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  • 2021-06-24 发布

2021届北师大版高考理科数一轮复习高效演练分层突破:第九章 第2讲 两直线的位置关系

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[基础题组练] 1.已知直线 l1:mx+y-1=0 与直线 l2:(m-2)x+my-2=0,则“m=1”是“l1⊥l2” 的( ) A.充分不必要条件 B.充要条件 C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件 解析:选 A.由 l1⊥l2,得 m(m-2)+m=0,解得 m=0 或 m=1,所以“m=1”是“l1 ⊥l2”的充分不必要条件,故选 A. 2.已知直线 l1:(k-3)x+(4-k)y+1=0 与 l2:2(k-3)x-2y+3=0 平行,则 k 的值是( ) A.1 或 3 B.1 或 5 C.3 或 5 D.1 或 2 解析:选 C.法一:由两直线平行得,当 k-3=0 时,两直线的方程分别为 y=-1 和 y =3 2 ,显然两直线平行.当 k-3≠0 时,由 k-3 2(k-3) =4-k -2 ≠1 3 ,可得 k=5.综上,k 的值是 3 或 5. 法二:当 k=3 时,两直线平行,故排除 B,D;当 k=1 时,两直线不平行,排除 A. 3.(2020·安徽江南十校二联)已知直线 l1:mx-3y+6=0,l2:4x-3my+12=0,若 l1 ∥l2,则 l1,l2 之间的距离为( ) A.12 13 13 B.8 13 13 C.9 13 13 D. 13 解析:选 A.由于两条直线平行,所以 m·(-3m)-(-3)·4=0,解得 m=±2,当 m=2 时, 两直线方程都是 2x-3y+6=0,故两直线重合,不符合题意.当 m=-2 时,l1:2x+3y-6 =0,l2:2x+3y+6=0,故 l1,l2 之间的距离为|6-(-6)| 22+32 =12 13 13 .故选 A. 4.若点 P 在直线 3x+y-5=0 上,且 P 到直线 x-y-1=0 的距离为 2,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) 解析:选 C.设 P(x,5-3x),则 d=|x-(5-3x)-1| 12+(-1)2 = 2,化简得|4x-6|=2,即 4x -6=±2,解得 x=1 或 x=2,故 P(1,2)或(2,-1). 5.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 解析:选 D.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,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. 6.与直线 l1:3x+2y-6=0 和直线 l2:6x+4y-3=0 等距离的直线方程是________. 解析:l2:6x+4y-3=0 化为 3x+2y-3 2 =0,所以 l1 与 l2 平行,设与 l1,l2 等距离的直 线 l 的方程为 3x+2y+c=0,则:|c+6|=|c+3 2|,解得 c=-15 4 ,所以 l 的方程为 12x+8y- 15=0. 答案:12x+8y-15=0 7.l1,l2 是分别经过 A(1,1),B(0,-1)两点的两条平行直线,当 l1,l2 间的距离最大 时,直线 l1 的方程是________. 解析:当两条平行直线与 A,B 两点连线垂直时,两条平行直线间的距离最大.又 kAB =-1-1 0-1 =2,所以两条平行直线的斜率为 k=-1 2 ,所以直线 l1 的方程是 y-1=-1 2(x-1), 即 x+2y-3=0. 答案:x+2y-3=0 8.已知点 A(-1,2),B(3,4).P 是 x 轴上一点,且|PA|=|PB|,则△PAB 的面积为________. 解析:设 AB 的中点坐标为 M(1,3), kAB= 4-2 3-(-1) =1 2 , 所以 AB 的中垂线方程为 y-3=-2(x-1). 即 2x+y-5=0. 令 y=0,则 x=5 2 , 即 P 点的坐标为(5 2 ,0), |AB|= (-1-3)2+(2-4)2=2 5. 点 P 到 AB 的距离为|PM|= 1-5 2 2 +32=3 5 2 . 所以 S△PAB=1 2|AB|·|PM|=1 2 ×2 5×3 5 2 =15 2 . 答案:15 2 9.已知两直线 l1:ax-by+4=0 和 l2:(a-1)x+y+b=0,求满足下列条件的 a,b 的 值. (1)l1⊥l2,且直线 l1 过点(-3,-1); (2)l1∥l2,且坐标原点到这两条直线的距离相等. 解:(1)因为 l1⊥l2, 所以 a(a-1)-b=0. 又因为直线 l1 过点(-3,-1), 所以-3a+b+4=0. 故 a=2,b=2. (2)因为直线 l2 的斜率存在,l1∥l2, 所以直线 l1 的斜率存在. 所以a b =1-a.① 又因为坐标原点到这两条直线的距离相等, 所以 l1,l2 在 y 轴上的截距互为相反数,即4 b =b.② 联立①②可得 a=2,b=-2 或 a=2 3 ,b=2. 10.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=1 2 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 dmax=|PA|= 10. [综合题组练] 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-2 x+4 ×2=-1, y+2 2 =2×-4+x 2 , 解得 x=4, y=-2, 所以 BC 所在的直线方程为 y-1=-2-1 4-3 (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),所以 AC 所在的直线方程为 y-2= 3-2 -1-(-4)·(x +4),即 x-3y+10=0.联立得 3x+y-10=0, x-3y+10=0, 解得 x=2, y=4, 则 C(2,4).故选 C. 2.两条平行线 l1,l2 分别过点 P(-1,2),Q(2,-3),它们分别绕 P,Q 旋转,但始终 保持平行,则 l1,l2 之间距离的取值范围是( ) A.(5,+∞) B.(0,5] C.( 34,+∞) D.(0, 34] 解析:选 D.当直线 PQ 与平行线 l1,l2 垂直时,|PQ|为平行线 l1,l2 间的距离的最大值, 为 (-1-2)2+[2-(-3)]2= 34,所以 l1,l2 之间距离的取值范围是(0, 34].故选 D. 3.在平面直角坐标系 xOy(O 为坐标原点)中,不过原点的两直线 l1:x-my+2m-1=0, l2:mx+y-m-2=0 的交点为 P,过点 O 分别向直线 l1,l2 引垂线,垂足分别为 M,N,则 四边形 OMPN 面积的最大值为( ) A.3 B.3 2 C.5 D.5 2 解析:选 D.将直线 l1 的方程变形得(x-1)+m(2-y)=0, 由 x-1=0 2-y=0 ,得 x=1 y=2 ,则直线 l1 过定点 A(1,2),同理可知,直线 l2 过定点 A(1,2), 所以,直线 l1 和直线 l2 的交点 P 的坐标为(1,2),易知,直线 l1⊥l2,如图所示, 易知,四边形 OMPN 为矩形,且|OP|= 12+22= 5, 设|OM|=a,|ON|=b,则 a2+b2=5, 四边形 OMPN 的面积为 S=|OM|·|ON|=ab≤a2+b2 2 =5 2 , 当且仅当 a=b a2+b2=5 ,即当 a=b= 10 2 时,等号成立, 因此,四边形 OMPN 面积的最大值为5 2 ,故选 D. 4.如图,已知 A(-2,0),B(2,0),C(0,2),E(-1,0),F(1,0),一束光线从 F 点出 发射到 BC 上的 D 点,经 BC 反射后,再经 AC 反射,落到线段 AE 上(不含端点),则直线 FD 的斜率的取值范围为________. 解析:从特殊位置考虑.如图, 因为点 A(-2,0)关于直线 BC: x+y=2 的对称点为 A1(2,4),所以 kA1F=4.又点 E(-1,0)关于直线 AC:y=x+2 的 对称点为 E1(-2,1),点 E1(-2,1)关于直线 BC:x+y=2 的对称点为 E2(1,4),此时直线 E2F 的斜率不存在,所以 kFD>kA1F,即 kFD∈(4,+∞). 答案:(4,+∞) 5.正方形的中心为点 C(-1,0),一条边所在的直线方程是 x+3y-5=0,求其他三边 所在直线的方程. 解:点 C 到直线 x+3y-5=0 的距离 d=|-1-5| 1+9 =3 10 5 . 设与 x+3y-5=0 平行的一边所在直线的方程是 x+3y+m=0(m≠-5), 则点 C 到直线 x+3y+m=0 的距离 d=|-1+m| 1+9 =3 10 5 , 解得 m=-5(舍去)或 m=7, 所以与 x+3y-5=0 平行的边所在直线的方程是 x+3y+7=0. 设与 x+3y-5=0 垂直的边所在直线的方程是 3x-y+n=0, 则点 C 到直线 3x-y+n=0 的距离 d=|-3+n| 1+9 =3 10 5 , 解得 n=-3 或 n=9, 所以与 x+3y-5=0 垂直的两边所在直线的方程分别是 3x-y-3=0 和 3x-y+9=0. 6.在直线 l:3x-y-1=0 上求一点 P,使得: (1)P 到 A(4,1)和 B(0,4)的距离之差最大; (2)P 到 A(4,1)和 C(3,4)的距离之和最小. 解: (1)如图,设 B 关于 l 的对称点为 B′,AB′的延长线交 l 于 P0,在 l 上另任取一点 P,则 |PA|-|PB|=|PA|-|PB′|<|AB′|=|P0A|-|P0B′|=|P0A|-|P0B|,则 P0 即为所求. 易求得直线 BB′的方程为 x+3y-12=0, 设 B′(a,b),则 a+3b-12=0,① 又线段 BB′的中点 a 2 ,b+4 2 在 l 上,故 3a-b-6=0.② 由①②解得 a=3,b=3, 所以 B′(3,3). 所以 AB′所在直线的方程为 2x+y-9=0. 由 2x+y-9=0, 3x-y-1=0 可得 P0(2,5). (2)设 C 关于 l 的对称点为 C′,与(1)同理可得 C′ 3 5 ,24 5 . 连接 AC′交 l 于 P1,在 l 上另任取一点 P,有|PA|+|PC|=|PA|+|PC′|>|AC′|=|P1C′|+|P1A| =|P1C|+|P1A|,故 P1 即为所求. 又 AC′所在直线的方程为 19x+17y-93=0, 故由 19x+17y-93=0, 3x-y-1=0 可得 P1 11 7 ,26 7 .

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