【K12教育学习资料】高考数学一轮复习第8章平面解析几何第2讲两直线的位置关系知能训练轻松闯关理北师
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第二节 两条直线的位置关系[考纲传真] 1.能根据两条直线的斜率判定这两条直线平行或垂直.2.能用解方程组的方法求两条相交直线的交点坐标.3.掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离1.两条直线平行与垂直的判定 (1)两条直线平行:①对于两条不重合的直线l 1,l 2,若其斜率分别为k 1,k 2,则有l 1∥l 2⇔k 1=k 2. ②当直线l 1,l 2不重合且斜率都不存在时,l 1∥l 2. (2)两条直线垂直:①如果两条直线l 1,l 2的斜率存在,设为k 1,k 2,则有l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1. ②当其中一条直线的斜率不存在,而另一条直线的斜率为0时,l 1⊥l 2. 2.两条直线的交点的求法直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,则l 1与l 2的交点坐标就是方程组⎩⎪⎨⎪⎧A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0的解.3.三种距离公式P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)两点之间的距离|P 1P 2|=x 2-x 12+y 2-y 12点P 0(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离 d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2平行线Ax +By +C 1=0与Ax +By +C 2=0间的距离 d =|C 1-C 2|A 2+B 2[常用结论] 1.直线系方程(1)平行于直线Ax +By +C =0的直线系方程:Ax +By +λ=0(λ≠C ). (2)垂直于直线Ax +By +C =0的直线系方程:Bx -Ay +λ=0. 2.两直线平行或重合的充要条件直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0与直线l 2:A 2x +B 2y +C 2=0平行或重合的充要条件是A 1B 2-A 2B 1=0.3.两直线垂直的充要条件直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0与直线l 2:A 2x +B 2y +C 2=0垂直的充要条件是A 1A 2+B 1B 2=0. 4.过直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0与l 2:A 2x +B 2y +C 2=0的交点的直线系方程为A 1x +B 1y +C 1+λ(A 2x +B 2y +C 2)=0(λ∈R ),但不包括l 2.5.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⎩⎪⎨⎪⎧y ′-y 0x ′-x 0·k =-1,y ′+y2=k ·x ′+x 02+b ,可求出x ′,y ′.[基础自测]1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)当直线l 1和l 2斜率都存在时,一定有k 1=k 2⇒l 1∥l 2. ( ) (2)如果两条直线l 1与l 2垂直,则它们的斜率之积一定等于-1.( ) (3)点P (x 0,y 0)到直线y =kx +b 的距离为|kx 0+b |1+k2. ( ) (4)已知直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0(A 1,B 1,C 1,A 2,B 2,C 2为常数),若直线l 1⊥l 2,则A 1A 2+B 1B 2=0.( )[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√2.(教材改编)已知点(a,2)(a >0)到直线l :x -y +3=0的距离为1,则a 的值为( ) A. 2 B .2- 2 C.2-1D.2+1C [由题意知|a -2+3|2=1,∴|a +1|=2,又a >0,∴a =2-1.]3.直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,则m 等于( ) A .2 B .-3C .2或-3D .-2或-3C [直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,则有2m =m +13≠4-2,故m =2或-3.故选C.]4.已知直线l 1:ax +(3-a )y +1=0,l 2:x -2y =0.若l 1⊥l 2,则实数a 的值为________. 2 [由题意知a ·1-2(3-a )=0,解得a =2.]5.直线2x +2y +1=0,x +y +2=0之间的距离是________.324 [先将2x +2y +1=0化为x +y +12=0,则两平行线间的距离为d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪2-122=324.]两条直线的平行与垂直1.(2019·梅州月考)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 .充要条件D .既不充分也不必要条件A [当a =1时,显然l 1∥l 2,若l 1∥l 2,则a (a +1)-2×1=0,所以a =1或a =-2. 所以a =1是直线l 1与直线l 2平行的充分不必要条件.]2.已知经过点A (-2,0)和点B (1,3a )的直线l 1与经过点P (0,-1)和点Q (a ,-2a )的直线l 2互相垂直,则实数a 的值为________.1或0 [l 1的斜率k 1=3a -01--2=a.当a ≠0时,l 2的斜率k 2=-2a --1a -0=1-2aa .因为l 1⊥l 2,所以k 1k 2=-1,即a ·1-2aa=-1,解得a =1.当a =0时,P (0,-1),Q (0,0),这时直线l 2为y 轴,A (-2,0),B (1,0),直线l 1为x 轴,显然l 1⊥l 2.综上可知,实数a 的值为1或0.][规律方法] 解决两直线平行与垂直的参数问题要“前思后想”易错警示:当直线方程中存在字母参数时,不仅要考虑到斜率存在的一般情况,也要考虑到斜率不存在的特殊情况.同时还要注意x ,y 的系数不能同时为零这一隐含条件.两条直线的交点与距离问题【例1】 122x -y -1=0垂直的直线方程为________.(2)直线l 过点P (-1,2)且到点A (2,3)和点B (-4,5)的距离相等,则直线l 的方程为________.(1)x +2y -7=0 (2)x +3y -5=0或x =-1 [(1)由⎩⎪⎨⎪⎧x +y -4=0,x -y +2=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =3,∴l 1与l 2的交点坐标为(1,3).设与直线2x -y -1=0垂直的直线方程为x +2y +c =0, 则1+2×3+c =0,∴c =-7. ∴所求直线方程为x +2y -7=0.(2)法一:当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y -2=k (x +1),即kx -y +k +2=0.由题意知|2k -3+k +2|k 2+1=|-4k -5+k +2|k 2+1,即|3k -1|=|-3k -3|,∴k =-13,∴直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0.当直线l 的斜率不存在时,直线l 的方程为x =-1,也符合题意. 法二:当AB ∥l 时,有k =k AB =-13,直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0.当l 过AB 中点时,AB 的中点为(-1,4), ∴直线l 的方程为x =-1.故所求直线l 的方程为x +3y -5=0或x =-1.][规律方法] 1.求过两直线交点的直线方程的方法,求过两直线交点的直线方程,先解方程组求出两直线的交点坐标,再结合其他条件写出直线方程.2.处理距离问题的两大策略1点到直线的距离问题可直接代入点到直线的距离公式去求.2动点到两定点距离相等,一般不直接利用两点间距离公式处理,而是转化为动点在以两定点为端点的线段的垂直平分线上,从而简化计算.(1)当0<k <2时,直线l 1:kx -y =k -1与直线l 2:ky -x =2k 的交点在( )A .第一象限B .第二象限C .第三象限D .第四象限(2) 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.95B.185C.2910D.295(1)B (2)C [(1)由⎩⎪⎨⎪⎧kx -y =k -1,ky -x =2k得⎩⎪⎨⎪⎧x =k k -1,y =2k -1k -1.又∵0<k <12,∴x =kk -1<0,y =2k -1k -1>0,故直线l 1:kx -y =k -1与直线l 2:ky -x =2k 的交点在第二象限. (2)因为36=48≠-125,所以两直线平行,将直线3x +4y -12=0化为6x +8y -24=0,由题意可知|PQ |的最小值为这两条平行直线间的距离,即|-24-5|62+82=2910,所以|PQ |的最小值为2910.] 对称问题►考法1 点关于点的对称问题【例2】 (2018·泉州模拟)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,则直线l 的方程为________.x +4y -4=0 [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,所以直线l 的方程为x +4y -4=0.]►考法2 点关于直线的对称问题【例3】 如图,已知A (4,0),B (0,4),从点P (2,0)射出的光线经直线AB 反射后再射到直线OB 上,最后经直线OB 反射后又回到P 点,则光线所经过的路程是( )A .3 3B .6C .210D .2 5C [直线AB 的方程为x +y =4,点P (2,0)关于直线AB 的对称点为D (4,2),关于y 轴的对称点为C (-2,0),则光线经过的路程为|CD |=62+22=210.]►考法3 直线关于直线的对称问题【例4】 (2019·郑州模拟)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=0A [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⎩⎪⎨⎪⎧x +x 02-y +y 02+2=0,x -x 0=-y +y 0,得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=y -2,y 0=x +2,由点P ′(x 0,y 0)在直线2x -y +3=0上, ∴2(y -2)-(x +2)+3=0,即x -2y +3=0.][规律方法] 解决两类对称问题的关键,解决中心对称问题的关键在于运用中点坐标公式,而解决轴对称问题,一般是转化为求对称点的问题,在求对称点时,关键要抓住两点:一是两对称点的连线与对称轴垂直;二是两对称点的中心在对称轴上,即抓住“垂直平分”,由“垂直”列出一个方程,由“平分”列出一个方程,联立求解.(1)点P (4,5)关于l 的对称点;(2)直线x -y -2=0关于直线l 对称的直线方程; (3)直线l 关于(1,2)的对称直线.[解] (1)设P (x ,y )关于直线l :3x -y +3=0的对称点为P ′(x ′,y ′),∵k PP ′·k l=-1,即y ′-yx ′-x×3=-1.① 又PP ′的中点在直线3x -y +3=0上, ∴3×x ′+x 2-y ′+y2+3=0.②由①②得⎩⎪⎨⎪⎧x ′=-4x +3y -95, ③y ′=3x +4y +35. ④把x =4,y =5代入③④得x ′=-2,y ′=7, ∴点P (4,5)关于直线l 的对称点P ′的坐标为(-2,7). (2)用③④分别代换x -y -2=0中的x ,y , 得关于l 对称的直线方程为-4x +3y -95-3x +4y +35-2=0, 化简得7x +y +22=0.(3)在直线l :3x -y +3=0上取点M (0,3),关于(1,2)的对称点M′(x′,y′),∴x′+02=1,x′=2,y′+32=2,y′=1,∴M′(2,1).l关于(1,2)的对称直线平行于l,∴k=3,∴对称直线方程为y-1=3×(x-2),即3x-y-5=0。
高三一轮第八章平面解析几何8.2两直线的位置关系【教学目标】1.能根据两条直线的斜率判定这两条直线平行或垂直.2.能用解方程组的方法求两直线的交点坐标.3.掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离.【重点难点】1.教学重点:掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离;2。
教学难点:学会对知识进行整理达到系统化,提高分析问题和解决问题的能力;【教学策略与方法】自主学习、小组讨论法、师生互动法【教学过程】环节二:k2且b1≠b2.②直线l1⊥l2的充要条件是k1·k2=-1.(2)若l1和l2都没有斜率,则l1与l2平行或重合.(3)若l1和l2中有一条没有斜率而另一条斜率为0,则(3)l1⊥l2.知识点2 两直线的交点知识点3 三种距离),P2(x2,y2)两点之间的距离|P1P2|=x2-x12+y,y0)到直线l:Ax+C=0的距离d=错误! Ax+By+C1=0与+C2=0间的距离d=错误!=2x+1平行,设l的方程为2x -y+C=0(C≠1),则点(1,1)到两平行线的距离相等.∴|2-1+C|22+1=错误!,解得C=-3。
因此所求直线l的方程为y=2x -3。
【答案】D2.如图,已知A(4,0),B(0,4),从点P(2,0)射出的光线经直线AB反射后再射到直线OB上,最后经直线OB反射后又回到P 点,则光线所经过的路程是( )A.3错误!B.6C.2错误! D.2错误!【解析】直线AB的方程为x +y=4,点P(2,0)关于直线AB 的对称点为D(4,2),关于y轴的对称点为C(-2,0).则光线经过的路程为|CD|=错误!=2 10。
【答案】C归纳:1.中心对称问题的两个类型及求解方法(1)点关于点对称:若点M(x1,y1)及N(x,y)关于P(a,b)对称,则由中点坐标公式得错误!进而。
第二节 两条直线的位置关系1.两条直线平行与垂直的判定(1)两条直线平行:①对于两条不重合的直线l 1,l 2,若其斜率分别为k 1,k 2,则有l 1∥l 2⇔k 1=k 2.②当直线l 1,l 2不重合且斜率都不存在时,l 1∥l 2.(2)两条直线垂直:①如果两条直线l 1,l 2的斜率存在,设为k 1,k 2,则有l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1.②当其中一条直线的斜率不存在,而另一条直线的斜率为0时,l 1⊥l 2.2.两条直线的交点的求法直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,则l 1与l 2的交点坐标就是方程组⎩⎪⎨⎪⎧ A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0的解.3.三种距离公式 P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)两点之间的距离 |P 1P 2|=x 2-x 12+y 2-y 12点P 0(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离 d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2平行线Ax +By +C 1=0与Ax +By +C 2=0间距离 d =|C 1-C 2|A 2+B 21.(2018·金华四校联考)直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx+3y -2=0平行,则m =( )A .2B .-3C .2或-3D .-2或-3解析:选C ∵直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,∴2m =m +13≠4-2,解得m =2或-3. 2.“a =14”是“直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a +1)y -3=0相互垂直”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解析:选A 由直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a +1)y -3=0相互垂直,得(a +1)(a -1)+3a (a +1)=0,即4a 2+3a -1=0,解得a =14或-1,∴“a =14”是“直线(a +1)x +3ay +1=0与直线(a -1)x +(a +1)y -3=0相互垂直”的充分不必要条件,故选A.3.(2018·浙江五校联考)已知动点P 的坐标为(x,1-x ),x ∈R ,则动点P 的轨迹方程为________,它到原点距离的最小值为________.解析:设点P 的坐标为(x ,y ),则y =1-x ,即动点P 的轨迹方程为x +y -1=0.原点到直线x +y -1=0的距离为d =|0+0-1|1+1=22,即为所求原点到动点P 的轨迹的最小值.答案:x +y -1=0 221.在判断两条直线的位置关系时,易忽视斜率是否存在,两条直线都有斜率可根据条件进行判断,若无斜率,要单独考虑.2.运用两平行直线间的距离公式时易忽视两方程中的x ,y 的系数分别相等这一条件盲目套用公式导致出错.[小题纠偏]1.已知P :直线l 1:x -y -1=0与直线l 2:x +ay -2=0平行,Q :a =-1,则P 是Q 的( )A .充要条件B .充分不必要条件C .必要不充分条件D .既不充分也不必要条件解析:选A 由于直线l 1:x -y -1=0与直线l 2:x +ay -2=0平行的充要条件是1×a -(-1)×1=0,即a =-1.所以P 是Q 的充要条件.2.(2018·安庆模拟)若直线l 1:x +3y +m =0(m >0)与直线l 2:2x +6y -3=0的距离为10,则m =( )A .7B.172 C .14 D .17解析:选B 直线l 1:x +3y +m =0(m >0),即2x +6y +2m =0,因为它与直线l 2:2x +6y -3=0的距离为10,所以|2m +3|4+36=10,解得m =172. 考点一 两条直线的位置关系(基础送分型考点——自主练透)[题组练透]1.已知a ≠0,直线ax +(b +2)y +4=0与直线ax +(b -2)y -3=0互相垂直,则ab 的最大值为( )A .0B .2C .4 D.2解析:选B 若b =2,两直线方程分别为y =-a 4x -1和x =3a,此时两直线相交但不垂直.若b =-2,两直线方程分别为x =-4a和y =a 4x -34,此时两直线相交但不垂直.若b ≠±2,两直线方程分别为y =-a b +2x -4b +2和y =-a b -2x +3b -2,此时两直线的斜率分别为-a b +2,-a b -2,由-ab +2·⎝ ⎛⎭⎪⎫-a b -2=-1,得a 2+b 2=4.因为a 2+b 2=4≥2ab ,所以ab ≤2,且当a =b =2或a =b =-2时取等号,故ab 的最大值为2.2.(2018·诸暨模拟)已知a ,b 为正数,且直线ax +by -6=0与直线2x +(b -3)y +5=0平行,则2a +3b 的最小值为________.解析:由两直线平行可得,a (b -3)=2b ,即2b +3a =ab ,2a+3b =1.又a ,b 为正数,所以2a +3b =(2a +3b )·⎝ ⎛⎭⎪⎫2a +3b =13+6a b+6b a ≥13+2 6a b ·6b a=25,当且仅当a =b =5时取等号,故2a +3b 的最小值为25.答案:253.已知两直线l 1:mx +8y +n =0和l 2:2x +my -1=0,试确定m ,n 的值,使(1)l 1与l 2相交于点P (m ,-1);(2)l 1∥l 2;(3)l 1⊥l 2,且l 1在y 轴上的截距为-1.解:(1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ m 2-8+n =0,2m -m -1=0,解得m =1,n =7.即m =1,n =7时,l 1与l 2相交于点P (m ,-1).(2)∵l 1∥l 2,∴⎩⎪⎨⎪⎧m 2-16=0,-m -2n ≠0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =4,n ≠-2或⎩⎪⎨⎪⎧ m =-4,n ≠2.即m =4,n ≠-2或m =-4,n ≠2时,l 1∥l 2.(3)当且仅当2m +8m =0,即m =0时,l 1⊥l 2.又-n8=-1,∴n=8.即m=0,n=8时,l1⊥l2,且l1在y轴上的截距为-1.[谨记通法]1.已知两直线的斜率存在,判断两直线平行垂直的方法(1)两直线平行⇔两直线的斜率相等且在坐标轴上的截距不等;(2)两直线垂直⇔两直线的斜率之积等于-1.[提醒] 当直线斜率不确定时,要注意斜率不存在的情况.2.由一般式确定两直线位置关系的方法直线方程l1:A1x+B1y+C1=0(A21+B21≠0)l2:A2x+B2y+C2=0(A22+B22≠0)l1与l2垂直的充要条件A1A2+B1B2=0l1与l2平行的充分条件A1A2=B1B2≠C1C2(A2B2C2≠0)l1与l2相交的充分条件A1A2≠B1B2(A2B2≠0)l1与l2重合的充分条件A1A2=B1B2=C1C2(A2B2C2≠0)[提醒] 在判断两直线位置关系时,比例式A1A2与B1B2,C1C2的关系容易记住,在解答选择、填空题时,建议多用比例式来解答.考点二距离问题重点保分型考点——师生共研[典例引领]1.(2018·衢州模拟)若直线l 1:x +ay +6=0与l 2:(a -2)x +3y +2a =0平行,则l 1与l 2间的距离为( ) A. 2 B.823C. 3D.833解析:选B 因为l 1∥l 2,所以1a -2=a 3≠62a,解得a =-1,所以l 1:x -y +6=0,l 2:x -y +23=0,所以l 1与l 2之间的距离d =⎪⎪⎪⎪⎪⎪6-232=823. 2.直线3x +4y -3=0上一点P 与点Q(2,-2)的连线的最小值是________.解析:∵点Q 到直线的距离即为P ,Q 两点连线的最小值,∴|P Q|min =|3×2+4×-2-3|32+42=1. 答案:13.若直线l 过点P (-1,2)且到点A (2,3)和点B (-4,5)的距离相等,则直线l 的方程为________.解析:法一:当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y -2=k (x +1),即kx -y +k +2=0.由题意知|2k -3+k +2|k 2+1=|-4k -5+k +2|k 2+1,即|3k -1|=|-3k -3|,∴k =-13. ∴直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0. 当直线l 的斜率不存在时,直线l 的方程为x =-1,也符合题意.故所求直线l 的方程为x +3y -5=0或x =-1.法二:当AB ∥l 时,有k =k AB =-13, ∴直线l 的方程为y -2=-13(x +1),即x +3y -5=0. 当l 过AB 中点时,AB 的中点为(-1,4).∴直线l 的方程为x =-1.故所求直线l 的方程为x +3y -5=0或x =-1.答案:x +3y -5=0或x =-1[由题悟法]处理距离问题的2大策略(1)点到直线的距离问题可直接代入点到直线的距离公式去求.(2)动点到两定点距离相等,一般不直接利用两点间距离公式处理,而是转化为动点在两定点所在线段的垂直平分线上,从而使计算简便.[即时应用]1.已知P 是直线2x -3y +6=0上一点,O 为坐标原点,且点A 的坐标为(-1,1),若|PO |=|PA |,则P 点的坐标为________.解析:法一:设P (a,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧ 2a -3b +6=0,a 2+b 2=a +12+b -12, 解得a =3,b =4.∴P 点的坐标为(3,4).法二:线段OA 的中垂线方程为x -y +1=0,则由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -3y +6=0,x -y +1=0.解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =3,y =4,则P 点的坐标为(3,4).答案:(3,4)2.已知直线l :ax +y -1=0和点A (1,2),B (3,6).若点A ,B 到直线l 的距离相等,则实数a 的值为________.解析:法一:要使点A ,B 到直线l 的距离相等,则AB ∥l ,或A ,B 的中点(2,4)在直线l 上.所以-a =6-23-1=2或2a +4-1=0, 解得a =-2或-32. 法二:要使点A ,B 到直线l 的距离相等,则|a +1|a 2+1=|3a +5|a 2+1,解得a =-2或-32. 答案:-2或-32考点三 对称问题题点多变型考点——多角探明[锁定考向]对称问题是高考常考内容之一,也是考查学生转化能力的一种常见题型.常见的命题角度有:(1)点关于点对称;(2)点关于线对称;(3)线关于线对称.[题点全练]角度一:点关于点对称1.过点P(0,1)作直线l使它被直线l1:2x+y-8=0和l2:x -3y+10=0截得的线段被点P平分,则直线l的方程为________________.解析:设l1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l2上,把B点坐标代入l2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.答案:x+4y-4=02.已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2),则直线l关于点A(-1,-2)对称的直线l′的方程为________.解析: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 的对称点M ′,N ′均在直线l ′上.易知M ′(-3,-5),N ′(-6,-7),由两点式可得l ′的方程为2x -3y -9=0.法二: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 ),∵P ′在直线l 上,∴2(-2-x )-3(-4-y )+1=0, 即2x -3y -9=0.答案:2x -3y -9=0角度二:点关于线对称3.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. 解:(1)设A ′(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧ y +2x +1×23=-1,2×x -12-3×y -22+1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-3313,y =413.∴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M ′(a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧ 2×a +22-3×b +02+1=0,b -0a -2×23=-1.解得M ′⎝ ⎛⎭⎪⎫613,3013. 设直线m 与直线l 的交点为N ,则由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -3y +1=0,3x -2y -6=0.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.角度三:线关于线对称4.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解析:选A 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⎩⎪⎨⎪⎧ x +x 02-y +y 02+2=0,x -x 0=-y -y 0,得⎩⎪⎨⎪⎧ x 0=y -2,y 0=x +2,由点P ′(x 0,y 0)在直线2x -y +3=0上,∴2(y -2)-(x +2)+3=0,即x -2y +3=0.[通法在握]1.中心对称问题的2个类型及求解方法(1)点关于点对称:若点M (x 1,y 1)及N (x ,y )关于P (a ,b )对称,则由中点坐标公式得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2a -x 1,y =2b -y 1,进而求解.(2)直线关于点的对称,主要求解方法是:①在已知直线上取两点,利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标,再由两点式求出直线方程;②求出一个对称点,再利用两对称直线平行,由点斜式得到所求直线方程.2.轴对称问题的2个类型及求解方法(1)点关于直线的对称:若两点P 1(x 1,y 1)与P 2(x 2,y 2)关于直线l :Ax +By +C =0对称,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧ A ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22+B ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 1+y 22+C =0,y 2-y 1x 2-x 1·⎝ ⎛⎭⎪⎫-A B =-1,可得到点P 1关于l 对称的点P 2的坐标(x 2,y 2)(其中B ≠0,x 1≠x 2).(2)直线关于直线的对称:一般转化为点关于直线的对称来解决,有两种情况:一是已知直线与对称轴相交;二是已知直线与对称轴平行.[演练冲关]1.已知直线y =2x 是△ABC 中∠C 的平分线所在的直线,若点A ,B 的坐标分别是(-4,2),(3,1),则点C 的坐标为( )A .(-2,4)B .(-2,-4)C .(2,4)D .(2,-4)解析:选C 设A (-4,2)关于直线y =2x 的对称点为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧ y -2x +4×2=-1,y +22=2×-4+x 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =4,y =-2,∴BC 所在直线的方程为y -1=-2-14-3(x -3),即3x +y -10=0. 同理可得点B (3,1)关于直线y =2x 的对称点为(-1,3),∴AC 所在直线的方程为y -2=3-2-1--4(x +4),即x -3y +10=0.联立⎩⎪⎨⎪⎧ 3x +y -10=0,x -3y +10=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =4,可得C (2,4).2.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________.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⎩⎪⎨⎪⎧ b -4a --3·1=-1,-3+a 2-b +42+3=0,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y -06-0=x -12-1, 即6x -y -6=0.答案:6x -y -6=0 3.已知△ABC 中,顶点A (4,5),点B 在直线l :2x -y +2=0上,点C 在x 轴上,求△ABC 周长的最小值.解:设点A 关于直线l :2x -y +2=0的对称点为A 1(x 1,y 1),点A 关于x 轴的对称点为A 2(x 2,y 2),连接A 1A 2交l 于点B ,交x 轴于点C ,则此时△ABC 的周长取最小值,且最小值为||A 1A 2.∵A 1与A 关于直线l :2x -y +2=0对称,∴⎩⎪⎨⎪⎧y 1-5x 1-4×2=-1,2×x 1+42-y 1+52+2=0, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=0,y 1=7.∴A 1(0,7).易求得A 2(4,-5), ∴△ABC 周长的最小值为 ||A 1A 2=4-02+-5-72=410.一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.(2018·浙江名校协作体联考)“a =-1”是“直线ax +3y +3=0和直线x +(a -2)y +1=0平行”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解析:选C 因为直线ax +3y +3=0和直线x +(a -2)y +1=0平行的充要条件是⎩⎪⎨⎪⎧ a a -2=3×1,a ×1≠3×1,解得a =-1,故选C.2.(2018·丽水调研)已知直线l 1过点(-2,0)且倾斜角为30°,直线l 2过点(2,0)且与直线l 1垂直,则直线l 1与直线l 2的交点坐标为( )A .(3,3)B .(2,3)C .(1,3) D.⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1,32 解析:选C 直线l 1的斜率为k 1=tan 30°=33,因为直线l 2与直线l 1垂直,所以k 2=-1k 1=-3,所以直线l 1的方程为y =33(x +2),直线l 2的方程为y =-3(x -2).两式联立,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =3,即直线l 1与直线l 2的交点坐标为(1,3).3.(2018·诸暨期初)已知点A (7,-4)关于直线l 的对称点为B (-5,6),则该对称直线l 的方程为( )A .6x +5y -1=0B .5x +6y +1=0C .5x -6y -1=0D .6x -5y -1=0解析:选D 由题可得,直线l 是线段AB 的垂直平分线.因为A (7,-4),B (-5,6),所以k AB =6+4-5-7=-56,所以k l =65.又因为A (7,-4),B (-5,6)的中点坐标为(1,1).所以直线l 的方程为y -1=65(x -1),即6x -5y -1=0. 4.已知点P (4,a )到直线4x -3y -1=0的距离不大于3,则a 的取值范围是________.解析:由题意得,点P 到直线的距离为|4×4-3×a -1|5=|15-3a |5.因为|15-3a |5≤3,即|15-3a |≤15,解得0≤a ≤10,所以a 的取值范围是[0,10].答案:[0,10]5.若两平行直线3x -2y -1=0,6x +ay +c =0之间的距离为21313,则c 的值是________. 解析:依题意知,63=a -2≠c -1, 解得a =-4,c ≠-2,即直线6x +ay +c =0可化为3x -2y +c 2=0, 又两平行直线之间的距离为21313, 所以⎪⎪⎪⎪⎪⎪c 2+132+-22=21313,解得c =2或-6. 答案:2或-6二保高考,全练题型做到高考达标1.(2018·舟山调研)在直角坐标平面内,过定点P 的直线l :ax +y -1=0与过定点Q 的直线m :x -ay +3=0相交于点M ,则|MP |2+|M Q|2的值为( )A.102B.10 C .5 D .10 解析:选D 由题意知P (0,1),Q(-3,0),∵过定点P 的直线ax +y -1=0与过定点Q 的直线x -ay +3=0垂直,∴M 位于以P Q 为直径的圆上,∵|P Q|=9+1=10,∴|MP |2+|M Q|2=|P Q|2=10.2.(2018·慈溪模拟)曲线y =2x -x 3在x =-1处的切线为l ,则点P (3,2)到直线l 的距离为( )A.722B.922C.1122D.91010解析:选A 由题可得,切点坐标为(-1,-1).y ′=2-3x 2,由导数的几何意义可知,该切线的斜率为k =2-3=-1,所以切线的方程为x +y +2=0.所以点P (3,2)到直线l 的距离为d =|3+2+2|12+12=722. 3.(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|P Q|的最小值为( )A.95B.185C.2910D.295解析:选C 因为36=48≠-125,所以两直线平行, 由题意可知|P Q|的最小值为这两条平行直线间的距离, 即|-24-5|62+82=2910, 所以|P Q|的最小值为2910. 4.(2018·厦门模拟)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 等于( )A.345B.365C.283D.323解析:选A 由题意可知,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,则⎩⎪⎨⎪⎧ 3+n 2=2×7+m 2-3,n -3m -7=-12,解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =35,n =315,故m +n=345. 5.(2018·钦州期中)已知直线l 的方程为f (x ,y )=0,P 1(x 1,y 1)和P 2(x 2,y 2)分别为直线l 上和l 外的点,则方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示( )A .过点P 1且与l 垂直的直线B .与l 重合的直线C .过点P 2且与l 平行的直线D .不过点P 2,但与l 平行的直线解析:选C 由直线l 的方程为f (x ,y )=0,知方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示与l 平行的直线,P 1(x 1,y 1)为直线l 上的点,则f (x 1,y 1)=0,f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0化为f (x ,y )-f (x 2,y 2)=0,显然P 2(x 2,y 2)满足方程f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0,所以f (x ,y )-f (x 1,y 1)-f (x 2,y 2)=0表示过点P 2且与l 平行的直线.故选C.6.已知三角形的一个顶点A (4,-1),它的两条角平分线所在直线的方程分别为l 1:x -y -1=0和l 2:x -1=0,则BC 边所在直线的方程为________________.解析:A 不在这两条角平分线上,因此l 1,l 2是另两个角的角平分线.点A 关于直线l 1的对称点A 1,点A 关于直线l 2的对称点A 2均在边BC 所在直线l 上.设A 1(x 1,y 1),则有⎩⎪⎨⎪⎧ y 1+1x 1-4×1=-1,x 1+42-y 1-12-1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=0,y 1=3,所以A 1(0,3).同理设A 2(x 2,y 2),易求得A 2(-2,-1).所以BC 边所在直线方程为2x -y +3=0.答案:2x -y +3=07.(2018·余姚检测)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________.解析:显然直线l 的斜率不存在时,不满足题意;设所求直线方程为y -4=k (x -3),即kx -y +4-3k =0,由已知,得|-2k -2+4-3k |1+k 2=|4k +2+4-3k |1+k2, ∴k =2或k =-23. ∴所求直线l 的方程为2x -y -2=0或2x +3y -18=0. 答案:2x -y -2=0或2x +3y -18=08.如图所示,已知两点A (4,0),B (0,4),从点P (2,0)射出的光线经直线AB 反射后再射到直线OB上,最后经直线OB 反射后又回到P 点,则光线所经过的路程为________.解析:易得AB 所在的直线方程为x +y =4,由于点P 关于直线AB 对称的点为A 1(4,2),点P 关于y 轴对称的点为A 2(-2,0),则光线所经过的路程即A 1与A 2两点间的距离.于是|A 1A 2|=4+22+2-02=210.答案:2109.(2018·绍兴一中检测)两平行直线l 1,l 2分别过点P (-1,3),Q(2,-1),它们分别绕P ,Q 旋转,但始终保持平行,则l 1,l 2之间的距离的取值范围是________.解析:∵l 1∥l 2,且P ∈l 1,Q ∈l 2,∴l 1,l 2间的最大距离为|P Q|=[2--1]2+-1-32=5,又l 1与l 2不重合,∴l 1,l 2之间距离的取值范围是(0,5].答案:(0,5]10.已知△ABC 的顶点A (5,1),AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x -y -5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x -2y -5=0,求直线BC 的方程.解:依题意知:k AC =-2,A (5,1),∴l AC 的方程为2x +y -11=0,联立⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +y -11=0,2x -y -5=0,得C (4,3).设B (x 0,y 0),则AB 的中点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0+52,y 0+12, 代入2x -y -5=0,得2x 0-y 0-1=0,联立⎩⎪⎨⎪⎧ 2x 0-y 0-1=0,x 0-2y 0-5=0,得B (-1,-3),∴k BC =65, ∴直线BC 的方程为y -3=65(x -4), 即6x -5y -9=0.三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.已知线段AB 的两个端点A (0,-3),B (3,0),且直线y =2λx +λ+2与线段AB 总相交,则实数λ的取值范围为________. 解析:如图所示,因为y =2λx +λ+2恒过定点C ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,2,连接AC ,CB ,所以直线AC 的斜率k AC=-10,直线BC 的斜率k BC =-47. 又直线y =2λx +λ+2与线段AB 总相交,所以k AC ≤2λ≤k BC ,所以λ的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5,-27. 答案:⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5,-27 2.已知直线l :(2a +b )x +(a +b )y +a -b =0及点P (3,4).(1)证明直线l 过某定点,并求该定点的坐标.(2)当点P 到直线l 的距离最大时,求直线l 的方程. 解:(1)证明:直线l 的方程可化为a (2x +y +1)+b (x +y -1)=0,由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +y +1=0,x +y -1=0,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =-2,y =3,所以直线l 恒过定点(-2,3).(2)由(1)知直线l 恒过定点A (-2,3),当直线l 垂直于直线PA 时,点P 到直线l 的距离最大.又直线PA 的斜率k PA =4-33+2=15, 所以直线l 的斜率k l =-5.故直线l 的方程为y -3=-5(x +2),即5x +y +7=0.。
新高考数学一轮复习第8章平面解析几何第2节两条直线的位置关系课新高考数学一轮复习第8章平面解析几何第2节两条直线的位置关系课时分层训练文新人教A版A组基础达标 (建议用时:30分钟)一、选择题1.已知点A(1,-2),B(m,2)且线段AB的垂直平分线的方程是x+2y-2=0,则实数m的值是( )A.-2 C.3B.-7 D.1C [因为线段AB的中点在直线x+2y-2=0上,代入解得m=3.]2.(2021・北京高考)圆(x+1)2+y2=2的圆心到直线y=x+3的距离为( )A.1 C.B.2 D.22C [圆心坐标为(-1,0),所以圆心到直线y=x+3即x-y+3=0的距离为==.]3.若直线(a+1)x+2y=0与直线x-ay=1互相垂直,则实数a的值等于( )A.-1 C.1B.0 D.2C [由×=-1,得a+1=2a,故a=1.]1 / 54.直线mx-y+2m+1=0经过一定点,则该定点的坐标是( ) A.(-2,1) C.(1,-2)B.(2,1) D.(1,2)A [mx-y+2m+1=0,即m(x+2)-y+1=0. 令得故定点坐标为(-2,1).]5.若直线l1:y=k(x-4)与直线l2关于点(2,1)对称,则直线l2经过定点( )【导学号:31222290】A.(0,4) C.(-2,4)B.(0,2) D.(4,-2)B [直线l1:y=k(x-4)经过定点(4,0),其关于点(2,1)对称的点为(0,2),又直线l1:y=k(x-4)与直线l2关于点(2,1)对称,故直线l2经过定点(0,2).]二、填空题6.(2021・深圳模拟)直线l1的斜率为2,l1∥l2,直线l2过点(-1,1)且与y轴交于点P,则P点坐标为________.【导学号:31222291】(0,3) [因为l1∥l2,且l1的斜率为2,则直线l2的斜率k=2.又直线l2过点(-1,1),所以l2的方程为y-1=2(x+1),整理得y=2x+3. 令x=0,得y=3,所以P点坐标为(0,3).]7.已知直线l1与l2:x+y-1=0平行,且l1与l2的距离是,则直线l1的方程为________.2 / 5x+y+1=0或x+y-3=0 [设直线l1的方程为x+y+C=0(C≠-1),由题意知=,即|C+1|=2,解得C=1或C=-3,因此直线l1的方程为x+y+1=0或x+y-3=0.] 三、解答题9.求经过直线l1:3x+2y-1=0和l2:5x+2y+1=0的交点,且垂直于直线l3:3x-5y+6=0的直线l的方程.【导学号:31222292】[解] 由方程组得l1,l2的交点坐标为(-1,2).5分∵l3的斜率为,∴l的斜率为-,8分则直线l的方程为y-2=-(x+1),即5x+3y-1=0.12分 10.已知直线l:(2a+b)x+(a+b)y+a-b=0及点P(3,4). (1)证明直线l过某定点,并求该定点的坐标;(2)当点P到直线l的距离最大时,求直线l的方程.[解] (1)证明:直线l的方程可化为a(2x+y+1)+b(x+y-1)=0,由得2分∴直线l恒过定点(-2,3).5分(2)设直线l恒过定点A(-2,3),当直线l垂直于直线PA时,点P到直线l的距离最大.7分又直线PA的斜率kPA==,∴直线l的斜率kl=-5.10分故直线l的方程为y-3=-5(x+2),即5x+y+7=0.12分B组能力提升3 / 5(建议用时:15分钟)1.(2021・广东高考)平行于直线2x+y+1=0且与圆x2+y2=5相切的直线的方程是( )A.2x-y+=0或2x-y-=0 B.2x+y+=0或2x+y-=0 C.2x-y+5=0或2x-y-5=0 D.2x+y+5=0或2x+y-5=0 D [∵切线平行于直线2x+y+1=0. 设切线方程为2x+y+c=0. 依题意,得=,则c=±5.]2.(2021・洛阳模拟)在直角坐标平面内,过定点P的直线l:ax+y-1=0与过定点Q的直线m:x-ay+3=0相交于点M,则|MP|2+|MQ|2的值为________.10 [由题意知P(0,1),Q(-3,0),∵过定点P的直线ax+y-1=0与过定点Q的直线x-ay+3=0垂直,∴M位于以PQ为直径的圆上.∵|PQ|==,∴|MP|2+|MQ|2=|PQ|2=10.]3.若m>0,n>0,点(-m,n)关于直线x+y-1=0的对称点在直线x-y+2=0上,求+的最小值.[解] 易知点(-m,n)关于直线x+y-1=0的对称点为M(1-n,1+m).3分又点M(1-n,1+m)在直线x-y+2=0上,∴1-n-(1+m)+2=0,即m+n=2.6分于是+=(m+n)=1+≥1+・2=2,10分4 / 5当且仅当m=n=1时,上式等号成立.因此+的最小值为2.12分5 / 5感谢您的阅读,祝您生活愉快。
第二讲 两条直线的位置关系知识梳理·双基自测 知识梳理知识点一 两条直线的位置关系平面内两条直线的位置关系包括__平行、相交、重合__三种情况. (1)两条直线平行对于直线l 1:y =k 1x +b 1,l 2:y =k 2x +b 2,l 1∥l 2⇔k 1=k 2,且b 1≠b 2. 对于直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0, l 1∥l 2⇔A 1B 2-A 2B 1=0,且B 1C 2-B 2C 1≠0(或A 1C 2-A 2C 1≠0). (2)两条直线垂直对于直线l 1:y =k 1x +b 1,l 2:y =k 2x +b 2,l 1⊥l 2⇔k 1·k 2=-1.对于直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,l 1⊥l 2⇔__A 1A 2+B 1B 2=0__. 知识点二 两条直线的交点直线l 1和l 2的交点坐标即为两直线方程组成的方程组⎩⎪⎨⎪⎧A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0的解.相交⇔方程组有__唯一解__; 平行⇔方程组__无解__; 重合⇔方程组有__无数个解__. 知识点三 三种距离公式(1)平面上的两点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)间的距离公式|P 1P 2|=x 1-x 22+y 1-y 22.特别地,原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离|OP|=x 2+y 2. (2)点P(x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离d =|Ax 0+By 0+C|A 2+B 2. (3)两条平行线Ax +By +C 1=0与Ax +By +C 2=0间的距离为d =|C 1-C 2|A 2+B2. 重要结论1.求解距离问题的规律运用点到直线的距离公式时,需把直线方程化为一般式;运用两平行线间的距离公式时,需先把两平行线方程中x,y 的系数化为相同的形式.2.对称问题的求解规律(1)中心对称:转化为中点问题处理.(2)轴对称:转化为垂直平分线问题处理.特殊地:点P(a,b)关于直线x +y +m =0对称的点坐标为(-b -m,-a -m),点P(a,b)关于直线x -y +m =0对称的点坐标为(b -m,a +m).双基自测题组一 走出误区1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)若两直线的斜率相等,则两直线平行,反之,亦然.( × )(2)如果两条直线l 1与l 2垂直,那么它们的斜率之积一定等于-1.( × )(3)已知直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0(A 1,B 1,C 1,A 2,B 2,C 2为常数),若直线l 1⊥l 2,则A 1A 2+B 1B 2=0.( √ )(4)点P(x 0,y 0)到直线y =kx +b 的距离为|kx 0+b|1+k2.( × ) (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-1k ,且线段AB 的中点在直线l上.( √ )题组二 走进教材2.(课本习题改编)过点(1,0)且与直线x -2y -2=0平行的直线方程是( A ) A .x -2y -1=0 B .x -2y +1=0 C .2x +y -2=0D .x +2y -1=03.(必修2P 110B 组T2)已知点(a,2)(a >0)到直线l :x -y +3=0的距离为1,则a 等于( C ) A . 2 B .2- 2 C .2-1D .2+1[解析] 由题意得|a -2+3|1+1=1.解得a =-1+2或a =-1-2. ∵a >0,∴a =-1+2. 题组三 走向高考4.(2020·高考全国Ⅲ)点(0,-1)到直线y =k(x +1)距离的最大值为( B ) A .1 B . 2 C . 3D .2 [解析] 解法一:由y =k(x +1)可知直线过定点P(-1,0),设A(0,-1),当直线y =k(x +1)与AP 垂直时,点A 到直线y =k(x +1)距离最大,即为|AP|=2,故选B .解法二:因为点(0,-1)到直线y =k(x +1)距离d =|1+k|k 2+1=k 2+2k +1k 2+1=1+2kk 2+1;∵要求距离的最大值,故需k >0;可得d =1+2k +1k≤2,当且仅当k =1时取等号,故选B .5.(2018·全国)坐标原点关于直线x -y -6=0的对称点的坐标为__(6,-6)__. [解析] 设坐标原点关于直线x -y -6=0的对称点的坐标为(a,b),则⎩⎪⎨⎪⎧b a ×1=-1a 2-b2-6=0,解得a =6,b =-6,∴坐标原点关于直线x -y -6=0的对称点的坐标为(6,-6).考点突破·互动探究考点一 两条直线平行、垂直的关系——自主练透例1 (1)(2021·高安期中)经过抛物线y 2=2x 的焦点且平行于直线3x -2y +5=0的直线l 的方程是( A )A .6x -4y -3=0B .3x -2y -3=0C .2x +3y -2=0D .2x +3y -1=0(2)“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 )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(3)(2021·青岛调研)直线2x +(m +1)y +4=0与直线mx +3y -2=0平行,则m =( C ) A .2 B .-3 C .2或-3D .-2或-3(4)(多选题)等腰直角三角形斜边的中点是M(4,2),一条直角边所在直线的方程为y =2x,则另外两边所在直线的方程为( CD )A .3x +y -14=0B .x +2y -2=0C .x -3y +2=0D .x +2y -14=0[解析] (1)因为抛物线y 2=2x 的焦点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,直线3x -2y +5=0的斜率为32,所以所求直线l的方程为y =32⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,化为一般式,得6x -4y -3=0.(2)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.(3)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧m m +1=6,4m≠-4,解得m =2或-3.故选C .(4)设斜边所在直线的斜率为k,由题意知tan π4=2-k 1+2k =1,∴k =13,∴斜边所在直线方程为y -2=13(x -4),即x -3y +2=0,由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x x -3y +2=0可知A ⎝ ⎛⎭⎪⎫25,45,∴A 关于M 的对称点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫385,165,∴另一条直角边的方程为y -165=-12⎝ ⎛⎭⎪⎫x -385,即x +2y -14=0,故选C 、D .名师点拨(1)当含参数的直线方程为一般式时,若要表示出直线的斜率,不仅要考虑到斜率存在的一般情况,也要考虑到斜率不存在的特殊情况,同时还要注意x,y 的系数不能同时为零这一隐含条件.(2)在判断两直线的平行、垂直时,也可直接利用直线方程的系数间的关系得出结论. 〔变式训练1〕(1)(2021·吉林长春模拟)曲线f(x)=2sin x 在x =π3处的切线与直线ax +y -1=0垂直,则a =__1__.(2)(2012·浙江)设a ∈R,则“a=1”是“直线l 1:ax +2y =0与直线l 2:x +(a +1)y +4=0平行的( A )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[解析] (1)由题得f′(x)=2cos x,∴k =f′⎝ ⎛⎭⎪⎫π3=1.所以1×(-a)=-1,∴a =1. (2)l 1∥l 2⇔a 2+a -2=0⇔a =1或-2,∴a =1是l 1∥l 2的充分不必要条件.故选A . 考点二 两直线的交点、距离问题——师生共研例2 (1)两条垂直直线l 1:2x +y +1=0与l 2:ax +4y -6=0的交点到原点的距离为__2__.(2)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. (3)(2020·上海)已知直线l 1:x +ay =1,l 2:ax +y =1,若l 1∥l 2,则l 1与l 2的距离为__2__. [解析] (1)kl 1=-2,kl 2=-a 4,由l 1⊥l 2知-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 4=-1,∴a =-2,∴l 2:x -2y +3=0,由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y +1=0x -2y +3=0得交点A(-1,1),∴|AO|=2.(2)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,过点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|-2k -1|k 2+1=2,解得k =34. 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 =-1k OP=2.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|5=5.③由②可知,过点P 不存在到原点的距离超过5的直线,因此不存在过点P 且到原点的距离为6的直线.(3)直线l 1:x +ay =1,l 2:ax +y =1, 当l 1∥l 2时,a 2-1=0,解得a =±1;当a =1时l 1与l 2重合,不满足题意; 当a =-1时l 1∥l 2,此时l 1:x -y -1=0,l 2:x -y +1=0; 则l 1与l 2的距离为d =|-1-1|12+-12=2.名师点拨距离的求法(1)点到直线的距离:可直接利用点到直线的距离公式来求,但要注意此时直线方程必须为一般式. (2)两平行直线间的距离:①利用“化归”法将两条平行线间的距离转化为一条直线上任意一点到另一条直线的距离; ②利用两平行线间的距离公式.提醒:在应用两条平行线间的距离公式时,应把直线方程化为一般形式,且使x 、y 的系数分别相等. 〔变式训练2〕(1)(2021·西南名校联盟联考)设直线l 1:3x -y -1=0与直线l 2:x +2y -5=0的交点为A,则A 到直线l :x +by +2+b =0的距离的最大值为( C )A .4B .10C .3 2D .11(2)(多选题)已知两点A(3,2)和B(-1,4)到直线mx +y +3=0距离相等,则m 的值可以为( AC ) A .-6 B .-12C .12D .1(3)(2021·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( C )A .95B .185C .2910D .295[解析] (1)解法一:显然l 1与l 2的交点A(1,2),又直线l 过点B(-2,-1),∴所求最大距离为|AB|=32,故选C .解法二:显然l 1与l 2的交点为A(1,2),则A 到直线l 的距离d =|1+2b +2+b|1+b2=31+b 2+2b1+b2=31+2b 1+b2≤32(当且仅当b =1时取等号),故选C . (2)直线mx +y +3=0与直线AB 平行或过AB 中点,∴-m =4-2-1-3=-12,即m =12;AB 中点(1,3),∴m+3+3=0即m =-6,故选A 、C .(3)因为36=48≠-125,所以两直线平行,由题意可知|PQ|的最小值为这两条平行直线间的距离,即|-24-5|62+82=2910,所以|PQ|的最小值为2910. 考点三 对称问题——多维探究 角度1 线关于点的对称例3 (2021·河北五校联考)直线ax +y +3a -1=0恒过定点M,则直线2x +3y -6=0关于M点对称的直线方程为( D )A .2x +3y -12=0B .2x -3y -12=0C .2x -3y +12=0D .2x +3y +12=0[解析] 由ax +y +3a -1=0,可得y -1=-a(x +3),所以M(-3,1),M 不在直线2x +3y -6=0上,设直线2x +3y -6=0关于M 点对称的直线方程为2x +3y +c =0(c≠-6),则|-6+3-6|4+9=|-6+3+c|4+9,解得c =12或c =-6(舍去),所以所求方程为2x +3y +12=0,故选D .另解:在直线2x +3y -6=0上取点A(0,2)、B(3,0),则A 、B 关于M 的对称点分别为A′(-6,0),B′(-9,2),又k A′B′=2-0-9--6=-23,故所求直线方程为y =-23(x +6),即2x +3y +12=0.故选D .角度2 点关于线的对称例4 (2021·长沙一模)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__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⎩⎪⎨⎪⎧b -4a --3=-1,-3+a 2-b +42+3=0,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y -06-0=x -12-1,即6x -y -6=0. (代入法)当x =-3时,由x -y +3=0得y =0, 当y =4时,由x -y +3=0得x =1.∴M(-3,4)关于直线l 的对称点为M′(1,0).又k NM′=6-02-1=6,∴所求直线方程为y =6(x -1),即6x -y -6=0.[引申]本例中入射光线所在直线的方程为__x -6y +27=0__.[解析] N(2,6)关于直线l 的对称点N′(3,5),又k MN′=5-43--3=16,∴所求直线方程为y -4=16(x+3),即x -6y +27=0.角度3 线关于线的对称例5 (2021·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( B )A .x -2y +1=0B .x -2y -1=0C .x +y -1=0D .x +2y -1=0[解析] 解法一: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⎩⎪⎨⎪⎧x +02-y -22-1=0,y +2x ×1=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1,即(1,0),(-1,-1)为l 2上两点,可得l 2的方程为x -2y -1=0.解法二:在l 1上取两点A(0,-2),B(1,0),则A 、B 关于l 的对称点分别为A′(-1,-1),B′(1,0),∴k A′B′=0--11--1=12.∴l 2的方程为y -0=12(x -1),即x -2y -1=0.故选B .解法三:设P(x,y)是直线l 2上任一点,则P 关于直线l 的对称点为P′(y+1,x -1),又P′∈l 1,∴2(y +1)-(x -1)-2=0,即直线l 2的方程为x -2y -1=0.故选B .名师点拨对称问题的解法以光线反射为代表的很多实际问题,都可以转化为对称问题,关于对称问题,一般常见的有: (1)中心对称①点P(x,y)关于O(a,b)的对称点P′(x′,y′)满足⎩⎪⎨⎪⎧x′=2a -x ,y′=2b -y.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A′(m ,n),则有⎩⎪⎨⎪⎧n -b m -a ×-AB=-1,A ·a +m 2+B ·b +n 2+C =0.②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.特别地,当对称轴的斜率为±1时,可类比关于y =x 的对称问题采用代入法,如(1,3)关于y =x +1的对称点为(3-1,1+1),即(2,2).〔变式训练3〕已知直线l :2x -3y +1=0,点A(-1,-2).求: (1)(角度2)点A 关于直线l 的对称点A′的坐标;(2)(角度3)直线m :3x -2y -6=0关于直线l 的对称直线m′的方程; (3)(角度1)直线l 关于点A(-1,-2)对称的直线l′的方程. [解析] (1)设A′(x ,y),由已知条件得 ⎩⎪⎨⎪⎧ y +2x +1×23=-1,2×x -12-3×y -22+1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-3313,y =413.∴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 ⎩⎪⎨⎪⎧2×a +22-3×b +02+1=0,b -0a -2×23=-1,得M′⎝ ⎛⎭⎪⎫613,3013.设直线m 与直线l 的交点为N,则由⎩⎪⎨⎪⎧2x -3y +1=0,3x -2y -6=0,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)设P(x,y)在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.名师讲坛·素养提升 巧用直线系求直线方程例6 (1)求证:动直线(m 2+2m +3)x +(1+m -m 2)y +3m 2+1=0(其中m ∈R)恒过定点,并求出定点坐标;(2)求经过两直线l 1:x -2y +4=0和l 2:x +y -2=0的交点P,且与直线l 3:3x -4y +5=0垂直的直线l 的方程.[解析] (1)证明:解法一:令m =0,则直线方程为 3x +y +1=0.再令m =1时,直线方程为6x +y +4=0.①和②联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧3x +y +1=0,6x +y +4=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =2.将点A(-1,2)的坐标代入动直线(m 2+2m +3)x +(1+m -m 2)y +3m 2+1=0中,(m 2+2m +3)×(-1)+(1+m -m 2)×2+3m 2+1=(3-1-2)m 2+(-2+2)m +2+1-3=0, 故动直线(m 2+2m +3)x +(1+m -m 2)y +3m 2+1=0恒过定点A .解法二:将动直线方程按m 降幂排列整理,得m 2(x -y +3)+m(2x +y)+3x +y +1=0,① 不论m 为何实数,①式恒为零, ∴有⎩⎪⎨⎪⎧x -y +3=0,2x +y =0,3x +y +1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =2.故动直线恒过点A(-1,2).(2)解法一:解方程组⎩⎪⎨⎪⎧x -2y +4=0,x +y -2=0,得P(0,2).因为l 3的斜率为34,且l ⊥l 3,所以直线l 的斜率为-43,由斜截式可知l 的方程为y =-43x +2,即4x +3y -6=0.解法二:设所求直线方程为4x +3y +m =0,将解法一中求得的交点P(0,2)代入上式可得m =-6, 故所求直线方程为4x +3y -6=0.解法三:设直线l 的方程为x -2y +4+λ(x+y -2)=0, 即(1+λ)x+(λ-2)y +4-2λ=0.又∵l ⊥l 3,∴3×(1+λ)+(-4)×(λ-2)=0,解得λ=11.∴直线l 的方程为4x +3y -6=0.[引申]若将本例(2)中的“垂直”改为“平行”,则直线l 的方程为__3x -4y +8=0__.名师点拨1.确定方程含参数的直线所过定点的方法:(1)将直线方程写成点斜式y -y 0=f(λ)(x-x 0),从而确定定点(x 0,y 0).(2)将直线方程整理成关于参数的方程,由方程中各项系数及常数项为0确定定点.(3)给参数取两个不同值,再解直线方程构成的方程组,从而确定定点坐标.2.直线系的主要应用(1)共点直线系方程:经过两直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0交点的直线系方程为A 1x +B 1y +C 1+λ(A 2x +B 2y +C 2)=0,其中A 1B 2-A 2B 1≠0,待定系数λ∈R .在这个方程中,无论λ取什么实数,都得不到A 2x +B 2y +C 2=0,因此它不能表示直线l 2.(2)过定点(x 0,y 0)的直线系方程为y -y 0=k(x -x 0)(k 为参数)及x =x 0.(3)平行直线系方程:与直线y =kx +b 平行的直线系方程为y =kx +m(m 为参数且m≠b);与直线Ax +By +C =0平行的直线系方程是Ax +By +λ=0(λ≠C ,λ是参数).(4)垂直直线系方程:与直线Ax +By +C =0(A≠0,B≠0)垂直的直线系方程是Bx -Ay +λ=0(λ为参数).如果在求直线方程的问题中,有一个已知条件,另一个条件待定时,那么可选用直线系方程来求解. 〔变式训练4〕(1)(2021·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( D )A .⎝⎛⎭⎪⎫1,-12 B .(-2,0) C .(2,3) D .(9,-4)(2)与直线l :5x -12y +6=0平行且到l 的距离为2的直线的方程是__5x -12y +32=0或5x -12y -20=0__.[解析] (1)解法一:由(m -1)x +(2m -1)y =m -5,得(x +2y -1)m -(x +y -5)=0,由⎩⎪⎨⎪⎧ x +2y -1=0,x +y -5=0,得定点坐标为(9,-4),故选D .解法二:令m =1,则y =-4;令m =12,则-12x =-92,即x =9,∴直线过定点(9,-4),故选D . 解法三:将直线方程化为(2m -1)(y +a)=(1-m)(x +b),则⎩⎪⎨⎪⎧ a +b =-52a +b =-1,即⎩⎪⎨⎪⎧ a =4b =-9,∴y +4=1-m 2m -1(x -9),故直线过点(9,-4),故选D .(2)设所求直线的方程为5x-12y+c=0,则|c-6|52+122=2,解得c=32或-20,故所求直线的方程为5x-12y+32=0或5x-12y-20=0.。
第二节 两直线的位置关系、距离公式考试要求:1.能根据两条直线的方程判定这两条直线平行或垂直(逻辑推理).2.掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离(数学运算).一、教材概念·结论·性质重现1.两条直线的位置关系(1)利用斜率关系判断对于不重合的直线l1,l2,若其斜率分别为k1,k2.l1∥l2k1=k2l1⊥l2k1·k2=-1特别地,当两直线的斜率都不存在时,l1∥l2;当一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,l1⊥l2.(2)利用方程判断l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A2,B2,C2均不为0),l1∥l2=≠l1⊥l2A1A2+B1B2=0l1与l2重合==特别地,若A2,B2,C2中存在为0的情况,则利用斜率关系判断.(3)两直线相交交点:直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0的公共点的坐标与方程组的解一一对应.相交⇔方程组有唯一解,交点坐标就是方程组的解;平行⇔方程组无解;重合⇔方程组有无数个解.(1)与直线Ax+2.三种距离(1)P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点之间的距离|P1P2|=.(2)点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.(3)两条平行直线Ax+By+C1=0与Ax+By+C2=0(其中A2+B2≠0,C1≠C2)间的距离d=.应用点到直线的距离公式和两平行线间的距离公式时应注意:二、基本技能·思想·活动经验1.判断下列说法的正误,对的打“√”,错的打“×”.(1)当直线l1和l2的斜率都存在时,一定有k1=k2⇒l1∥l2.( × )(2)如果两条直线l1与l2垂直,则它们的斜率之积一定等于-1.( × )(3)点P(x0,y0)到直线y=kx+b的距离为.( × )(4)两平行直线2x-y+1=0,4x-2y+1=0间的距离为0.( × ) 2.已知过点A(-2,m)和B(m,4)的直线与直线2x+y-1=0平行,则实数m的值为( )A.0 B.-8 C.2 D.10B 解析:由题意知=-2,解得m=-8.故选B.3.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=0 B.x+y+1=0C.x-y-1=0 D.x+y-1=0A 解析:因为直线AB的斜率为=-1,所以直线l的斜率为1.设直线l的方程为y =x+b,由题意知直线l过线段AB的中点,所以=+b,解得b=1,所以直线l的方程为y=x+1,即x-y+1=0.故选A.4.若三条直线y=2x,x+y=3,mx+2y+5=0相交于同一点,则m的值为____ ____.C 解析:若直线2x+(m+1)y+4=0与直线mx+3y-2=0平行,则有=≠,故m=2或-3.5.已知两条直线l1:4x+2y-3=0,l2:2x+y+1=0,则l1与l2之间的距离为___ _____. 解析:两条直线l1:4x+2y-3=0,l2:2x+y+1=0,即两条直线l1:4x+2y -3=0,l2:4x+2y+2=0,它们之间的距离d==.考点1 两直线平行与垂直判定及应用——基础性1.“m=1”是“直线l1:mx+y-1=0和直线l2:x+my+6=0平行”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A 解析:直线l1:mx+y-1=0和直线l2:x+my+6=0平行⇔m2=1⇔m=±1,“m=1”是“m=±1”的充分不必要条件.故选A.2.若直线2x+(2a-5)y+2=0与直线bx+2y-1=0互相垂直,则a2+b2的最小值为( )A. B.3C.5 D.C 解析:因为直线2x+(2a-5)y+2=0与直线bx+2y-1=0互相垂直,所以2b+2(2a-5)=0,化简得b=5-2a,所以a2+b2=a2+(5-2a)2=5a2-20a+25=5(a-2)2+5≥5,当且仅当a=2时取“=”,所以a2+b2的最小值为5.3.已知直线l1:mx+y-1=0,l2:(2m+3)x+my-1=0,m∈R,若l1⊥l2,则m=________.0或-2 解析:若l1⊥l2,则m(2m+3)+m=0,解得m=0或m=-2,即l1⊥l2⇔m=0或m=-2.1.当方程的系数含有字母时,应考虑斜率不存在的特殊情况,否则容易漏解.2.利用平行、垂直等条件求出参数值后,应将求出的参数值回代,验证是否符合题意.如当两直线平行时,利用斜率相等求出的参数值可能会使两直线重合,应该代入验证是否舍去其中一个值.考点2 两直线的交点、距离问题——综合性(1)已知直线3x+2y-3=0与直线6x+my+7=0互相平行,则它们之间的距离是( )A.4 B.C. D.B 解析:由直线3x+2y-3=0与直线6x+my+7=0互相平行,得m=4,所以直线分别为3x+2y-3=0与3x+2y+=0.它们之间的距离是=.故选B.(2)直线2x+3y-k=0和直线x-ky+12=0的交点在x轴上,则k的值为( )A.-24 B.24 C.6 D.±6 A 解析:直线2x+3y-k=0和直线x-ky+12=0的交点在x轴上,可设交点坐标为(a,0),则即故选A.本例1(1)中,条件“直线3x+2y-3=0与直线6x+my+7=0互相平行”改为“直线3x+2y-3=0与直线6x+my+7=0互相垂直”,求两直线的交点坐标.解:因为两直线垂直,则18+2m=0,则m=-9.由解得所以交点坐标为.1.求过两直线交点的直线方程的方法1.若点P在直线3x+y-5=0上,且P到直线x-y-1=0的距离为,则点P的坐标为( )A.(1,2) B.(2,1)C.(1,2)或(2,-1) D.(2,1)或(-1,2)C 解析:设P(x,5-3x),则d==,化简得|4x-6|=2,即4x-6=±2,即x=1或x=2,故点P的坐标为(1,2)或(2,-1).故选C.2.已知直线l过直线l1:x-2y+3=0与直线l2:2x+3y-8=0的交点Q,且点P(0,4)到直线l的距离为2,则这样的直线l的条数为( )A.0 B.1C.2 D.3C 解析:由得即直线l过点Q(1,2).因为|PQ|==>2,所以满足条件的直线l有2条.故选C.考点3 对称问题——应用性考向1 点关于点对称过点P(0,1)作直线l使它被直线l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的线段被点P平分,则直线l的方程为________________.x+4y-4=0 解析:设l1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l2上,把点B的坐标代入l2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.考向2 点关于直线的对称点已知直线l:2x-3y+1=0,点A(-1,-2),则点A关于直线l的对称点A′的坐标为________. 解析:设A′(x,y),由已知得解得故A′.则有(2)直线关于直线的对称问题可转化为点关于直线的对称问题来解决.考向3 直线关于直线的对称已知直线l:x-y-1=0,l1:2x-y-2=0.若直线l2与l1关于l对称,则l2的方程是( )A.x-2y+1=0 B.x-2y-1=0C.x+y-1=0 D.x+2y-1=0B 解析:由得交点(1,0),取l1上的点(0,-2),其关于直线l的对称点为(-1,-1),故直线l2的方程为=,即x-2y-1=0.1.已知点(1,-1)关于直线l1:y=x的对称点为A,设直线l2经过点A,则当点B(2,-1)到直线l2的距离最大时,直线l2的方程为( )A.2x+3y+5=0 B.3x-2y+5=0C.3x+2y+5=0 D.2x-3y+5=0B 解析:易知A(-1,1).设点B(2,-1)到直线l2的距离为d,当d=|AB|时取得最大值,此时直线l2垂直于直线AB,又-=,所以直线l2的方程为y-1=(x+1),即3x -2y+5=0.故选B.2.若函数y=ax+8与y=-x+b的图象关于直线y=x对称,则a+b=( )A. B.-C.2 D.-2C 解析:直线y=ax+8关于y=x对称的直线方程为x=ay+8,所以x=ay+8与y=-x+b为同一直线,则所以a+b=2.故选C.。
第2讲 两直线的位置关系1.已知直线l 1:k 1x +y +1=0与直线l 2:k 2x +y -1=0,那么“k 1=k 2”是“l 1∥l 2”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解析:选C.由k 1=k 2,1≠-1,得l 1∥l 2;由l 1∥l 2,知k 1×1-k 2×1=0,所以k 1=k 2.故“k 1=k 2”是“l 1∥l 2”的充要条件.2.(2016·石家庄模拟)已知点P (3,2)与点Q (1,4)关于直线l 对称,则直线l 的方程为( )A .x -y +1=0B .x -y =0C .x +y +1=0D .x +y =0解析:选A.由题意知直线l 与直线PQ 垂直,直线PQ 的斜率k PQ =-1,所以直线l 的斜率k=-1k PQ=1.又直线l 经过PQ 的中点(2,3),所以直线l 的方程为y -3=x -2,即x -y +1=0.3.已知点A (3,2)和B (-1,4)到直线mx +y +3=0的距离相等,则m 的值为( )A .-6或12B .-12或1 C .-12或12 D .0或12解析:选A.法一:|3m +2+3|m 2+12=|-m +4+3|m 2+12,即|3m +5|=|7-m |,解得m =-6或12. 法二:当A ,B 两点在直线同侧,则-m =4-2-1-3,即m =12;当A ,B 两点在直线异侧,则A ,B 的中点在直线上,即m ×3-12+4+22+3=0,即m =-6. 4.已知过点A (-2,m )和点B (m ,4)的直线为l 1,直线2x +y -1=0为l 2,直线x +ny +1=0为l 3.若l 1∥l 2,l 2⊥l 3,则实数m +n 的值为( )A .-10B .-2C .0D .8解析:选A.因为l 1∥l 2,所以k AB =4-m m +2=-2.解得m =-8. 又因为l 2⊥l 3,所以-1n×(-2)=-1,解得n =-2, 所以m +n =-10.5.若动点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)分别在直线l 1:x -y -5=0,l 2:x -y -15=0上移动,则线段P 1P 2的中点P 到原点的距离的最小值是( )A.522B .5 2 C.1522D .15 2 解析:选B.由题意得,线段P 1P 2的中点P 的轨迹方程是x -y -10=0,因为原点到直线x -y -10=0的距离为d =102=52,所以线段P 1P 2的中点P 到原点的距离的最小值为5 2. 6.(2016·合肥一模)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解析:选B.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⎩⎪⎨⎪⎧x +02-y -22-1=0,y +2x×1=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1,即(1,0),(-1,-1)为l 2上两点,可得l 2的方程为x -2y -1=0,故选B.7.(2016·河南省安阳高三调研)已知两直线l 1:x +y sin α-1=0和l 2:2x sin α+y +1=0.①若l 1∥l 2,则α=________;②若l 1⊥l 2,则α=________.解析:①法一:当sin α=0时,直线l 1的斜率k 1不存在,l 2的斜率k 2为0,显然l 1不平行于l 2;当sin α≠0时,k 1=-1sin α,k 2=-2sin α. 要使l 1∥l 2,需-1sin α=-2sin α, 即sin α=±22. 所以α=k π±π4,k ∈Z ,此时两直线的斜率相等. 经检验,α=k π±π4,k ∈Z 时,l 1与l 2不重合. 故当α=k π±π4,k ∈Z 时,l 1∥l 2. 法二:由A 1B 2-A 2B 1=0,得2sin 2α-1=0,所以sin α=±22. 又B 1C 2-B 2C 1≠0,所以1+sin α≠0.即sin α≠-1.所以α=k π±π4,k ∈Z . 故当α=k π±π4,k ∈Z 时,l 1∥l 2. ②因为A 1A 2+B 1B 2=0是l 1⊥l 2的充要条件,所以2sin α+sin α=0,即sin α=0,所以α=k π,k ∈Z .故当α=k π,k ∈Z 时,l 1⊥l 2.答案:①k π±π4(k ∈Z ) ②k π(k ∈Z ) 8.已知直线l 1与l 2:x +y -1=0平行,且l 1与l 2的距离是2,则直线l 1的方程为________. 解析:因为l 1与l 2:x +y -1=0平行,所以可设l 1的方程为x +y +b =0(b ≠-1).又因为l 1与l 2的距离是2,所以|b +1|12+12=2,解得b =1或b =-3, 即l 1的方程为x +y +1=0或x +y -3=0.答案:x +y +1=0或x +y -3=09.设直线l 经过点A (-1,1),则当点B (2,-1)与直线l 的距离最远时,直线l 的方程为________.解析:设点B (2,-1)到直线l 的距离为d ,当d =|AB |时取得最大值,此时直线l 垂直于直线AB ,k l =-1k AB =32, 所以直线l 的方程为y -1=32(x +1), 即3x -2y +5=0.答案:3x -2y +5=0 10.在等腰直角三角形ABC 中,AB =AC =4,点P 是边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 (如图).若光线QR 经过△ABC 的重心,则|AP |等于________. 解析:以AB 所在直线为x 轴,AC 所在直线为y 轴建立如图所示的坐标系,由题意可知B (4,0),C (0,4),A (0, 0),则直线BC 方程为x +y -4=0,设P (t ,0)(0<t <4),由对称知识可得点P 关于BC 所在直线的对称点P 1的坐标为(4,4-t ),点P 关于y 轴的对称点P 2的坐标为(-t ,0),根据反射定律可知P 1P 2所在直线就是光线RQ所在直线.由P 1、P 2两点坐标可得P 1P 2所在直线的方程为y =4-t 4+t·(x +t ),设△ABC 的重心为G ,易知G ⎝ ⎛⎭⎪⎫43,43.因为重心G ⎝ ⎛⎭⎪⎫43,43在光线RQ 上,所以有43=4-t 4+t ·⎝ ⎛⎭⎪⎫43+t ,即3t 2-4t =0.所以t =0或t =43,因为0<t <4,所以t =43,即|AP |=43. 答案:4311.已知直线l 1:x +a 2y +1=0和直线l 2:(a 2+1)x -by +3=0(a ,b ∈R ).(1)若l 1∥l 2,求b 的取值范围;(2)若l 1⊥l 2,求|ab |的最小值.解:(1)因为l 1∥l 2,所以-b -(a 2+1)a 2=0,即b =-a 2(a 2+1)=-a 4-a 2=-⎝⎛⎭⎪⎫a 2+122+14, 因为a 2≥0,所以b ≤0.又因为a 2+1≠3,所以b ≠-6.故b 的取值范围是(-∞,-6)∪(-6,0].(2)因为l 1⊥l 2,所以(a 2+1)-a 2b =0,显然a ≠0,所以ab =a +1a, |ab |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪a +1a ≥2, 当且仅当a =±1时等号成立,因此|ab |的最小值为2.12.已知△ABC 的顶点A (5,1),AB 边上的中线CM 所在直线方程为2x -y -5=0,AC 边上的高BH 所在直线方程为x -2y -5=0,求直线BC 的方程.解:依题意知,k AC =-2,A (5,1),所以l AC 为2x +y -11=0,联立l AC ,l CM 得⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -11=0,2x -y -5=0,所以C (4,3). 设B (x 0,y 0),AB 的中点M 为⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0+52,y 0+12, 代入2x -y -5=0,得2x 0-y 0-1=0,所以⎩⎪⎨⎪⎧2x 0-y 0-1=0,x 0-2y 0-5=0,所以B (-1,-3), 所以k BC =65,所以直线BC 的方程为y -3=65(x -4),即6x -5y -9=0.1.(2016·洛阳统考)已知点P (x 0,y 0)是直线l :Ax +By +C =0外一点,则方程Ax +By +C +(Ax 0+By 0+C )=0表示( )A .过点P 且与l 垂直的直线B .过点P 且与l 平行的直线C .不过点P 且与l 垂直的直线D .不过点P 且与l 平行的直线解析:选D.因为点P (x 0,y 0)不在直线Ax +By +C =0上,所以Ax 0+By 0+C ≠0,所以直线Ax +By +C +(Ax 0+By 0+C )=0不经过点P ,排除A 、B ;又直线Ax +By +C +(Ax 0+By 0+C )=0与直线l :Ax +By +C =0平行,排除C ,故选D.2.(2016·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________.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 ′,⎩⎪⎨⎪⎧b -4a -(-3)·1=-1,-3+a 2-b +42+3=0,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y -06-0=x -12-1,即6x -y -6=0. 答案:6x -y -6=03.已知直线l 经过直线2x +y -5=0与x -2y =0的交点P .(1)点A (5,0)到直线l 的距离为3,求直线l 的方程;(2)求点A (5,0)到直线l 的距离的最大值.解:(1)因为经过两已知直线交点的直线系方程为(2x +y -5)+λ(x -2y )=0,即(2+λ)x +(1-2λ)y -5=0, 所以|10+5λ-5|(2+λ)2+(1-2λ)2=3,解得λ=12或λ=2. 所以直线l 的方程为x =2或4x -3y -5=0.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -5=0,x -2y =0, 解得交点P (2,1),如图,过P 作任一直线l ,设d 为点A 到直线l 的距离, 则d ≤|PA |(当l ⊥PA 时等号成立).所以d max =|PA |=10.4.A ,B 两个工厂距一条河分别为400 m 和100 m ,A ,B 两工厂之间距离500 m ,把小河看作一条直线,今在小河边上建一座供水站,供A ,B 两工厂用水,要使供水站到A ,B 两工厂铺设的水管长度之和最短,问供水站应建在什么地方?解:如图,以小河所在直线为x 轴,过点A 的垂线为y 轴,建立直角坐标系,则点A (0,400),点B (a ,100).过点B 作BC ⊥AO 于点C .在△ABC 中,AB =500,AC =400-100=300,由勾股定理得BC =400,所以B (400,100).点A (0,400)关于x 轴的对称点A ′(0,-400),由两点式得直线A ′B 的方程为y =54x -400. 令y =0,得x =320,即点P (320,0).故供水站(点P )在距O 点320 m 处时,到A ,B 两厂铺设的水管长度之和最短.。