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- 2021-05-14 发布
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第2讲 两条直线的位置关系
【2013年高考会这样考】
1.考查两直线的平行与垂直.
2.考查两点间的距离公式、点到直线的距离公式、两平行直线间的距离公式.
【复习指导】
1.对两条直线的位置关系,求解时要注意斜率不存在的情况,注意平行、垂直时直线方程系数的关系.
2.熟记距离公式,如两点之间的距离、点到直线的距离、两条平行线之间的距离.
基础梳理
1.两条直线平行与垂直的判定
(1)两条直线平行
对于两条不重合的直线l1、l2,其斜率分别为k1、k2,则有l1∥l2⇔k1=k2,特别地,当直线l1、l2的斜率都不存在时,l1与l2的关系为平行.
(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l1⊥l2⇔k1k2=-1.
②如果l1、l2中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,l1与l2的关系为垂直.
2.两直线相交
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.
3.三种距离公式
(1)平面上的两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离公式|P1P2|=.
特别地,原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离|OP|=.
(2)点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.
(3)两条平行线Ax+By+C1=0与Ax+By+C2=0间的距离为d=.
一条规律
与直线Ax+By+C=0(A2+B2≠0)平行、垂直的直线方程的设法:
一般地,平行的直线方程设为Ax+By+m=0;垂直的直线方程设为Bx-Ay+n=0.
两个防范
(1)在判断两条直线的位置关系时,首先应分析直线的斜率是否存在.两条直线都有斜率,可根据判定定理判断,若直线无斜率时,要单独考虑.
(2)在运用两平行直线间的距离公式d=时,一定要注意将两方程中的x,y系数化为分别相等.
三种对称
(1)点关于点的对称
点P(x0,y0)关于A(a,b)的对称点为P′(2a-x0,2b-y0).
(2)点关于直线的对称
设点P(x0,y0)关于直线y=kx+b的对称点P′(x′,y′),
则有可求出x′,y′.
(3)直线关于直线的对称
①若已知直线l1与对称轴l相交,则交点必在与l1对称的直线l2上,然后再求出l1上任一个已知点P1关于对称轴l对称的点P2,那么经过交点及点P2的直线就是l2;②若已知直线l1与对称轴l平行,则与l1对称的直线和l1分别到直线l的距离相等,由平行直线系和两条平行线间的距离即可求出l1的对称直线.
双基自测
1.(人教A版教材习题改编)直线ax+2y-1=0与直线2x-3y-1=0垂直,则a的值为( ).
A.-3 B.- C.2 D.3
解析 由×=-1,得:a=3.
答案 D
2.原点到直线x+2y-5=0的距离为( ).
A.1 B.C.2 D.
解析 d==.
答案 D
3.(2012·银川月考)过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( ).
A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0
C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0
解析 ∵所求直线与直线x-2y-2=0平行,∴所求直线斜率k=,排除C、D.又直线过点(1,0),排除B,故选A.
答案 A
4.点(a,b)关于直线x+y+1=0的对称点是( ).
A.(-a-1,-b-1) B.(-b-1,-a-1)
C.(-a,-b) D.(-b,-a)
解析 设对称点为(x′,y′),则
解得:x′=-b-1,y′=-a-1.
答案 B
5.平行线l1:3x-2y-5=0与l2:6x-4y+3=0之间的距离为________.
解析 直线l2变为:3x-2y+=0,由平行线间的距离公式得:d==.
答案
考向一 两条直线平行与垂直的判定及应用
【例1】►(1)已知两条直线y=ax-2和y=(a+2)x+1互相垂直,则实数a=________.
(2)“ab=4”是直线2x+ay-1=0与直线bx+2y-2=0平行的( ).
A.充分必要条件 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
[审题视点] (1)利用k1·k2=-1解题.(2)抓住ab=4能否得到两直线平行,反之两直线平行能否一定得ab=4.
解析 (1)由题意知(a+2)a=-1,所以a2+2a+1=0,则a=-1.
(2)直线2x+ay-1=0与直线bx+2y-2=0平行的充要条件是-=-且-≠-1,即ab=4且a≠1,则“ab=4”是“直线2x+ay-1=0与直线bx+2y-2=0平行”的必要而不充分条件.
答案 (1)-1 (2)C
(1)充分掌握两直线平行与垂直的条件是解决本题的关键,对于斜率都存在且不重合的两条直线l1和l2,l1∥l2⇔k1=k2,l1⊥l2⇔k1·k2=-1.若有一条直线的斜率不存在,那么另一条直线的斜率是多少一定要特别注意.
(2)①若直线l1和l2有斜截式方程l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则:直线l1⊥l2的充要条件是k1·k2=-1.
②设l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.
则:l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
(3)注意转化与化归思想的应用.
【训练1】 已知直线l1:x+my+6=0,l2:(m-2)x+3y+2m=0,求m的值,使得:
(1)l1与l2相交;(2)l1⊥l2;(3)l1∥l2;(4)l1,l2重合.
解 (1)由已知1×3≠m(m-2),即m2-2m-3≠0,
解得m≠-1且m≠3.
故当m≠-1且m≠3时,l1与l2相交.
(2)当1·(m-2)+m·3=0,即m=时,l1⊥l2.
(3)当1×3=m(m-2)且1×2m≠6×(m-2)或m×2m≠3×6,即m=-1时,l1∥l2.
(4)当1×3=m(m-2)且1×2m=6×(m-2),即m=3时,
l1与l2重合.
考向二 两直线的交点
【例2】►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.
[审题视点] 可先求出l1与l2的交点,再用点斜式;也可利用直线系方程求解.
解 法一 先解方程组
得l1、l2的交点坐标为(-1,2),
再由l3的斜率求出l的斜率为-,
于是由直线的点斜式方程求出l:
y-2=-(x+1),即5x+3y-1=0.
法二 由于l⊥l3,故l是直线系5x+3y+C=0中的一条,而l过l1、l2的交点(-1,2),
故5×(-1)+3×2+C=0,由此求出C=-1,
故l的方程为5x+3y-1=0.
法三 由于l过l1、l2的交点,故l是直线系3x+2y-1+λ(5x+2y+1)=0中的一条,
将其整理,得(3+5λ)x+(2+2λ)y+(-1+λ)=0.
其斜率-=-,解得λ=,
代入直线系方程即得l的方程为5x+3y-1=0.
运用直线系方程,有时会给解题带来方便,常见的直线系方程有:
(1)与直线Ax+By+C=0平行的直线系方程是:
Ax+By+m=0(m∈R且m≠C);
(2)与直线Ax+By+C=0垂直的直线系方程是Bx-Ay+m=0(m∈R);
(3)过直线l1:A1x+B1y+C1=0与l2:A2x+B2y+C2=0的交点的直线系方程为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R),但不包括l2.
【训练2】 直线l被两条直线l1:4x+y+3=0和l2:3x-5y-5=0截得的线段的中点为P(-1,2),求直线l的方程.
解 法一 设直线l与l1的交点为A(x0,y0),由已知条件,得直线l与l2的交点为B(-2-x0,4-y0),并且满足
即解得
因此直线l的方程为=,即3x+y+1=0.
法二 设直线l的方程为y-2=k(x+1),即kx-y+k+2=0.
由得x=.
由得x=.
则+=-2,解得k=-3.
因此所求直线方程为y-2=-3(x+1),即3x+y+1=0.
法三 两直线l1和l2的方程为(4x+y+3)(3x-5y-5)=0,①
将上述方程中(x,y)换成(-2-x,4-y),
整理可得l1与l2关于(-1,2)对称图形的方程:
(4x+y+1)(3x-5y+31)=0.②
①-②整理得3x+y+1=0.
考向三 距离公式的应用
【例3】►(2011·北京东城模拟)若O(0,0),A(4,-1)两点到直线ax+a2y+6=0的距离相等,则实数a=________.
[审题视点] 由点到直线的距离公式列出等式求a.
解析 由题意,得=,即4a-a2+6=±6,解之得a=0或-2或4或6.
检验得a=0不合题意,所以a=-2或4或6.
答案 -2或4或6
用点到直线的距离公式时,直线方程要化为一般式,还要注意公式中分子含有绝对值的符号,分母含有根式的符号.而求解两平行直线的距离问题也可以在其中一条直线上任取一点,再求这一点到另一直线的距离.
【训练3】 已知直线l1:mx+8y+n=0与l2:2x+my-1=0互相平行,且l1,l2之间的距离为 ,求直线l1的方程.
解 ∵l1∥l2,∴=≠,∴或
(1)当m=4时,直线l1的方程为4x+8y+n=0,把l2的方程写成4x+8y-2=0.∴=,解得n=-22或n=18.
所以,所求直线的方程为2x+4y-11=0或2x+4y+9=0.
(2)当m=-4时,直线l1的方程为4x-8y-n=0,l2的方程为2x-4y-1=0,∴=,解得n=-18或n=22.
所以,所求直线的方程为2x-4y+9=0或2x-4y-11=0.
考向四 对称问题
【例4】►光线从A(-4,-2)点射出,到直线y=x上的B点后被直线y=x反射到y轴上C点,又被y轴反射,这时反射光线恰好过点D(-1,6),求BC所在的直线方程.
[审题视点] 设A关于直线y=x的对称点为A′,D关于y轴的对称点为D′,则直线A′D′经过点B与C.
解 作出草图,
如图所示.设A关于直线y=x的对称点为A′,D关于y轴的对称点为D′,则易得A′(-2,-4),D′(1,6).由入射角等于反射角可得A′D′所在直线经过点B与C.故BC所在的直线方程为=,即10x-3y+8=0.
解决这类对称问题要抓住两条:一是已知点与对称点的连线与对称轴垂直;二是以已知点和对称点为端点的线段的中点在对称轴上.
【训练4】 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=0
C.x+y-1=0 D.x+2y-1=0
解析 l1与l2关于l对称,则l1上任一点关于l的对称点都在l2上,故l与l1的交点(1,0)在l2上.又易知(0,-2)为l1上一点,设其关于l的对称点为(x,y),则
得即(1,0)、(-1,-1)为l2上两点,可得l2方程为x-2y-1=0.
答案 B
难点突破19——两直线平行与垂直问题的求解策略
从近两年新课标高考试题可看出高考主要以选择题、填空题的形式考查两直线的平行和垂直问题,往往是直线方程中一般带有参数,问题的难点就是确定这些参数值,方法是根据两直线平行、垂直时所满足的条件列关于参数的方程(组),通过解方程(组)求出参数值,但要使参数符合题目本身的要求,解题时注意直线方程本身的限制.
【示例1】►(2011·浙江)若直线x-2y+5=0与直线2x+my-6=0互相垂直,则实数m=________.
【示例2】►(2010·上海)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
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