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- 2021-06-24 发布
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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l1,l2,若其斜率分别为k1,k2,则有l1∥l2⇔k1=k2.
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⇔k1·k2=-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,l1⊥l2.
2.两条直线的交点的求法
直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A1,B1,C1,A2,B2,C2为常数),则l1与l2的交点坐标就是方程组的解.
3.三种距离
P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点之间的距离|P1P2|
d=
点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离
d=
平行线Ax+By+C1=0与Ax+By+C2=0间的距离
d=
4.线段的中点坐标公式
若点P1,P2的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段P1P2的中点M的坐标为(x,y),
则
[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A1x+B1y+C1=0,A2x+B2y+C2=0交点的直线系方程:A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(不包括直线A2x+B2y+C2=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l1和l2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)已知直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A1,B1,C1,A2,B2,C2为常数),若直线l1⊥l2,则A1A2+B1B2=0.( )
(5)若点P,Q分别是两条平行线l1,l2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. B.2-
C.-1 D.+1
C [由题意得=1,即|a+1|=,
又a>0,∴a=-1.]
3.已知直线l1:ax+(3-a)y+1=0,l2:x-2y=0.若l1⊥l2,则实数a的值为________.
2 [由=-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k1=1,∴直线l的斜率k2=-1,∴直线l的方程为x+y-4=0.]
5.直线l1:x-y+6=0与l2:3x-3y+2=0的距离为________.
[直线l1可化为3x-3y+18=0,则l1∥l2,所以这两条直线间的距离d==.]
(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l1:ax+2y-1=0与直线l2: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l1:(a-1)x+y-1=0和直线l2:3x+ay+2=0垂直,则实数a的值为( )
A. B.
C. D.
(1)A (2)D [(1)当a=1时,显然l1∥l2,
若l1∥l2,则a(a+1)-2×1=0,
所以a=1或a=-2.
所以a=1是直线l1与直线l2平行的充分不必要条件.
(2)由已知得3(a-1)+a=0,解得a=.]
[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l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则①l1∥l2⇔A1B2-A2B1
=0,且A1C2-A2C1≠0(或B1C2-B2C1≠0);②l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=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.
[跟踪训练] (1)(2017·广东揭阳一模)若直线mx+2y+m=0与直线3mx+(m-1)y+7=0平行,则m的值为( )
A.7 B.0或7
C.0 D.4
(2)(2017·安徽池州月考)已知b>0,直线(b2+1)x+ay+2=0与直线x-b2y-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(b2+1)x+ay+2=0与直线x-b2y-1=0互相垂直,∴-·=-1,
ab=(a>0),ab≥=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l1:x+y-4=0和l2: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)由得
∴l1与l2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=,
即|3k-1|=|-3k-3|,∴k=-,
∴直线l的方程为y-2=-(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=kAB=-,直线l的方程为
y-2=-(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.
[跟踪训练] (1)(2017·河北省“五个一名校联盟”质检)若直线l1:x+ay+6=0与l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,则l1与l2间的距离为( )
A. B.
C. D.
(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l1∥l2,所以=≠,所以解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,所以l1与l2之间的距离d==,故选B.
(2)由题意得,点P到直线的距离为=.
∴≤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________.
(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.
(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,
∴=,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=,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,
所以解得
故点A(1,1)关于直线y=2x+1的对称点为.
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=,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Q(a,b)的对称点P′(x′,y′)满足
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
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.
[跟踪训练] (1)已知点A(1,3)关于直线y=kx+b对称的点是B(-2,1),则直线y=kx+b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=0 D.2x+3y+12=0
(1) (2)D [(1)由题意得线段AB的中点在直线y=kx+b上,直线AB与直线y=kx+b垂直,故解得k=-,b=.所以直线y=kx+b的方程即为y=-x+.令y=0,即-x+=0,解得x=,故直线y=kx+b在x轴上的截距为.
(2)由ax+y+3a-1=0,可得a(x+3)+(y-1)=0,令可得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=,解得c=12或c=-6(舍去),∴所求方程为2x+3y+12=0,故选D.]