)P1(x1,y1)、P2(x2,y2) 的直線都可以用方程(y-y1)(x2-x1)= (x-x1)(y2-y1)來(lái)表示 C.與兩條坐標(biāo)軸都相交的直線不一定可以用方 程 表示 D.經(jīng)過(guò)點(diǎn)Q(0,b)的直線都可以表示為

5、y=kx+b 解析 A不能表示垂直于x軸的直線,故正確;B 正確;C不能表示過(guò)原點(diǎn)的直線即截距為0的直 線,故也正確;D不能表示斜率不存在的直線, 不正確.1byaxD第9頁(yè)/共53頁(yè)4.如果AC0,且BC0,那么直線Ax+By+C=0 不通過(guò) ( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 解析 由題意知ABC0. 直線方程變?yōu)閥=- x- , AC0,BC0,AB0, 其斜率k=- 0,在y軸上的截距b=- 0, 直線過(guò)第一、二、四象限.CBABCBABC第10頁(yè)/共53頁(yè)5.一條直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(-2,2),并且與兩坐標(biāo)軸 圍成的三角形的面積為1,則此直線的方程為 . 解析

6、設(shè)所求直線的方程為 A(-2,2)在直線上, 又因直線與坐標(biāo)軸圍成的三角形面積為1, |a|b|=1 , 1byax122ba21第11頁(yè)/共53頁(yè) 由可得 由(1)解得 方程組(2)無(wú)解. 故所求的直線方程為 即x+2y-2=0或2x+y+2=0為所求直線的方程. 答案 x+2y-2=0或2x+y+2=0.21)2(21) 1 (abbaabba或,baba2112或,yxyx121112或第12頁(yè)/共53頁(yè)題型一 直線的傾斜角【例1】 若 ,則直線2xcos +3y+1=0 的傾斜角的取值范圍是 ( ) A. B. C. D. 2,62,66, 0,6565,2題型分類 深度剖析第13頁(yè)/

7、共53頁(yè)思維啟迪 從斜率的定義先求出傾斜角的正切值的范圍,再確定傾斜角范圍.解析 設(shè)直線的傾斜角為 ,則tan =- cos ,又 ,0cos , cos 0即- tan 0,注意到0 , .答案 B322,62333323365第14頁(yè)/共53頁(yè)探究提高 (1)求一個(gè)角的范圍,是先求這個(gè)角某一個(gè)函數(shù)值的范圍,再確定角的范圍.(2)在已知兩個(gè)變量之間的關(guān)系式要求其中一個(gè)變量的范圍,常常是用放縮法消去一個(gè)變量得到另一個(gè)變量的范圍,解決本題時(shí),可以利用余弦函數(shù)的單調(diào)性放縮傾斜角的取植范圍,其目的 是消去變量 得到。第15頁(yè)/共53頁(yè)知能遷移1 直線xsin -y+1=0的傾斜角的變化范圍是 ( )

8、A. B.(0,)C. D.解析 直線xsin -y+1=0的斜率是k=sin ,又-1sin 1,-1k1,當(dāng)0k1時(shí),傾斜角的范圍是 ;當(dāng)-1k0時(shí),傾斜角的范圍是 .2, 04,4,434, 0D4, 0,43第16頁(yè)/共53頁(yè)題型二 直線的斜率【例2】 已知直線l過(guò)點(diǎn)P(-1,2),且與以A(-2,-3),B(3,0)為端點(diǎn)的線段相交,求直線l的斜率的取值范圍. 分別求出PA、PB的斜率,直線l處于直線PA、PB之間,根據(jù)斜率的幾何意義利用數(shù)形結(jié)合即可求.解 方法一 如圖所示,直線PA的斜率直線PB的斜率, 5)2(1)3(2PAk思維啟迪第17頁(yè)/共53頁(yè)當(dāng)直線l繞著點(diǎn)P由PA旋轉(zhuǎn)到

9、與y軸平行的位置PC時(shí),它的斜率變化范圍是5,+);當(dāng)直線l繞著點(diǎn)P由PC旋轉(zhuǎn)到PB的位置時(shí),它的斜率的變化范圍是直線l的斜率的取值范圍是方法二 設(shè)直線l的斜率為k,則直線l的方程為y-2=k(x+1),即kx-y+k+2=0.A、B兩點(diǎn)在直線的兩側(cè)或其中一點(diǎn)在直線l上,(-2k+3+k+2)(3k-0+k+2)0,.21) 1(320PBk21,., 521,第18頁(yè)/共53頁(yè)即(k-5)(4k+2)0,k5或k- .即直線l的斜率k的取值范圍是 5,+). 方法一 運(yùn)用了數(shù)形結(jié)合思想.當(dāng)直線的傾斜角由銳角變到直角及由直角變到鈍角時(shí),需根據(jù)正切函數(shù)y=tan 的單調(diào)性求k的范圍,數(shù)形結(jié)合是解

10、析幾何中的重要方法.解題時(shí),借助圖形及圖形性質(zhì)直觀判斷,明確解題思路,達(dá)到快捷解題的目的.方法二則巧妙利用了不等式所表示的平面區(qū)域的性質(zhì)使問(wèn)題得以解決.2121,探究提高第19頁(yè)/共53頁(yè)知能遷移2 已知點(diǎn)A(1,3),B(-2,-1).若直線l:y=k(x-2)+1與線段AB相交,則k的取值范圍是 ( )A.k B.k-2C.k 或k-2 D.-2k解析 由已知直線l恒過(guò)定點(diǎn)P(2,1),如圖.若l與線段AB相交,則kPAkkPB,kPA=-2,kPB= ,-2k .212121D2121第20頁(yè)/共53頁(yè)題型三 求直線的方程【例3】 求適合下列條件的直線方程:(1)經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(3,2),且在

11、兩坐標(biāo)軸上的截距相等;(2)經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(-1,-3),且傾斜角等于直線y= 3x的傾斜角的2倍. 選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程形式,把所需要的條件求出即可.解 (1)方法一 設(shè)直線l在x,y軸上的截距均為a,若a=0,即l過(guò)點(diǎn)(0,0)和(3,2),l的方程為y= x,即2x-3y=0.32思維啟迪第21頁(yè)/共53頁(yè)若a0,則設(shè)l的方程為l過(guò)點(diǎn)(3,2),a=5,l的方程為x+y-5=0,綜上可知,直線l的方程為2x-3y=0或x+y-5=0.方法二 由題意知,所求直線的斜率k存在且k0,設(shè)直線方程為y-2=k(x-3),令y=0,得x=3- ,令x=0,得y=2-3k,由已知3- =2-3k,解得k=-

12、1或k= ,直線l的方程為y-2=-(x-3)或y-2= (x-3),即x+y-5=0或2x-3y=0., 1ayax, 123aak2k23232第22頁(yè)/共53頁(yè)(2)由已知:設(shè)直線y=3x的傾斜角為 ,則所求直線的傾斜角為2 . tan =3,tan 2 =又直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(-1,-3),因此所求直線方程為y+3=- (x+1),即3x+4y+15=0.43tan1tan2243第23頁(yè)/共53頁(yè)探究提高 在求直線方程時(shí),應(yīng)先選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程的形式,并注意各種形式的適用條件,用斜截式及點(diǎn)斜式時(shí),直線的斜率必須存在,而兩點(diǎn)式不能表示與坐標(biāo)軸垂直的直線,截距式不能表示與坐標(biāo)軸垂直或經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的

13、直線,故在解題時(shí),若采用截距式,應(yīng)注意分類討論,判斷截距是否為零,若采用點(diǎn)斜式,應(yīng)先考慮斜率不存在的情況.第24頁(yè)/共53頁(yè)知能遷移3 求下列直線l的方程:(1)過(guò)點(diǎn)A(0,2),它的傾斜角的正弦值是 ;(2)過(guò)點(diǎn)A(2,1),它的傾斜角是直線l1:3x+4y+5=0的傾斜角的一半;(3)過(guò)點(diǎn)A(2,1)和直線x-2y-3=0與2x-3y-2=0的交點(diǎn).解 (1)設(shè)直線l的傾斜角為 ,則sin = ,tan = ,由斜截式得y= x+2,即3x-4y+8=0或3x+4y-8=0.53534343第25頁(yè)/共53頁(yè)(2)設(shè)直線l和l1的傾斜角分別為 、 ,則解得tan =3或tan =- (舍去

14、).由點(diǎn)斜式得y-1=3(x-2),即3x-y-5=0.(3)解方程組即兩條直線的交點(diǎn)為(-5,-4).由兩點(diǎn)式得即5x-7y-3=0.,tan1tan243,43tan,2, 022則又31. 45, 0232, 032y,xyxyx得,252141xy第26頁(yè)/共53頁(yè)題型四 直線方程的應(yīng)用【例4】 (12分)過(guò)點(diǎn)P(2,1)的直線l交x軸、y 軸正半軸于A、B兩點(diǎn),求使: (1)AOB面積最小時(shí)l的方程; (2)|PA|PB|最小時(shí)l的方程. 先求出AB所在的直線方程,再求出A, B兩點(diǎn)的坐標(biāo),表示出ABO的面積,然后利用 相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)求最值.思維啟迪第27頁(yè)/共53頁(yè)解 方法一 設(shè)直

15、線的方程為當(dāng)且僅當(dāng) ,即a=4,b=2時(shí),SAOB取最小值4, 4分此時(shí)直線l的方程為 6分. 421. 8, 112122) 1 (. 112),1, 2( 1abSabbababababyaxAOB由已知可得1分3分2112ba. 042, 124yxyx即第28頁(yè)/共53頁(yè)當(dāng)且僅當(dāng)a-2=1,b-1=2,即a=3,b=3時(shí),|PA|PB|取最小值4.此時(shí)直線l的方程為x+y-3=0. 12分. ) 1(4)2(24)1( 1)2()1 ()02()01 ()2(, 2) 1)(2(, 02, 112)2(222222bababaPBPAbabaabba變形得得由8分10分第29頁(yè)/共53

16、頁(yè)方法二 設(shè)直線l的方程為y-1=k(x-2) (k0),則l與x軸、y軸正半軸分別交于當(dāng)且僅當(dāng)-4k=- ,即k=- 時(shí)取最小值,此時(shí)直線l的方程為y-1=- (x-2),即x+2y-4=0. 6分. 4)44(21)1()4(421)21)(12(21) 1 ().21 , 0()0 ,12(kkkkSkBkAAOB、k121211分3分第30頁(yè)/共53頁(yè)(2)|PA|PB|= 10分當(dāng)且僅當(dāng) =4k2,即k=-1時(shí)取得最小值,此時(shí)直線l的方程為y-1=-(x-2),即x+y-3=0. 12分 求直線方程最常用的方法是待定系數(shù)法,本題所要求的直線過(guò)定點(diǎn),設(shè)直線方程的點(diǎn)斜式,由另一條件確定斜

17、率,思路順理成章,而方法一和方法二聯(lián)系已知條件與相關(guān)知識(shí)新穎獨(dú)特,需要較高的邏輯思維能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力.22441)1(kk, 484422kk24k探究提高第31頁(yè)/共53頁(yè)知能遷移4 已知直線l:kx-y+1+2k=0 (kR).(1)證明:直線l過(guò)定點(diǎn);(2)若直線不經(jīng)過(guò)第四象限,求k的取值范圍;(3)若直線l交x軸負(fù)半軸于A,交y軸正半軸于B,AOB的面積為S,求S的最小值并求此時(shí)直線l的方程.(1)證明 直線l的方程是:k(x+2)+(1-y)=0,無(wú)論k取何值,直線總經(jīng)過(guò)定點(diǎn)(-2,1).,12,0102yxyx解之得令第32頁(yè)/共53頁(yè)(2)解 由方程知,當(dāng)k0時(shí)直線

18、在x軸上的截距為 ,在y軸上的截距為1+2k,要使直線不經(jīng)過(guò)第四象限,則必須有 解之得k0;當(dāng)k=0時(shí),直線為y=1,符合題意,故k0.kk21,121221kkk第33頁(yè)/共53頁(yè)(3)解 由l的方程,得依題意得).21 , 0(),0 ,21(kBkkA. 0, 021, 021kkkk解得. 042:, 4,21,140”“, 4)422(21)414(21)21 (2121212121min2yxlSkkkkkkkkkkkOBOAS此時(shí)即且成立的條件是第34頁(yè)/共53頁(yè)方法與技巧1.要正確理解傾斜角的定義,明確傾斜角的取值 范圍,熟記斜率公式:k= ,該公式 與兩點(diǎn)順序無(wú)關(guān),已知兩點(diǎn)坐

19、標(biāo)(x1x2)時(shí), 根據(jù)該公式可求出經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)的直線的斜率.當(dāng)x1=x2,y1y2時(shí),直線的斜率不存在,此時(shí)直 線的傾斜角為90.1212xxyy思想方法 感悟提高第35頁(yè)/共53頁(yè)2.求斜率可用k=tan ( 90),其中 為傾 斜角,由此可見傾斜角與斜率相互聯(lián)系不可分 割,牢記:“斜率變化分兩段,90是分界,遇 到斜率要謹(jǐn)記,存在與否需討論”.3.求直線方程中一種重要的方法就是先設(shè)直線方 程,再求直線方程中的系數(shù),這種方法叫待定系 數(shù)法.4.重視軌跡法求直線方程的方法,即在所求直線 上設(shè)一任意點(diǎn)P(x,y),再找出x,y的一次關(guān) 系式,例如求直線關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱的直線方程、求直 線關(guān)于直線對(duì)稱的直

20、線方程就可用軌跡法來(lái)求.第36頁(yè)/共53頁(yè)失誤與防范1.求直線方程時(shí)要注意判斷直線斜率是否存在; 每條直線都有傾斜角,但不一定每條直線都存 在斜率.2.根據(jù)斜率求傾斜角,一是要注意傾斜角的范圍; 二是要考慮正切函數(shù)的單調(diào)性.3.利用一般式方程Ax+By+C=0求它的方向向量為 (-B,A)不可記錯(cuò),但同時(shí)注意方向向量是不 唯一的.4.利用三種直線方程求直線方程時(shí),要注意這三 種直線方程都有適用范圍,利用它們都不能求 出垂直于x軸的直線方程.第37頁(yè)/共53頁(yè)一、選擇題1. 直線l經(jīng)過(guò)A(2,1)、 B(1,m2) (mR)兩點(diǎn),那么直線l的傾斜角的取值范圍是 ( ) A.0, ) B. C.

21、D. 解析 k= =1-m21,又k=tan ,0 , 所以l的傾斜角的取值范圍為定時(shí)檢測(cè)D,434, 04, 0,24, 02112m.)24, 0,第38頁(yè)/共53頁(yè)2.直線l1:3x-y+1=0,直線l2過(guò)點(diǎn)(1,0),且它的 傾斜角是l1的傾斜角的2倍,則直線l2的方程為 ( ) A.y=6x+1 B.y=6(x-1) C.y= (x-1) D.y=- (x-1) 解析 由tan =3可求出直線l2的斜率 k=tan 2 = 再由l2過(guò)點(diǎn)(1,0)即可求得直線方程.4343D,43tan1tan22第39頁(yè)/共53頁(yè)3.若直線(2m2+m-3)x+(m2-m)y=4m-1在x軸上的 截

22、距為1,則實(shí)數(shù)m是 ( ) A.1 B.2 C. D.2或 解析 當(dāng)2m2+m-30時(shí), 在x軸上截距為 =1,即2m2-3m-2=0, m=2或m= .21D32142mmm2121第40頁(yè)/共53頁(yè)4.直線x+(a2+1)y+1=0 (aR)的傾斜角的取值范圍 是 ( ) A. B. C. D. 解析 斜率k=- -1,故k-1,0), 由圖象知傾斜角 ,故選B.4, 0,43),2(4, 0),432,4B112a,43第41頁(yè)/共53頁(yè)5.直線ax+y+1=0與連結(jié)A(2,3)、B(-3,2)的 線段相交,則a的取值范圍是 ( ) A.-1,2 B.(-,-1)2,+) C.-2,1

23、D.(-,-21,+) 解析 直線ax+y+1=0過(guò)定點(diǎn)C(0,-1),當(dāng)直 線處在AC與BC之間時(shí),必與線段AB相交,應(yīng)滿 足-a 或-a ,即a-2或a1.D213312第42頁(yè)/共53頁(yè)6.已知直線x=2及x=4與函數(shù)y=log2x圖象的交點(diǎn)分別 為A,B,與函數(shù)y=lg x圖象的交點(diǎn)分別為C,D, 則直線AB與CD ( ) A.相交,且交點(diǎn)在第象限 B.相交,且交點(diǎn)在第象限 C.相交,且交點(diǎn)在第象限 D.相交,且交點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn) 解析 易知A(2,1),B(4,2),原點(diǎn) O(0,0), kOA=kOB= .直線AB過(guò)原點(diǎn). 同理C(2,lg 2),D(4,2lg 2),kOC=kOD=

24、 直線CD過(guò)原點(diǎn),且與AB相交,故選D.D21.2122g1第43頁(yè)/共53頁(yè)二、填空題7.過(guò)兩點(diǎn)A(m2+2,m2-3),B(3-m-m2,2m)的 直線l的傾斜角為45,則m的值為 . 解析 由題意得: 解得:m=-2或m=-1. 又m2+23-m-m2,m-1且m ,m=-2. , 13223222mmmmm21-2第44頁(yè)/共53頁(yè)8.若經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(1-a,1+a)和Q(3,2a)的直線的傾 斜角為銳角,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 . 解析 由條件知直線的斜率存在,由公式得 因?yàn)閮A斜角為銳角,所以k0, 解得a1或a-2. 所以a的取值范圍是a|a1或a-2.,21aak(-,-2)(1,+)

25、第45頁(yè)/共53頁(yè)9.直線y= x關(guān)于直線x=1對(duì)稱的直線方程是 . 解析 在所求直線上任取一點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),設(shè) 關(guān)于直線x=1對(duì)稱點(diǎn)的坐標(biāo)是(x0,y0), 整理得:x+2y-2=0.(也可以用點(diǎn)斜式求解) 21,200yyxx則x+2y-2=0),2(21,2100 xyxy即第46頁(yè)/共53頁(yè)三、解答題10.已知線段PQ兩端點(diǎn)的 坐標(biāo)分別為(-1,1)、 (2,2),若直線l:x+ my+m=0與線段PQ有交點(diǎn), 求m的范圍. 解 方法一 直線x+my+m=0 恒過(guò)A(0,-1)點(diǎn). kAP= =-2, 1011. 02132, 21231,232021mmmmkAQ且或則第47頁(yè)/

26、共53頁(yè)又m=0時(shí)直線x+my+m=0與線段PQ有交點(diǎn),所求m的范圍是 m .方法二 過(guò)P、Q兩點(diǎn)的直線方程為y-1=即 代入x+my+m=0,整理得: ,由已知-1 2,解得:- m .3221).1(1212x37mmx37mm3221,3431xy第48頁(yè)/共53頁(yè)11.已知ABC中,A(1,-4),B(6,6), C(-2,0).求: (1)ABC的平行于BC邊的中位線的一般式方 程和截距式方程; (2)BC邊的中線的一般式方程,并化為截距式 方程. 解(1)平行于BC邊的中位線就是AB、AC中點(diǎn) 的連線. 因?yàn)榫€段AB、AC中點(diǎn)坐標(biāo)為 所以這條直線的方程為),2,21(),1 ,27

27、(,212721212xy第49頁(yè)/共53頁(yè)整理得:6x-8y-13=0,化為截距式方程為(2)因?yàn)锽C邊上的中點(diǎn)為(2,3),所以BC邊上的中線方程為 即7x-y-11=0,化為截距式方程為. 1813613yx,121434xy. 111711yx第50頁(yè)/共53頁(yè)12.已知兩點(diǎn)A(-1,2),B(m,3). (1)求直線AB的方程; (2)已知實(shí)數(shù)m 求直線AB的傾 斜角 的取值范圍. 解 (1)當(dāng)m=-1時(shí),直線AB的方程為x=-1, 當(dāng)m-1時(shí),直線AB的方程為,13, 133).1(112xmy第51頁(yè)/共53頁(yè)(2)當(dāng)m=-1時(shí), = ;當(dāng)m-1時(shí),m+1 (0, ,綜合知,直線AB的傾斜角20 ,333.32,22,6,333,(11mk.32,6 返回 第52頁(yè)/共53頁(yè)

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