第2讲 两直线的位置关系板块一 知识梳理·自主学习[必备知识]考点1 两条直线的位置关系1.两条直线平行与垂直(1)两条直线平行①对于两条不重合的直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,若其斜率分别为k1、k2,则有l1∥l2⇔k1=k2,b1≠b2.②当直线l1,l2不重合且斜率都不存在时,l1∥l2.(2)两条直线垂直①如果两条直线l1,l2的斜率存在,设为k1、k2,则有l1⊥l2⇔k1k2=-1.②当其中一条直线的斜率不存在,而另一条的斜率为0时,l1⊥l2.2.两条直线的交点直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1与l2的交点坐标就是方程组Error!的解.考点2 三种距离公式1.两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)之间的距离|P1P2|=(x1-x2)2+(y1-y2)2.2.点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.|Ax 0+By 0+C |A 2+B 23.两条平行线Ax +By +C 1=0与Ax +By +C 2=0(其中C 1≠C 2)间的距离d =.|C 1-C 2|A 2+B 2[必会结论]1.与直线Ax +By +C =0(A 2+B 2≠0)垂直和平行的直线方程可设为:(1)垂直:Bx -Ay +m =0;(2)平行:Ax +By +n =0.2.与对称问题相关的两个结论:(1)点P (x 0,y 0)关于A (a ,b )的对称点为P ′(2a -x 0,2b -y 0).(2)设点P (x 0,y 0)关于直线y =kx +b 的对称点为P ′(x ′,y ′),则有Error!可求出x ′,y ′.[考点自测]1.判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若两直线的方程组成的方程组有解,则两直线相交.( )(2)点P (x 0,y 0)到直线y =kx +b 的距离为.( )|kx 0+b |1+k 2(3)直线外一点与直线上一点的距离的最小值就是点到直线的距离.( )(4)两平行线间的距离是一条直线上任一点到另一条直线的距离,也可以看作是两条直线上各取一点的最短距离.( )(5)若点A ,B 关于直线l :y =kx +b (k ≠0)对称,则直线AB 的斜率等于-,且线段AB 的中点在直线l 上.( )1k 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√2.[课本改编]过点(1,0)且与直线x -2y -2=0平行的直线方程是( )A.x -2y -1=0 B .x -2y +1=0C.2x +y -2=0 D .x +2y -1=0答案 A解析 设直线方程为x -2y +c =0,又经过点(1,0),故c =-1,所求方程为x -2y -1=0.3.[2018·重庆模拟]若直线ax +2y +1=0与直线x +y -2=0互相垂直,那么a 的值等于( )A.1 B .- C .- D .-21323答案 D解析 由a ·1+2·1=0得a =-2,故选D.4.[课本改编]已知点(a,2)(a >0)到直线l :x -y +3=0的距离为1,则a 等于( )A. B .2-22C.-1 D.+122答案 C解析 由题意知=1,∴|a +1|=,又|a -2+3|22a >0,∴a =-1.25.[课本改编]平行线3x +4y -9=0和6x +8y +2=0的距离是( )A. B .2 C. D.8511575答案 B解析 依题意得,所求的距离等于=2.|-18-2|62+826.[2018·南宁模拟]直线x -2y +1=0关于直线x =1对称的直线方程是( )A.x +2y -1=0 B .2x +y -1=0C.2x +y -3=0D .x +2y -3=0答案 D 解析 设所求直线上任一点(x ,y ),则它关于直线x =1的对称点(2-x ,y )在直线x -2y +1=0上,即2-x -2y +1=0,化简得x +2y -3=0.板块二 典例探究·考向突破考向 平行与垂直问题 例1 (1)直线2x +y +m =0和x +2y +n =0的位置关系是( )A.平行B .垂直C.相交但不垂直D .不能确定答案 C解析 由Error!可得3x +2m -n =0,由于3x +2m -n =0有唯一解,故方程组有唯一解,故两直线相交,两直线的斜率分别为-2,-,斜率之积不等于-1,故不垂直.12(2)[2018·金华十校模拟]“直线ax -y =0与直线x -ay =1平行”是“a =1”成立的( )A.充分不必要条件B .必要不充分条件C.充要条件D .既不充分也不必要条件答案 B解析 由直线ax -y =0与x -ay =1平行,得a 2=1,即a =±1,所以“直线ax -y =0与x -ay =1平行”是“a =1”的必要不充分条件.触类旁通两直线位置关系问题的解题策略(1)充分掌握两直线平行与垂直的条件是解决此类试题的关键,对于斜率都存在且不重合的两条直线l 1和l 2,l 1∥l 2⇔k 1=k 2,l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1.若有一条直线的斜率不存在,那么另一条直线的斜率是否存在一定要特别注意.(2)设l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,则l 1⊥l 2⇔A 1A 2+B 1B 2=0.【变式训练1】 (1)“m =3”是“直线l 1:2(m +1)x +(m -3)y +7-5m =0与直线l 2:(m -3)x +2y -5=0垂直”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析 由l 1⊥l 2,得2(m +1)(m -3)+2(m -3)=0,∴m =3或m =-2,∴m =3是l 1⊥l 2的充分不必要条件.(2)[2018·宁夏模拟]若直线l 1:x +2my -1=0与l 2:(3m -1)x -my -1=0平行,则实数m 的值为________.答案 0或16解析 因为直线l 1:x +2my -1=0与l 2:(3m -1)x -my -1=0平行,则斜率相等或者斜率不存在,-=或者12m 3m -1mm =0,∴m =或0.16考向 距离公式的应用例2 [2018·潍坊模拟]已知点P (2,-1).(1)求过点P 且与原点的距离为2的直线l 的方程;(2)求过点P 且与原点的距离最大的直线l 的方程,最大距离是多少?(3)是否存在过点P 且与原点的距离为6的直线?若存在,求出方程;若不存在,请说明理由.解 (1)过点P 的直线l 与原点的距离为2,而点P 的坐标为(2,-1),显然,过P (2,-1)且垂直于x 轴的直线满足条件,此时l 的斜率不存在,其方程为x =2.若斜率存在,设l 的方程为y +1=k (x -2),即kx -y -2k -1=0.由已知得=2,解得k =,|-2k -1|k 2+134此时l 的方程为3x -4y -10=0.综上,可得直线l 的方程为x =2或3x -4y -10=0.(2)作图可得过点P 与原点O 的距离最大的直线是过点P 且与PO 垂直的直线,如图.由l ⊥OP ,得k l k OP =-1,所以k l =-=2.1kOP 由直线方程的点斜式得y +1=2(x -2),即2x -y -5=0.所以直线2x -y -5=0是过点P 且与原点O 的距离最大的直线,最大距离为=.|-5|55(3)由(2)可知,过点P 不存在到原点的距离超过的直线,因此5不存在过点P 且到原点的距离为6的直线.触类旁通与距离有关问题的常见类型及解题策略(1)求距离.利用距离公式求解法将两条平行线间的距离转化为点到直线的距离.(2)已知距离求参数值.列方程求出参数.(3)求距离的最值.可利用距离公式得出距离关于某个点的函数,利用函数知识求最值.【变式训练2】 (1)若直线l 1:x -2y +m =0(m >0)与直线l 2:x +ny -3=0之间的距离是,则m +n =( )5A.0 B .1 C .-1 D .2答案 A解析 ∵直线l 1:x -2y +m =0(m >0)与直线l 2:x +ny -3=0之间的距离为,∴Error!∴n =-2,m =2(负值舍去),∴m +n =0.5(2)已知点A (-3,-4),B (6,3)到直线l :ax +y +1=0的距离相等,则实数a 的值为________.答案 -或-1379解析 由题意及点到直线的距离公式得=|-3a -4+1|a 2+1,解得a =-或-.|6a+3+1|a 2+11379考向 对称问题命题角度1 点关于点的对称 例3 过点P (0,1)作直线l 使它被直线l 1:2x +y -8=0和l 2:x -3y +10=0截得的线段被点P 平分,求直线l 的方程.解 设l 1与l 的交点为A (a,8-2a ),则由题意知,点A 关于点P 的对称点B (-a,2a -6)在l 2上,代入l 2的方程得-a -3(2a -6)+10=0,解得a =4,即点A (4,0)在直线l 上,所以由两点式得直线l 的方程为x +4y -4=0.命题角度2 点关于线的对称例4 若将一张坐标纸折叠一次,使得点(0,2)与点(4,0)重合,点(7,3)与点(m ,n )重合,则m +n =________.答案 345解析 由题可知纸的折痕应是点(0,2)与点(4,0)连线的中垂线,即直线y =2x -3,它也是点(7,3)与点(m ,n )连线的中垂线,于是Error!解得Error!故m +n =.345命题角度3 直线关于直线的对称例5 直线2x -y +3=0关于直线x -y +2=0对称的直线方程是( )A.x -2y +3=0B .x -2y -3=0C.x +2y +1=0D .x +2y -1=0答案 A解析 设所求直线上任意一点P (x ,y ),则P 关于x -y +2=0的对称点为P ′(x 0,y 0),由Error!得Error!由点P ′(x 0,y 0)在直线2x -y +3=0上,则2(y -2)-(x +2)+3=0,即x -2y +3=0.命题角度4 对称问题的应用例6 已知直线l:x-2y+8=0和两点A(2,0),B(-2,-4).(1)在直线l上求一点P,使|PA|+|PB|最小;(2)在直线l上求一点P,使||PB|-|PA||最大.解 (1)设A关于直线l的对称点为A′(m,n),则Error!解得Error!故A′(-2,8).P为直线l上的一点,则|PA|+|PB|=|PA′|+|PB|≥|A′B|,当且仅当B,P,A′三点共线时,|PA|+|PB|取得最小值,为|A′B|,点P即是直线A′B与直线l的交点,解Error!得Error!故所求的点P的坐标为(-2,3).(2)A,B两点在直线l的同侧,P是直线l上的一点,则||PB|-|PA||≤|AB|,当且仅当A,B,P三点共线时,||PB|-|PA||取得最大值,为|AB|,点P即是直线AB与直线l的交点,又直线AB的方程为y=x-2,解Error!得Error!故所求的点P的坐标为(12,10).触类旁通解决对称问题的方法(1)中心对称①点P(x,y)关于O(a,b)的对称点P′(x′,y′)满足Error!②直线关于点的对称可转化为点关于点的对称问题来解决.(2)轴对称①点A(a,b)关于直线Ax+By+C=0(B≠0)的对称点为A′(m,n),则有Error!②直线关于直线的对称可转化为点关于直线的对称问题来解决.核心规律1.两直线的位置关系要考虑平行、垂直和重合.2.对称问题一般是将线与线的对称转化为点与点的对称.3.光线的反射问题具有入射角等于反射角的特点,这样就有两种对称关系,一是入射光线与反射光线关于过反射点且与反射轴垂直的直线(法线)对称,二是入射光线与反射光线所在直线关于反射轴对称.满分策略1.在判断两条直线的位置关系时,首先应分析直线的斜率是否存在.若直线无斜率,要单独考虑.2.使用点到直线的距离公式前必须将直线方程化为一般式,同时此公式对直线与坐标轴垂直或平行的情况也适用;使用两平行线间的距离公式时,一定要注意先把两直线方程中的x,y的系数化成相等.板块三 启智培优·破译高考题型技法系列13——物理光学中对称思想的应用 [2018·湖南模拟]在等腰直角三角形ABC中,AB=AC=4,点P为边AB上异于A,B的一点,光线从点P出发,经BC,CA反射后又回到点P.若光线QR经过△ABC的重心,则AP等于( )A.2 B .1 C. D.8343解题视点 依入射光线与反射光线的对称性知,点P 关于直线BC 的对称点P 2在直线RQ 上,点P 关于直线AC 的对称点P 1也在直线RQ 上,所以点P 1,D ,P 2三点共线(D 为△ABC 的重心),利用kP 1D =kP 2D 即可破解.解析 以A 为原点,AB 为x 轴,AC 为y 轴建立直角坐标系如图所示.则A (0,0),B (4,0),C (0,4).设△ABC 的重心为D ,则D 点坐标为.(43,43)设P 点坐标为(m,0),则P 点关于y 轴的对称点P 1为(-m,0),因为直线BC 方程为x +y -4=0,所以P 点关于BC 的对称点P 2为(4,4-m ),根据光线反射原理,P 1,P 2均在QR 所在直线上,∴kP 1D =kP 2D ,即=,4343+m 43-4+m 43-4解得m =或m =0.43当m =0时,P 点与A 点重合,故舍去.∴m =.43答案 D答题启示 许多问题都隐含着对称性,要注意深刻挖掘,充分利用对称变换来解决,如角平分线、线段中垂线、光线反射等,恰当地利用平面几何的知识对解题能起到事半功倍的效果.跟踪训练光线从A (-4,-2)点射出,射到直线y =x 上的B 点后被直线y =x 反射到y 轴上的C 点,又被y 轴反射,这时反射光线恰好过点D (-1,6),求BC 所在的直线方程.解 作出草图,如图所示,设A 关于直线y =x 的对称点为A ′,D 关于y 轴的对称点为D ′,则易得A ′(-2,-4),D ′(1,6).由入射角等于反射角可得A ′D ′所在直线经过点B 与C .故BC 所在的直线方程为=.y +46+4x +21+2即10x -3y +8=0.板块四 模拟演练·提能增分 [A 级 基础达标]1.[2018·四川模拟]设a ∈R ,则“a =1”是“直线l 1:ax +2y -1=0与直线l 2:x +(a +1)y +4=0平行”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案 A解析 若两直线平行,则a (a +1)=2,即a 2+a -2=0,∴a =1或-2,故a =1是两直线平行的充分不必要条件.2.若直线mx +4y -2=0与直线2x -5y +n =0垂直,垂足为(1,p ),则实数n 的值为( )A.-12 B .-2 C .0 D .10答案 A解析 由2m -20=0得m =10.由垂足(1,p )在直线mx +4y -2=0上,得10+4p -2=0,∴p =-2.又垂足(1,-2)在直线2x -5y +n =0上,则解得n =-12.3.[2018·启东模拟]不论m 为何值时,直线(m -1)x +(2m -1)y =m -5恒过定点( )A.B .(-2,0)(1,-12)C.(2,3)D .(9,-4)答案 D解析 由(m -1)x +(2m -1)y =m -5,得(x +2y -1)m -(x +y -5)=0,由Error!得定点坐标为(9,-4),故选D.4.P 点在直线3x +y -5=0上,且点P 到直线x -y -1=0的距离为,则P 点坐标为( )2A.(1,2)B .(2,1)C.(1,2)或(2,-1)D .(2,1)或(-1,2)答案 C解析 设P (x,5-3x ),则d ==,化简得|x -5+3x -1|12+(-1)22|4x -6|=2,即4x -6=±2,解得x =1或x =2,故点P 的坐标为(1,2)或(2,-1).5.[2018·绵阳模拟]若P ,Q 分别为直线3x +4y -12=0与6x +8y +5=0上任意一点,则|PQ |的最小值为( )A. B. C. D.951852910295答案 C解析 因为=≠,所以两直线平行,由题意可知|PQ |的最3648-125小值为这两条平行直线间的距离,即=,所以|PQ | 的最|-24-5|62+822910小值为.29106.[2018·合肥模拟]已知直线l :x -y -1=0,l 1:2x -y -2=0.若直线l 2与l 1关于l 对称,则l 2的方程是( )A.x -2y +1=0B .x -2y -1=0C.x +y -1=0D .x +2y -1=0答案 B解析 因为l 1与l 2关于l 对称,所以l 1上任一点关于l 的对称点都在l 2上,故l 与l 1的交点(1,0)在l 2上.又易知(0,-2)为l 1上一点,设它关于l 的对称点为(x ,y ),则Error!解得Error!即(1,0),(-1,-1)为l 2上两点,可得l 2的方程为x -2y -1=0.7.若动点A ,B 分别在直线l 1:x +y -7=0和l 2:x +y -5=0上移动,则AB 的中点M 到原点的距离的最小值为( )A.3 B .2 C .3 D .42232答案 A解析 ∵l 1:x +y -7=0和l 2:x +y -5=0是平行直线,∴可判断AB 所在直线过原点且与直线l 1,l 2垂直时,中点M 到原点的距离最小.∵直线l 1:x +y -7=0,l 2:x +y -5=0,∴两直线的距离为=,又原点到直线l 2的距离为,∴AB 的中点M 到原|7-5|12+122522点的距离的最小值为+=3.故选A.5222228.设点A (-1,0),B (1,0),直线2x +y -b =0与线段AB 相交,则b 的取值范围是________.答案 [-2,2]解析 b 为直线y =-2x +b 在y 轴上的截距,如图,当直线y =-2x +b 过点A (-1,0)和点B (1,0)时,b 分别取得最小值和最大值.∴b 的取值范围是[-2,2].9.已知直线l 1:ax -y +2a =0,l 2:(2a -1)x +ay +a =0互相垂直,则实数a 的值是________.答案 0或1解析 因为直线l 1:ax -y +2a =0,l 2:(2a -1)x +ay +a =0互相垂直,故有a (2a -1)+a (-1)=0,可知a 的值为0或1.10.[2018·银川模拟]点P (2,1)到直线l :mx -y -3=0(m ∈R )的最大距离是________.答案 25解析 直线l 经过定点Q (0,-3),如图所示.由图知,当PQ ⊥l 时,点P (2,1)到直线l 的距离取得最大值|PQ |= =2,所以点P (2,1)到直线l 的最大距离为2.(2-0)2+(1+3)255[B 级 知能提升]1.[2018·东城期末]如果平面直角坐标系内的两点A (a -1,a +1),B (a ,a )关于直线l 对称,那么直线l 的方程为( )A.x -y +1=0B .x +y +1=0C.x -y -1=0D .x +y -1=0答案 A解析 因为直线AB 的斜率为=-1,所以直线l 的斜率a +1-aa -1-a 为1,设直线l 的方程为y =x +b ,由题意知直线l 过点,所以=+b ,解得b =1,所以直线l 的(2a -12,2a +12)2a +122a -12方程为y =x +1,即x -y +1=0.故选A.2.[2018·宜春统考]已知直线l 过点P (3,4)且与点A (-2,2),B (4,-2)等距离,则直线l 的方程为( )A.2x +3y -18=0B.2x -y -2=0C.3x -2y +18=0或x +2y +2=0D.2x +3y -18=0或2x -y -2=0答案 D解析 依题意,设直线l :y -4=k (x -3),即kx -y +4-3k =0,则有=,|-5k +2|k 2+1|k +6|k 2+1因此-5k +2=k +6或-5k +2=-(k +6),解得k =-或k =2,23故直线l 的方程为2x +3y -18=0或2x -y -2=0.3.[2018·淮安调研]已知入射光线经过点M (-3,4),被直线l :x -y +3=0反射,反射光线经过点N (2,6),则反射光线所在直线的方程为________________.答案 6x -y -6=0解析 设点M (-3,4)关于直线l :x -y +3=0的对称点为M ′(a ,b ),则反射光线所在直线过点M ′,所以Error!解得a =1,b =0.又反射光线经过点N (2,6),所以所求直线的方程为=,即6x -y -6=0.y -06-0x -12-14.已知两条直线l 1:ax -by +4=0和l 2:(a -1)x +y +b =0,求满足下列条件的a ,b 的值:(1)l 1⊥l 2,且l 1过点(-3,-1);(2)l 1∥l 2,且坐标原点到这两条直线的距离相等.解 (1)由已知可得l 2的斜率存在,且k 2=1-a .若k 2=0,则1-a =0,a =1.∵l 1⊥l 2,∴直线l 1的斜率k 1必不存在,即b =0.又∵l 1过点(-3,-1),∴-3a +4=0,即a =(矛盾),43∴此种情况不存在,∴k 2≠0,即k 1,k 2都存在.∵k 2=1-a ,k 1=,l 1⊥l 2,a b ∴k 1k 2=-1,即(1-a )=-1.①a b 又∵l 1过点(-3,-1),∴-3a +b +4=0.②由①②联立,解得a =2,b =2.(2)∵l 2的斜率存在且l 1∥l 2,∴直线l 1的斜率存在,k 1=k 2,即=1-a .③a b 又∵坐标原点到这两条直线的距离相等,且l 1∥l 2,∴l 1,l 2在y 轴上的截距互为相反数,即=b ,④4b 联立③④,解得Error!或Error!∴a =2,b =-2或a =,b =2.235.[2018·合肥模拟]已知直线l :2x -3y +1=0,点A (-1,-2).求:(1)点A 关于直线l 的对称点A ′的坐标;(2)直线m :3x -2y -6=0关于直线l 的对称直线m ′的方程;(3)直线l 关于点A (-1,-2)对称的直线l ′的方程.解 (1)设A ′(x ,y ),由已知条件得Error!解得Error!∴A ′.(-3313,413)(2)在直线m 上取一点,如M (2,0),则M (2,0)关于直线l 的对称点M ′必在直线m ′上.设对称点M ′(a ,b ),则Error!得M ′.(613,3013)设直线m 与直线l 的交点为N ,则由Error!得N (4,3).又∵m ′经过点N (4,3),∴由两点式得直线m ′的方程为9x -46y +102=0.(3)解法一:在l :2x -3y +1=0上任取两点,如M (1,1),N (4,3),则M ,N 关于点A (-1,-2)的对称点M ′,N ′均在直线l ′上,易得M ′(-3,-5),N ′(-6,-7),再由两点式可得l ′的方程为2x -3y -9=0.解法二:∵l ∥l ′,∴设l ′的方程为2x -3y +C =0(C ≠1).∵点A (-1,-2)到两直线l ,l ′的距离相等,∴由点到直线的距离公式,得=,解得C =-9,|-2+6+C |22+32|-2+6+1|22+32∴l ′的方程为2x -3y -9=0.解法三:设P (x ,y )为l ′上任意一点,则P (x ,y )关于点A (-1,-2)的对称点为P ′(-2-x ,-4-y ).∵点P ′在直线l 上,∴2(-2-x )-3(-4-y )+1=0,即2x -3y -9=0.。