高一数学平面上两点间的距离PPT优秀课件
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高一数学复习考点知识讲解课件§1.5平面上的距离1.5.1平面上两点间的距离考点知识1.掌握两点间的距离公式并会应用.2.会用坐标法证明简单的平面几何问题.导语在一条笔直的公路同侧有两个大型小区,现在计划在公路上某处建一个公交站点C,以方便居住在两个小区住户的出行.如何选址能使站点到两个小区的距离之和最小?一、两点之间的距离公式问题1在数轴上已知两点A,B,如何求A,B两点间的距离?提示AB=|x A-x B|.问题2已知平面内两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),怎样求这两点间的距离?提示(1)当P1P2与x轴平行时,P1P2=|x2-x1|;(2)当P1P2与y轴平行时,P1P2=|y2-y1|;(3)当P1P2与坐标轴不平行时,如图,在Rt△P1QP2中,P1P22=P1Q2+QP22,所以P1P2=(x2-x1)2+(y2-y1)2.即两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离P1P2=(x2-x1)2+(y2-y1)2.知识梳理1.平面上P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点间的距离公式P1P2=(x2-x1)2+(y2-y1)2.2.原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离OP=x2+y2.注意点:(1)此公式与两点的先后顺序无关.(2)已知斜率为k的直线上的两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),由两点间的距离公式可得P1P2=(x2-x1)2+(y2-y1)2=1+k2|x2-x1|,或P1P2=1+1k2|y2-y1|.例1已知△ABC的三个顶点A(-3,1),B(3,-3),C(1,7),试判断△ABC的形状.解方法一∵AB=(3+3)2+(-3-1)2=52=213,AC=(1+3)2+(7-1)2=52=213,又BC=(1-3)2+(7+3)2=104=226,∴AB2+AC2=BC2,且AB=AC,∴△ABC是等腰直角三角形.方法二∵k AC=7-11-(-3)=32,k AB=-3-13-(-3)=-23,∴k AC·k AB=-1,∴AC⊥AB.又AC=(1+3)2+(7-1)2=52=213,AB=(3+3)2+(-3-1)2=52=213,∴AC =AB ,∴△ABC 是等腰直角三角形.反思感悟计算两点间距离的方法(1)对于任意两点P 1(x 1,y 1)和P 2(x 2,y 2),则P 1P 2=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2. (2)对于两点的横坐标或纵坐标相等的情况,可直接利用距离公式的特殊情况求解. 跟踪训练1若点M 到x 轴和到点N (-4,2)的距离都等于10,则点M 的坐标为________________.答案(2,10)或(-10,10)解析由点M 到x 轴的距离等于10可知,其纵坐标为±10.设点M 的坐标为(x M ,±10).由两点间距离公式,得MN =(x M +4)2+(10-2)2=10或MN =(x M +4)2+(-10-2)2=10,解得x M =-10或x M =2,所以点M 的坐标为(2,10)或(-10,10).二、由两点间距离求参数值例2在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :x +y +a =0与点A (2,0),若直线l 上存在点M 满足MA =2MO (O 为坐标原点),则实数a 的取值范围是____________.答案⎣⎢⎡⎦⎥⎤2-423,2+423解析设M (x ,-x -a ),由MA =2MO ,得(x -2)2+(-x -a )2=4x 2+4(-x -a )2,整理,得6x 2+(6a +4)x +3a 2-4=0,由Δ≥0得9a 2-12a -28≤0,解得2-423≤a ≤2+423,故a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤2-423,2+423. 反思感悟将条件转化为参数的方程或不等式(方程组或不等式组)求解.跟踪训练2在直线2x -3y +5=0上求点P ,使点P 到A (2,3)的距离为13,则点P 的坐标是()A .(5,5)B .(-1,1)C .(5,5)或(-1,1)D .(5,5)或(1,-1)答案C解析设点P (x ,y ),则y =2x +53.由P A =13,得(x -2)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +53-32=13,即(x -2)2=9,解得x =-1或x =5.当x =-1时,y =1;当x =5时,y =5,∴点P 的坐标为(-1,1)或(5,5).三、坐标法的应用例3求证:三角形的中位线长度等于第三边长度的一半.证明如图,以A 为原点,边AB 所在直线为x 轴建立平面直角坐标系,其中D ,E 分别为边AC 和BC 的中点.设A (0,0),B (c ,0),C (m ,n ),则AB =|c |.又由中点坐标公式,得D ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2,n 2,E ⎝ ⎛⎭⎪⎫c +m 2,n 2, ∴DE =⎪⎪⎪⎪⎪⎪c +m 2-m 2=⎪⎪⎪⎪⎪⎪c 2, ∴DE =12AB ,即三角形的中位线长度等于第三边长度的一半.反思感悟(1)用解析法解题时,虽然平面图形的几何性质不依赖于平面直角坐标系的建立,但不同的平面直角坐标系会使我们的计算有繁简之分,因此在建立平面直角坐标系时必须“避繁就简”.(2)利用坐标法解决平面几何问题的常见步骤①建立坐标系,用坐标表示有关的量.②进行有关代数运算.③把代数运算的结果“翻译”成几何结论.跟踪训练3已知在等腰梯形ABCD 中,AB ∥DC ,对角线为AC 和BD .求证:AC =BD .证明如图所示,建立平面直角坐标系,设A(0,0),B(a,0),C(b,c),则点D的坐标是(a-b,c).∴AC=(b-0)2+(c-0)2=b2+c2,BD=(a-b-a)2+(c-0)2=b2+c2.故AC=BD.1.知识清单:(1)两点间的距离.(2)由两点间距离求参数.(3)坐标法的应用.2.方法归纳:待定系数法、坐标法.3.常见误区:已知距离求参数问题易漏解.1.已知点A(-2,-1),B(a,3),且AB=5,则a的值为()A .1B .-5C .1或-5D .-1,5答案C解析由两点间距离公式得(a +2)2+(3+1)2=5.解得a =1或a =-5,故选C.2.直线y =x 上的两点P ,Q 的横坐标分别是1,5,则PQ 等于()A .4B .42C .2D .2 2答案B解析∵P (1,1),Q (5,5),∴PQ =42+42=4 2.3.(多选)直线x +y -1=0上与点P (-2,3)的距离等于2的点的坐标是()A .(-4,5)B .(-3,4)C .(-1,2)D .(0,1)答案BC解析设所求点的坐标为(x 0,y 0),有x 0+y 0-1=0,且(x 0+2)2+(y 0-3)2=2, 两式联立解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 0=-3,y 0=4或⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-1,y 0=2.4.在平面直角坐标系xOy 中,点A (-3,3),B (-1,1),若直线x -y -m =0上存在点P 使得P A =3PB ,则实数m 的取值范围是________.答案[-23,23]解析设P(x,x-m),因为P A=3PB,所以P A2=3PB2,所以(-3-x)2+(3-x+m)2=3(-1-x)2+3(1-x+m)2,化简得2x2-2mx+m2-6=0,则Δ=4m2-4×2(m2-6)≥0,解得-23≤m≤23,即实数m的取值范围是[-23,23].课时对点练1.若A(-1,0),B(5,6),C(3,4),则ACCB等于()A.13B.12C.3D.2答案D解析AC=42,CB=22,故ACCB=2.2.(多选)对于x2+2x+5,下列说法正确的是() A.可看作点(x,0)与点(1,2)的距离B.可看作点(x,0)与点(-1,-2)的距离C.可看作点(x,0)与点(-1,2)的距离D .可看作点(x ,-1)与点(-1,1)的距离答案BCD 解析x 2+2x +5=(x +1)2+4 =(x +1)2+(0±2)2=(x +1)2+(-1-1)2, 可看作点(x ,0)与点(-1,-2)的距离,可看作点(x ,0)与点(-1,2)的距离,可看作点(x ,-1)与点(-1,1)的距离,故选项A 不正确.3.点P (-2,5)为平面直角坐标系内一点,线段PM 的中点是(1,0),那么点M 到原点O 的距离为()A .41B.41C.39D .39答案B解析设M (x ,y ),由中点坐标公式得x -22=1,y +52=0,解得x =4,y =-5.所以点M (4,-5),则OM =42+(-5)2=41.4.在△ABC 中,已知A (4,1),B (7,5),C (-4,7),D 为BC 边的中点,则线段AD 的长是()A .25B .35C.552 D.752答案C解析由中点坐标公式可得,BC 边的中点D ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,6. 由两点间的距离公式得AD =⎝ ⎛⎭⎪⎫4-322+(1-6)2=552.5.两直线3ax -y -2=0和(2a -1)x +5ay -1=0分别过定点A ,B ,则AB 的值为() A.895 B.175C.135D.115答案C解析直线3ax -y -2=0过定点A (0,-2),直线(2a -1)x +5ay -1=0过定点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,25, 由两点间的距离公式,得AB =135.6.已知A (5,2a -1),B (a +1,a -4),当AB 取最小值时,实数a 的值是()A .-72B .-12C.12D.72答案C解析∵A (5,2a -1),B (a +1,a -4),∴AB =[(a +1)-5]2+[(a -4)-(2a -1)]2=(a -4)2+(a +3)2=2a 2-2a +25 =2⎝ ⎛⎭⎪⎫a -122+492,∴当a =12时,AB 取得最小值.7.过点A (4,a )和B (5,b )的直线和直线y =x +m 平行,则AB =________. 答案 2解析由题意知k AB =b -a5-4=b -a =1,所以AB =(5-4)2+(b -a )2= 2.8.若动点P 的坐标为(x ,1-x ),x ∈R ,则动点P 到原点的最小值是________.答案22解析由两点间的距离公式得P 到原点的距离为x 2+(1-x )2=2x 2-2x +1=2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+12, ∴最小值为12=22. 9.已知直线ax +2y -1=0和x 轴、y 轴分别交于A ,B 两点,且线段AB 的中点到原点的距离为24,求a 的值.解由题易知a ≠0,直线ax +2y -1=0中,令y =0,有x =1a ,则A ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,0,令x =0,有y =12,则B ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12,故AB 的中点为⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,14, ∵线段AB 的中点到原点的距离为24, ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫12a -02+⎝ ⎛⎭⎪⎫14-02=24,解得a =±2. 10.已知直线l 1:2x +y -6=0和点A (1,-1),过A 点作直线l 与已知直线l 1相交于B 点,且使AB =5,求直线l 的方程.解当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y +1=k (x -1),解方程组⎩⎪⎨⎪⎧ 2x +y -6=0,y =kx -k -1,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =7+k k +2,y =4k -2k +2,即B ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫7+k k +2,4k -2k +2. 由AB =⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫7+k k +2-12+⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫4k -2k +2+12=5, 解得k =-34,所以直线l 的方程为y +1=-34(x -1),即3x +4y +1=0.当过A 点的直线的斜率不存在时,方程为x =1.此时,与l 1的交点为(1,4),也满足题意.综上所述,直线l 的方程为3x +4y +1=0或x =1.11.已知A (2,4),B (1,0),动点P 在直线x =-1上,当P A +PB 取最小值时,点P 的坐标为()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,85B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,215 C .(-1,2) D .(-1,1)答案A解析点B关于直线x=-1对称的点为B1(-3,0),由图形知,当A,P,B1三点共线时,P A+PB1=(P A+PB)min,此时,直线AB1的方程为y=45(x+3),令x=-1,得y=85,故选A.12.已知x,y∈R,S=(x+1)2+y2+(x-1)2+y2,则S的最小值是()A.0B.2C.4D. 2答案B解析S=(x+1)2+y2+(x-1)2+y2可以看作是点(x,y)到点(-1,0)与点(1,0)的距离之和,数形结合(图略)易知最小值为2.13.已知△ABC的三顶点A(3,8),B(-11,3),C(-8,-2),则BC边上的高AD的长度为________.答案534 2解析由两点间距离公式得AB=221,BC=34,AC=221. ∵AB=AC,∴△ABC是等腰三角形,∴D 为BC 的中点,由中点坐标公式易得D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-192,12, ∴AD =⎝ ⎛⎭⎪⎫-192-32+⎝ ⎛⎭⎪⎫12-82=5342. 14.在Rt △ABC 中,点D 是斜边AB 的中点,点P 为线段CD 的中点,则P A 2+PB 2PC 2=________.答案10解析以C 为原点,AC ,BC 所在直线分别为x 轴,y 轴建立平面直角坐标系(图略), 设A (4a ,0),B (0,4b ),则D (2a ,2b ),P (a ,b ),所以P A 2=9a 2+b 2,PB 2=a 2+9b 2,PC 2=a 2+b 2,于是P A 2+PB 2=10(a 2+b 2)=10PC 2,即P A 2+PB 2PC 2=10.15.已知两点A (2,3),B (4,1),P 为直线l :x +2y -2=0上一动点,则P A +PB 的最小值为________,P A -PB 的最大值为________.答案217052 2解析如图,可判断A ,B 在直线l 的同侧,设点A 关于l 的对称点A ′的坐标为(x 1,y 1).则有⎩⎪⎨⎪⎧ x 1+22+2·y 1+32-2=0,y 1-3x 1-2·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=-25,y 1=-95.故A ′⎝ ⎛⎭⎪⎫-25,-95. 由平面几何知识可知,当点P 为直线A ′B 与直线l 的交点时,P A +PB 最小,此时P A +PB =P A ′+PB =A ′B ,故P A +PB 的最小值为A ′B =⎝ ⎛⎭⎪⎫-25-42+⎝ ⎛⎭⎪⎫-95-12=21705. 由平面几何知识可知,当点P 为直线AB 与l 的交点时,P A -PB 最大,此时P A -PB =AB .故P A -PB 的最大值为AB =(2-4)2+(3-1)2=2 2.16.如图所示,已知BD 是△ABC 的边AC 上的中线,建立适当的平面直角坐标系,证明:AB 2+BC 2-12AC 2=2BD 2.证明如图所示,以AC 所在的直线为x 轴,点D 为坐标原点,建立平面直角坐标系.设B (b ,c ),C (a ,0),依题意得A (-a ,0).AB 2+BC 2-12AC 2=(a +b )2+c 2+(a -b )2+c 2-12(2a )2=2a 2+2b 2+2c 2-2a 2=2b 2+2c 2, 2BD 2=2(b 2+c 2)=2b 2+2c 2,所以AB 2+BC 2-12AC 2=2BD 2.。