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
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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(A 1,B 1,C 1,A 2,B 2,C 2为常数),则l 1与l 2的交点坐标就是方程组错误!的解.3.距离P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)两点之间的距离|P 1P 2|d =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 =错误! 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 21.(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。
第二节 两条直线的位置关系[最新考纲] 1.能根据两条直线的斜率判断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(A 1,B 1,C 1,A 2,B 2,C 2为常数),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(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+B2. (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. [常用结论]由一般式方程确定两直线位置关系的方法 直线方程l 1与l 2 l 1:A 1x +B 1y +C 1=0(A 21+B 21≠0)l 2:A 2x +B 2y +C 2=0(A 22+B 22≠0)垂直的充要条件 A 1A 2+B 1B 2=0平行的充分条件 A 1A 2=B 1B 2≠C 1C 2(A 2B 2C 2≠0) 充分条件 A 1A 2≠B 1B 2(A 2B 2≠0) 重合的充分条件A 1A 2=B 1B 2=C 1C 2(A 2B 2C 2≠0)(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) 若两直线的方程组成的方程组有唯一解,则两直线相交.( )(4) 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. ( )[答案](1)× (2)× (3) √ (4)√二、教材改编1.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. 2 B .2- 2 C.2-1 D.2+1C [由题意得|a -2+3|2=1,即|a +1|=2, 又a >0,∴a =2-1.]2.已知P (-2,m ),Q (m,4),且直线PQ 垂直于直线x +y +1=0,则m = .1 [由题意知m -4-2-m=1,所以m -4=-2-m , 所以m =1.]3.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 .-9 [由⎩⎪⎨⎪⎧ y =2x ,x +y =3,得⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =2.所以点(1,2)满足方程mx +2y +5=0,即m ×1+2×2+5=0,所以m =-9.]4.已知直线3x +4y -3=0与直线6x +my +14=0平行,则它们之间的距离是 .2 [由两直线平行可知36=4m,即m =8. ∴两直线方程分别为3x +4y -3=0和3x +4y +7=0,则它们之间的距离d =|7+3|9+16=2.] 考点1 两条直线的位置关系解决两直线平行与垂直的参数问题要“前思后想”1.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.若直线l 1:(a -1)x +y -1=0和直线l 2:3x +ay +2=0垂直,则实数a 的值为( )A.12B.32C.14D.34D [由已知得3(a -1)+a =0,解得a =34.] 3.已知三条直线l 1:2x -3y +1=0,l 2:4x +3y +5=0,l 3:mx -y -1=0不能构成三角形,则实数m 的取值集合为( ) A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫-43,23 B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫43,-23 C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫-43,23,43 D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫-43,-23,23 D [∵三条直线不能构成一个三角形,∴①当l 1∥l 3时,m =23; ②当l 2∥l 3时,m =-43; ③当l 1,l 2,l 3交于一点时,也不能构成一个三角形, 由⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -3y +1=0,4x +3y +5=0,得交点为⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-13,代入mx -y -1=0,得m =-23.故选D.] 直接运用“直线A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0平行与垂直的充要条件解题”可有效避免不必要的参数讨论.考点2 两条直线的交点与距离问题(1)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)点到直线、两平行线间的距离公式的使用条件①求点到直线的距离时,应先化直线方程为一般式.②求两平行线之间的距离时,应先将方程化为一般式且x ,y 的系数对应相等. (1)求经过两条直线l 1:x +y -4=0和l 2:x -y +2=0的交点,且与直线2x -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)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.]1.直线系方程的常见类型(1)过定点P(x0,y0)的直线系方程是:y-y0=k(x-x0)(k是参数,直线系中未包括直线x=x0),也就是平常所提到的直线的点斜式方程;(2)平行于已知直线Ax+By+C=0的直线系方程是:Ax+By+λ=0(λ是参数且λ≠C);(3)垂直于已知直线Ax+By+C=0的直线系方程是:Bx-Ay+λ=0(λ是参数);(4)过两条已知直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0的交点的直线系方程是:A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R,但不包括l2).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.[教师备选例题]1.已知三角形三边所在的直线方程分别为:2x-y+4=0,x +y-7=0,2x-7y-14=0,求边2x-7y-14=0上的高所在的直线方程.[解] 设所求高所在的直线方程为2x-y+4+λ(x+y-7)=0,即(2+λ)x+(λ-1)y+(4-7λ)=0,可得(2+λ)×2+(λ-1)×(-7)=0,解得λ=11 5,所以所求高所在的直线方程为7x +2y -19=0.2.求过直线2x +7y -4=0与7x -21y -1=0的交点,且和A (-3,1),B (5,7)等距离的直线方程.[解] 设所求直线方程为2x +7y -4+λ(7x -21y -1)=0, 即(2+7λ)x +(7-21λ)y +(-4-λ)=0,由点A (-3,1),B (5,7)到所求直线等距离,可得 |2+7λ×-3+7-21λ×1-4-λ|2+7λ2+7-21λ2 =|2+7λ×5+7-21λ×7-4-λ|2+7λ2+7-21λ2, 整理可得|43λ+3|=|113λ-55|,解得λ=2935或λ=13, 所以所求的直线方程为21x -28y -13=0或x =1.1.当0<k <12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B [由⎩⎪⎨⎪⎧ kx -y =k -1,ky -x =2k 得⎩⎪⎨⎪⎧ x =k k -1,y =2k -1k -1.又∵0<k <12,∴x =k k -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.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.95 B.185 C.2910 D.295 C [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.] 考点3 对称问题中心对称问题中心对称问题的解法(1)点关于点:点P (x ,y )关于点Q (a ,b )的对称点P ′(x ′,y ′)满足⎩⎪⎨⎪⎧ x ′=2a -x ,y ′=2b -y .(2)线关于点:直线关于点的对称可转化为点关于点的对称问题来解决.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.]点关于点的对称问题常常转化为中心对称问题,利用中点坐标公式求解.若直线l 1:y =k (x -4)与直线l 2关于点(2,1)对称,则直线l 2恒过定点( )A .(0,4)B .(0,2)C .(-2,4)D .(4,-2)B [直线l 1:y =k (x -4)恒过定点(4,0),其关于点(2,1)对称的点为(0,2).又由于直线l 1:y =k (x -4)与直线l 2关于点(2,1)对称,故直线l 2恒过定点(0,2).]轴对称问题轴对称问题的解法(1)点关于线: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 ×⎝ ⎛⎭⎪⎫-A B =-1,A ·a +m 2+B ·b +n 2+C =0.(2)线关于线: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.(1)已知直线y =2x 是△ABC 中角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)(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 . (1)C (2)6x -y -6=0 [(1)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 所在直线方程为y -1=-2-14-3(x -3),即3x +y -10=0.联立⎩⎪⎨⎪⎧ 3x +y -10=0,y =2x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =4,则C (2,4).(2)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.即M ′(1,0).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.] 在求对称点时,关键是抓住两点: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.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 = .345[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,于是⎩⎪⎨⎪⎧ 3+n 2=2×7+m 2-3,n -3m -7=-12, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =35,n =315,故m +n =345.] 2.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 对称的直线l ′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,即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 的对称点必在m ′上. 设对称点为M ′(a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧ 2×a +22-3×b +02+1=0,b -0a -2×23=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =613,b =3013,即M ′⎝ ⎛⎭⎪⎫613,3013. 设m 与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)法一:在l :2x -3y +1=0上任取两点,如P (1,1),N (4,3),则P ,N 关于点A 的对称点P ′,N ′均在直线l ′上.易知P ′(-3,-5),N ′(-6,-7),由两点式可得l ′的方程为2x-3y-9=0.法二:设Q(x,y)为l′上任意一点,则Q(x,y)关于点A(-1,-2)的对称点为Q′(-2-x,-4-y),∵Q′在直线l上,∴2(-2-x)-3(-4-y)+1=0,即2x-3y-9=0.。
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。
高考数学一轮总复习第8章平面解析几何8-2两直线的位置关系模拟演练文[A级基础达标](时间:40分钟)1.直线2x+y+m=0和x+2y+n=0的位置关系是( )A.平行B.垂直D.不能确定C.相交但不垂直答案C解析由可得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,故选C. 2.已知直线l1:x+ay+6=0和l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,则实数a的值为( )B.-1A.3D.-1或3C.1答案B解析由l1∥l2,得-=-,解得a=3或a=-1,验证当a=3时,l1,l2的方程分别为x+3y+6=0,x+3y+6=0,l1与l2重合.∴a=-1,故选B. 3.[2017·温州模拟]直线l1:kx+(1-k)y-3=0和l2:(k-1)x+(2k+3)y-2=0互相垂直,则k=( )B.3或1A.-3或-1D.-1或3C.-3或1答案C解析若1-k=0,即k=1,直线l1:x=3,l2:y=,显然两直线垂直.若k≠1,直线l1,l2的斜率分别为k1=,k2=.由k1k2=-1,得k=-3.综上k=1或k=-3,故选C.4.不论m为何值时,直线(m-1)x+(2m-1)y=m-5恒过定点( )B.(-2,0)A.D.(9,-4)C.(2,3)答案D解析由(m-1)x+(2m-1)y=m-5,得(x+2y-1)·m-(x+y-5)=0,由得定点坐标为(9,-4),故选D. 5.已知两点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.0或-B.或-6C.-或D.0或12答案B解析依题意,得=.化简得8m2+44m-24=0,所以2m2+11m-6=0.所以m=或m=-6,故选B. 6.两条平行直线l1:3x+4y-4=0与l2:ax+8y+2=0之间的距离是________.答案1解析由直线l1:3x+4y-4=0与l2:ax+8y+2=0平行,可得a=6,l2的方程为3x+4y+1=0,两直线间的距离d===1. 7.[2017·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. 8.[2017·江西八校联考]已知点P(x,y)到A(0,4)和B(-2,0)的距离相等,则2x+4y的最小值为________.答案42解析由题意得,点P在线段AB的中垂线上,则易得x+2y=3,。
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 1P 2|=x 2-x 12+y 2-y 121.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.]110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--=a.当a ≠0时,l 2的斜率k 2=-2a --a -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.]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.【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.]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动点到两定点距离相等,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 =kk -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.]►考法1 【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.](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.。
第二节 两条直线的位置关系[考纲传真] (教师用书独具)1.能根据两条直线的斜率判断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,会求两平行直线间的距离.(对应学生用书第132页)[基础知识填充]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(A 1,B 1,C 1,A 2,B 2,C 2为常数),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P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)两点之间的距离|P 1P 2|d =(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2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 24.若点P 1,P 2的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),线段P 1P 2的中点M 的坐标为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+x22,y =y 1+y22,此公式为线段P 1P 2的中点坐标公式.[知识拓展] 三种常见的直线系方程(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.(3)过两条已知直线A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0交点的直线系方程:A 1x +B 1y+C 1+λ(A 2x +B 2y +C 2)=0(不包括直线A 2x +B 2y +C 2=0).[基本能力自测]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.( )(5)若点P ,Q 分别是两条平行线l 1,l 2上的任意一点,则P ,Q 两点的最小距离就是两条平行线的距离.( )(6)若两直线的方程组成的方程组有唯一解,则两直线相交.( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√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 等于( )A . 2B .2- 2C .2-1D.2+1C [由题意得|a -2+3|2=1,即|a +1|=2,又a >0,∴a =2-1.]3.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aa -3=-2,得a =2.]4.已知点P (-1,1)与点Q (3,5)关于直线l 对称,则直线l 的方程为________.x +y -4=0 [线段PQ 的中点坐标为(1,3),直线PQ 的斜率k 1=1,∴直线l 的斜率k 2=-1,∴直线l 的方程为x +y -4=0.]5.直线l 1:x -y +6=0与l 2:3x -3y +2=0的距离为________.823[直线l 1可化为3x -3y +18=0,则l 1∥l 2,所以这两条直线间的距离d =|18-2|32+32=823.](对应学生用书第133页)两条直线的平行与垂直(1)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(2)若直线l 1:(a -1)x +y -1=0和直线l 2:3x +ay +2=0垂直,则实数a 的值为( ) A .12 B.32 C .14D.34(1)A (2)D [(1)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)由已知得3(a -1)+a =0,解得a =34.][规律方法] 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. 2.由一般式判定两条直线平行、垂直的依据若直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,则①l 1∥l 2⇔A 1B 2-A 2B 1=0,且A 1C 2-A 2C 1≠0或B 1C 2-B 2C 1≠0;②l 1⊥l 2⇔A 1A 2+B 1B 2=0.易错警示: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.平行,则m 的值为( ) A .7 B .0或7 C .0D .4(2)(2017·安徽池州月考)已知b >0,直线(b 2+1)x +ay +2=0与直线x -b 2y -1=0互相垂直,则ab 的最小值等于________.(1)B (2)2 [(1)∵直线mx +2y +m =0与直线3mx +(m -1)y +7=0平行, ∴m (m -1)=3m ×2,∴m =0或7,经检验,都符合题意.故选B.(2)由题意知a ≠0.∵直线(b 2+1)x +ay +2=0与直线x -b 2y -1=0互相垂直,∴-b 2+1a ·1b2=-1, ab =b 2+1b (a >0),ab ≥2b b=2,当且仅当b =1时取等号,∴ab 的最小值等于2.]两条直线的交点与距离问题(1)求经过两条直线l 1:x +y -4=0和l 2:x -y +2=0的交点,且与直线2x -y -1=0垂直的直线方程为________.【导学号:79140268】(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.12(a -2)x +3y +2a =0平行,则l 1与l 2间的距离为( ) A . 2 B.823 C . 3D.833(2)已知点P (4,a )到直线4x -3y -1=0的距离不大于3,则a 的取值范围为________.(1)B (2)[0,10] [(1)因为l 1∥l 2,所以1a -2=a 3≠62a ,所以⎩⎪⎨⎪⎧a (a -2)=3,2a 2≠18,a ≠2,a ≠0,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 =⎪⎪⎪⎪⎪⎪6-23 2=823,故选B.(2)由题意得,点P 到直线的距离为|4×4-3×a -1|5=|15-3a |5.∴|15-3a |5≤3,即|15-3a |≤15, 解得0≤a ≤10,所以a 的取值范围是[0,10].]对称问题(1)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________.(2)平面直角坐标系中直线y =2x +1关于点(1,1)对称的直线l 方程是________. (1)x +4y -4=0 (2)y =2x -3 [(1)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,把B 点坐标代入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.(2)法一:在直线l 上任取一点P ′(x ,y ),其关于点(1,1)的对称点P (2-x,2-y )必在直线y =2x +1上,∴2-y =2(2-x )+1,即2x -y -3=0. 因此,直线l 的方程为y =2x -3.法二:由题意,l 与直线y =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=|2-1+1|22+1,解得c =-3. 因此所求直线l 的方程为y =2x -3.法三:在直线y =2x +1上任取两个点A (0,1),B (1,3),则点A 关于点(1,1)对称的点M (2,1),点B 关于点(1,1)对称的点N (1,-1).由两点式求出对称直线MN的方程为y +11+1=x -12-1,即y =2x -3.]1.在题(2)中“将结论”改为“求点A (1,1)关于直线y =2x +1的对称点”,则结果如何?[解] 设点A (1,1)关于直线y =2x +1的对称点为A ′(a ,b ), 则AA ′的中点为⎝⎛⎭⎪⎫1+a 2,1+b 2,所以⎩⎪⎨⎪⎧1+b 2=2×1+a2+1,b -1a -1×2=-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-35,b =95,故点A (1,1)关于直线y =2x +1的对称点为⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,95. 2.在题(2)中“关于点(1,1)对称”改为“关于直线x -y =0对称”,则结果如何?[解] 在直线y =2x +1上任取两个点A (0,1),B (1,3),则点A 关于直线x -y =0的对称点为M (1,0),点B 关于直线x -y =0的对称点为N (3,1),根据两点式,得所求直线的方程为y -10-1=x -31-3,即x -2y -1=0.[规律方法] 常见对称问题的求解方法 1中心对称 ①点P x ,y 关于Qa ,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 =0B ≠0的对称点A ′m ,n,则有⎩⎪⎨⎪⎧n -b m -a ×⎝ ⎛⎭⎪⎫-A B =-1,A ·a +m 2+B ·b +n 2+C =0.即转化为垂直与平方问题.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.在x 轴上的截距是________.【导学号:79140269】(2)(2017·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( ) A .2x +3y -12=0 B .2x -3y -12=0 C .2x -3y +12=0D .2x +3y +12=0(1)56 (2)D [(1)由题意得线段AB 的中点⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,2在直线y =kx +b 上,直线AB 与直线y =kx +b 垂直,故⎩⎪⎨⎪⎧3-11+2·k =-1,2=k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫-12+b ,解得k =-32,b =54.所以直线y=kx +b 的方程即为y =-32x +54.令y =0,即-32x +54=0,解得x =56,故直线y =kx +b 在x 轴上的截距为56.(2)由ax +y +3a -1=0,可得a (x +3)+(y -1)=0,令⎩⎪⎨⎪⎧x +3=0,y -1=0,可得x =-3,y =1,∴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),∴所求方程为2x+3y+12=0,故选D.]。
1
课时分层训练(四十四) 两条直线的位置关系
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 B.-7
C.3 D.1
C [因为线段AB的中点1+m2,0在直线x+2y-2=0上,代入解得m=3.]
2.圆(x+1)2+y2=2的圆心到直线y=x+3的距离为( )
A.1 B.2
C.2 D.22
C [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
|-1-0+3|12+-2=2
2
=2.]
3.已知倾斜角为α的直线l与直线x+2y-3=0垂直,则cos2 017π2-2α的值为
( )
A.45 B.-45
C.2 D.-12
A [依题设,直线l的斜率k=2,
∴tan α=2,且α∈[0,π),
则sin α=255,cos α=55,
则cos2 017π2-2α=cosπ2-2α=sin 2α
=2sin αcos α=45.]
4.(2017·合肥模拟)当0
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
2
B [由 kx-y=k-1,ky-x=2k,得 x=kk-1,y=2k-1k-1,
又0
即x<0,y>0,从而两直线的交点在第二象限.]
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( )
A.(0,4) B.(0,2)
C.(-2,4) 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l
2
经过定点(0,2).]
二、填空题
6.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:51062265】
(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.l1,l2是分别经过点A(1,1),B(0,-1)的两条平行直线,当l1与l2间的距离最大
时,直线l1的方程是________.
x+2y-3=0 [当AB⊥l1时,两直线l1与l2间的距离最大,由kAB=-1-10-1=2,知l
1
的斜率k=-12,
∴直线l1的方程为y-1=-12(x-1),
即x+2y-3=0.]
8.(2017·湖州模拟)已知b>0,直线x-b2y-1=0与直线(b2+1)x+ay+2=0互相垂
直,则ab的最小值等于________.
2 [由题意知b2+1-ab2=0,即ab2=b2+1,
又b>0,则ab=b+1b≥2(当且仅当b=1时等号成立),
∴ab的最小值为2.]
三、解答题
3
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l3:3
x
-5y+6=0的直线l的方程. 【导学号:51062266】
[解] 由方程组 3x+2y-1=0,5x+2y+1=0,得l1,l2的交点坐标为(-1,2).5分
∵l3的斜率为35,∴l的斜率为-53,8分
则直线l的方程为y-2=-53(x+1),即5x+3y-1=0.14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 2x+y+1=0,x+y-1=0,得 x=-2,y=3,2分
∴直线l恒过定点(-2,3).6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.9分
又直线PA的斜率kPA=4-33+2=15,
∴直线l的斜率kl=-5.12分
故直线l的方程为y-3=-5(x+2),即5x+y+7=0.14分
B组 能力提升
(建议用时:15分钟)
1.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+5=0或2x-y-5=0
B.2x+y+5=0或2x+y-5=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|0+0+c|22+12=5,则c=±5.]
2.(2016·浙江杭州七校联考)已知直线l1:ax+y-1=0,直线l2:x-y-3=0,若直
线l1的倾斜角为π4,则a=________;若l1⊥l2,则a=________;若l1∥l2,则两平行直
4
线间的距离为________. 【导学号:51062267】
-1 1 22 [依题意有k=-a=tan π4=1,则a=-1.若l1⊥l2,则-a×1=-1,
得a=1.
若l1∥l2,则a=-1,直线l1:x-y+1=0,两平行直线间的距离为d=
|1--
2
=22.]
3.已知直线l经过直线l1:2x+y-5=0与l2:x-2y=0的交点.
(1)若点A(5,0)到l的距离为3,求l的方程;
(2)求点A(5,0)到l的距离的最大值.
[解] (1)易知l不可能为l2,可设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.
∵点A(5,0)到l的距离为3,
∴|10+5λ-5|+λ2+-2λ2=3,3分
则2λ2-5λ+2=0,∴λ=2或λ=12,
∴l的方程为x=2或4x-3y-5=0.6分
(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
l
的距离,则d≤PA(当l⊥PA时等号成立),12分
∴dmax=PA
=-2+-2=10.14分