内容正文:
第10讲 直线的交点坐标与距离公式
【考点归纳】
考点一、求相交直线的交点坐标或者参数问题
考点二、两点间的距离问题
考点三、点到直线的距离或参数问题
考点四:求点关于直线对称问题
考点五:求直线关于直线对称问题
考点六、两平行线间的距离
考点七:直线关于点、直线对称问题
考点八、距离的综合应用
【知识梳理】
知识点一 两条直线的交点
1.两直线的交点
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0;l2:A2x+B2y+C2=0. 点A(a,b).
(1)若点A在直线l1:A1x+B1y+C1=0上,则有A1a+B1b+C1=0 .
(2)若点A是直线l1与l2的交点,则有
2.两直线的位置关系
方程组的解
一组
无数组
无解
直线l1与l2的公共点的个数
一个
无数个
零个
直线l1与l2的位置关系
相交
重合
平行
知识点二 两点间的距离
公式:点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离公式|P1P2|=.
特别提醒:(1)此公式与两点的先后顺序无关.
(2) 原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离|OP|=.
知识点三 点到直线的距离、两条平行线间的距离
点到直线的距离
两条平行直线间的距离
定义
点到直线的垂线段的长度
夹在两条平行直线间公垂线段的长
图示
公式(或求法)
点P(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=
两条平行直线l1:Ax+By+C1=0与l2:Ax+By+C2=0之间的距离d=
【例题详解】
题型一、求相交直线的交点坐标或者参数问题
1.(23-24高二上·四川凉山·期末)经过两条直线和的交点,且垂直于直线的直线方程为( )
A. B.
C. D.
2.(20-21高二·全国)若直线与直线的交点位于第一象限,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(20-21高二上·安徽芜湖·期中)已知直线与射线恒有公共点,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
题型二、两点间的距离问题
4.(22-23高二上·全国·阶段练习)已知菱形的对角线与轴平行,,,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知,,,为四个实数,且,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.5
6.(22-23高二上·湖北宜昌·期中)函数的最小值是( )
A.5 B.4 C. D.
题型三、点到直线的距离或参数问题
7.(23-24高二上·四川绵阳·期末)已知,两点到直线:的距离相等,则( )
A. B.6 C.或4 D.4或6
8.(23-24高二上·北京·期中)点到两条直线:,距离相等,,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
9.(23-24高二上·河南南阳·期末)点为两条直线和的交点,则点到直线:的距离最大为( )
A. B. C. D.5
题型四:求点关于直线对称问题
10.(23-24高二上·山东泰安·期末)点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
11.(2023高二上·全国·专题练习)点关于直线对称点Q的坐标为( )
A. B. C. D.
12.(23-24高二上·河南商丘·期中)已知点,,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.
C. D.
题型五:求直线关于直线对称问题
13.(23-24高二上·湖北恩施·期末)已知光线从点射出,经直线反射,且反射光线所在直线过点,则反射光线所在直线的方程是( )
A. B.
C. D.
14.(23-24高二上·广东佛山·阶段练习)已知光线从点射出,经直线反射,且反射光线过点,则入射光线所在直线的方程是( )
A. B.
C. D.
15.(23-24高二上·湖北武汉·期中)一束光线从点射出,沿倾斜角为的直线射到轴上,经轴反射后,反射光线所在的直线方程为( )
A. B.
C. D.
题型六、两平行线间的距离
16.(23-24高二上·湖北孝感·期末)两条平行直线与间的距离为( )
A. B.1 C. D.
17.(22-23高二上·天津和平·期中)已知直线与直线和平行且距离相等,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
18.(21-22高三上·河南郑州·阶段练习)已知,,则与直线平行且距离为2的直线方程为( )
A. B.
C.或 D.或
题型七:直线关于点、直线对称问题
19.(23-24高二上·全国·期末)点在直线上,直线与关于点对称,则一定在直线上的点为( )
A. B. C. D.(1,0)
20.(23-24高二上·陕西西安·期中)设直线,直线,则关于对称的直线方程为( )
A. B.
C. D.
21.(2023·上海静安·二模)设直线与关于直线对称,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
题型八、距离的综合应用
22.(23-24高二下·上海·阶段练习)已知直线,试求:
(1)点关于直线的对称点的坐标;
(2)直线关于直线对称的直线方程;
(3)直线关于点对称的直线方程.
23.(22-23高二上·河北邢台·阶段练习)已知直线:,.
(1)证明直线过定点,并求出点的坐标;
(2)在(1)的条件下,若直线过点,且在轴上的截距是在轴上的截距的,求直线的方程;
(3)若直线不经过第四象限,求的取值范围.
24.(21-22高一下·江西宜春)已知直线及点和点,为上一动点.
(1)求的最小值并求出此时点的坐标;
(2)在(1)的条件下,直线经过点且与轴正半轴、轴正半轴分别交于、两点,当直线与两坐标轴围成的三角形面积取得最小值时,求直线的方程.
【专项训练】
一、单选题
25.(23-24高一下·江苏泰州·期中)已知点,则点到直线的距离为( )
A. B. C. D.
26.(2024·全国·模拟预测)平行直线与之间的距离为( )
A. B. C. D.
27.(23-24高二上·福建福州·期末)已知直线与直线间的距离为2,则( )
A.或4 B.4 C.或6 D.或16
28.(23-24高三上·广东·期末)直线关于直线对称的直线方程是( )
A. B.
C. D.
29.(23-24高二上·天津和平·期末)设点P,Q分别为直线与直线上的任意一点,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.
30.(23-24高二上·广东·阶段练习)已知直线经过两条直线:,:的交点,且的一个方向向量为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
31.(23-24高二上·河南·阶段练习)在中,已知,若直线为的平分线,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
32.(23-24高二上·湖南益阳·阶段练习)唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句为“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,其中隐含了一个有趣的数学问题——“将军饮马”,即将军白天观望烽火台,黄昏时从山脚下某处出发先到河边饮马再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,已知将军从山脚下的点处出发,军营所在的位置为,河岸线所在直线的方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
二、多选题
33.(23-24高二上·山东潍坊·期末)已知直线,点,则( )
A.过点A与l平行的直线的方程为
B.点A关于对称的点的坐标为
C.点A到直线l的距离为
D.过点A与l垂直的直线的方程为
34.(23-24高二上·广东深圳·期中)已知直线:,下列说法正确的是( )
A.直线过定点
B.当时,关于轴的对称直线为
C.点到直线的最大距离为
D.直线一定经过第四象限
35.(23-24高一上·云南昆明·期中)已知直线:,:,且,则( )
A. B.
C.与直线垂直 D.与与间的距离为
36.(22-23高二上·山东青岛·期中)已知直线:,:,则下列选项正确的为( )
A.直线过定点 B.当时,或
C.当时,和相交 D.当时,两直线,之间的距离为1
三、填空题
37.(23-24高二上·新疆喀什·期末)已知点与点之间的距离为5,则实数a的值为 .
38.(23-24高二上·北京石景山·期末)直线与直线之间的距离为 .
39.(23-24高二上·福建莆田·期末)已知直线,若直线不能围成三角形,写出一个符合要求的实数的值 .
40.(23-24高二上·江西新余·开学考试)光线从射向轴上一点,又从反射到直线上一点,最后从点反射回到点,则BC所在的直线方程为 .
41.(22-23高二上·江苏苏州·期中)已知点在直线上,点,则取得最小值时点坐标为 .
四、解答题
42.(23-24高二上·江苏无锡·期中)已知直线,点.
(1)已知直线与平行,求的值;
(2)求点关于直线的对称点的坐标.
43.(23-24高二上·山东青岛)已知顶点,边上的高所在直线方程为,边上的中线所在的直线方程为.
(1)求直线的方程:
(2)求的面积.
44.(23-24高二上·福建三明·期中)已知的顶点,边上的中线所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为.求:
(1)直线的一般式方程;
(2)求的边的长.
45.(21-22高一下·山东德州·阶段练习)已知直线和直线,试确定的值,使得:
(1)与相交;
(2)与平行,并求出两条直线的距离;
(3)与垂直,并求出点关于与垂足的对称点D.
46.(23-24高二上·河北石家庄)在中,顶点A在直线上,顶点B的坐标为边的中线所在的直线方程为边的垂直平分线的斜率为.
(1)求直线的方程;
(2)若直线l过点B,且点A、点C到直线l的距离相等,求直线l的方程.
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第10讲 直线的交点坐标与距离公式
【考点归纳】
考点一、求相交直线的交点坐标或者参数问题
考点二、两点间的距离问题
考点三、点到直线的距离或参数问题
考点四:求点关于直线对称问题
考点五:求直线关于直线对称问题
考点六、两平行线间的距离
考点七:直线关于点、直线对称问题
考点八、距离的综合应用
【知识梳理】
知识点一 两条直线的交点
1.两直线的交点
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0;l2:A2x+B2y+C2=0. 点A(a,b).
(1)若点A在直线l1:A1x+B1y+C1=0上,则有A1a+B1b+C1=0 .
(2)若点A是直线l1与l2的交点,则有
2.两直线的位置关系
方程组的解
一组
无数组
无解
直线l1与l2的公共点的个数
一个
无数个
零个
直线l1与l2的位置关系
相交
重合
平行
知识点二 两点间的距离
公式:点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离公式|P1P2|=.
特别提醒:(1)此公式与两点的先后顺序无关.
(2) 原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离|OP|=.
知识点三 点到直线的距离、两条平行线间的距离
点到直线的距离
两条平行直线间的距离
定义
点到直线的垂线段的长度
夹在两条平行直线间公垂线段的长
图示
公式(或求法)
点P(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=
两条平行直线l1:Ax+By+C1=0与l2:Ax+By+C2=0之间的距离d=
【例题详解】
题型一、求相交直线的交点坐标或者参数问题
1.(23-24高二上·四川凉山·期末)经过两条直线和的交点,且垂直于直线的直线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】首先求出两条直线的交点坐标,再根据垂直求出斜率,点斜式写方程即可.
【详解】由题知:,解得:,交点.
直线的斜率为,所求直线斜率为.
所求直线为:,即.
故选:B.
2.(20-21高二·全国·课后作业)若直线与直线的交点位于第一象限,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】分和讨论,当时求出交点,根据交点位于第一象限列不等式组求解可得.
【详解】当时,,此时,不满足题意;
当时,解方程组得,
由题知,解得,
即实数a的取值范围为.
故选:A
3.(20-21高二上·安徽芜湖·期中)已知直线与射线恒有公共点,则m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据题意联立方程得,再解不等式即可得答案;
【详解】联立,得,
∵直线与射线恒有公共点,
∴,
解得.
∴m的取值范围是.
故选:C.
题型二、两点间的距离问题
4.(22-23高二上·全国·阶段练习)已知菱形的对角线与轴平行,,,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据菱形对角线互相垂直可知轴,则可设,由可构造方程求得结果.
【详解】四边形为菱形,轴,轴,可设,
,,
解得:(舍)或,.
故选:A.
5.(23-24高二上·山东济宁·期中)已知,,,为四个实数,且,,,则的最小值为( )
A. B. C. D.5
【答案】D
【分析】设,换元后所求式子为,转化为求动点与两定点距离和的最小值即可得解.
【详解】设,则,
所以
,
而可看做轴上动点与两定点的距离和,如图,
由图可知当运动到时,最小,最小值为,
所以的最小值为.
故选:D
6.(22-23高二上·湖北宜昌·期中)函数的最小值是( )
A.5 B.4 C. D.
【答案】A
【分析】
本题将转化为点到两定点的距离和,然后利用将军饮马模型,得到距离最值即可.
【详解】,
则其几何意义为点到两定点的距离和,点表示为横坐标上的点,作出如图所示:
根据将军饮马模型,作出点关于轴对称点,连接,交轴于点,
则,此时直线的直线方程为
令,则,故当时,.
故选:A.
题型三、点到直线的距离或参数问题
7.(23-24高二上·四川绵阳·期末)已知,两点到直线:的距离相等,则( )
A. B.6 C.或4 D.4或6
【答案】D
【分析】求出点到直线的距离和点到直线的距离,二者相等求解方程即可.
【详解】点到直线的距离为,
点到直线的距离为,
因为点到直线的距离和点到直线的距离相等,
所以,所以或.
故选:D.
8.(23-24高二上·北京·期中)点到两条直线:,距离相等,,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用点到直线的距离公式得到,结合求出,再由及计算可得.
【详解】依题意,所以,
即,又,所以,解得,
显然,所以,
当时,所以,
当时,所以,
综上可得.
故选:B
9.(23-24高二上·河南南阳·期末)点为两条直线和的交点,则点到直线:的距离最大为( )
A. B. C. D.5
【答案】B
【分析】求出点坐标,且直线过定点,当直线与直线垂直时,此时点到直线的距离最大,利用两点间的距离公式计算可得答案.
【详解】由得,即,
直线:,所以直线过定点,
所以当直线与直线垂直时,此时点到直线的距离最大,
且最大值为.
故选:B.
题型四:求点关于直线对称问题
10.(23-24高二上·山东泰安·期末)点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出垂直于直线且过点的表达式,求出交点坐标,即可得出关于直线的对称点.
【详解】由题意,
在直线中,斜率为,
垂直于直线且过点的直线方程为,即,
设两直线交点为,
由,解得:,
∴,
∴点关于直线的对称点的坐标为,
即,
故选:C.
11.(2023高二上·全国·专题练习)点关于直线对称点Q的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设出点Q,根据斜率和中点坐标得到关于a,b的方程组,求出即可.
【详解】设点关于直线的对称点Q,
则,解得:.
所以.
故选:A.
12.(23-24高二上·河南商丘·期中)已知点,,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】画出草图可知,点M、点N在直线l同侧,运用对称性即可求得结果.
【详解】如图所示,
设点关于直线的对称点为,
则,解得,即,
所以.
故选:C.
题型五:求直线关于直线对称问题
13.(23-24高二上·湖北恩施·期末)已知光线从点射出,经直线反射,且反射光线所在直线过点,则反射光线所在直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】求出关于直线的对称点为的坐标,由都在反射光线所在直线上得直线方程.
【详解】设关于直线的对称点为,
则,解得,即,
所以反射光线所在直线方程为,即.
故选:B.
14.(23-24高二上·广东佛山·阶段练习)已知光线从点射出,经直线反射,且反射光线过点,则入射光线所在直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】首先求出关于直线的对称点,再求出与所在的直线方程即为入射光线所在直线的方程.
【详解】设点关于直线的对称点为,
则解得即.
所以人射光线所在直线的方程为,即.
故选:A
15.(23-24高二上·湖北武汉·期中)一束光线从点射出,沿倾斜角为的直线射到轴上,经轴反射后,反射光线所在的直线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】先求得入射光线所在直线与轴的交点,进而求得反射光线所在直线方程.
【分析】倾斜角为的直线,斜率为,
所以入射光线为,
令,解得,所以入射光线与轴的交点为,
反射光线的斜率为,则反射光线的方程为.
故选:D
题型六、两平行线间的距离
16.(23-24高二上·湖北孝感·期末)两条平行直线与间的距离为( )
A. B.1 C. D.
【答案】D
【分析】根据给定条件,利用平行线间距离公式计算即得.
【详解】直线化为:,
所以平行直线与间的距离为.
故选:D
17.(22-23高二上·天津和平·期中)已知直线与直线和平行且距离相等,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】设直线的方程为,然后利用两平行线间的距离公式列方程求解即可.
【详解】设直线的方程为,
由两条平行线间的距离公式可得:,
解得:,所以直线的方程为,
故选:.
18.(21-22高三上·河南郑州·阶段练习)已知,,则与直线平行且距离为2的直线方程为( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】C
【分析】先求出直线的方程为,设所求直线的方程为,解方程求出即得解.
【详解】由题意得,直线的方程为,即,
设所求直线的方程为,
则,解得或,
∴所求直线的方程为或.
故选:C.
题型七:直线关于点、直线对称问题
19.(23-24高二上·全国·期末)点在直线上,直线与关于点对称,则一定在直线上的点为( )
A. B. C. D.(1,0)
【答案】C
【分析】根据两直线关于点对称,利用中点坐标公式即可求直线上的对称点,且该点在直线上.
【详解】由题设关于对称的点为,若该点必在上,
∴,解得,即一定在直线上.
故选:C.
20.(23-24高二上·陕西西安·期中)设直线,直线,则关于对称的直线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】设所求直线上任一点,关于直线的对称点,利用轴对称的性质列出方程组解出,由点在直线上,代入方程可得答案.
【详解】设所求直线上任一点,关于直线的对称点,
则,解得,
∵点在直线上,即,
∴,化简得,即为所求直线方程.
故选:B.
21.(2023·上海静安·二模)设直线与关于直线对称,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据三条直线交于一点,再利用点关于直线的对称点公式,求直线上一点,即可求解.
【详解】联立,得,
取直线上一点,设点关于直线的对称点为,则,解得:,
直线的斜率,所以直线的方程为,
整理为:.
故选:A
题型八、距离的综合应用
22.(23-24高二下·上海·阶段练习)已知直线,试求:
(1)点关于直线的对称点的坐标;
(2)直线关于直线对称的直线方程;
(3)直线关于点对称的直线方程.
【答案】【小题1】 【小题2】 【小题3】
【分析】(1)已知点和直线,求点关于直线的对称点问题,设出对称点的坐标,利用点和点中点在直线上以及直线与直线垂直列方程组,解方程组即可求解.
(2)如果两条直线相交,求一条直线关于另一条直线的对称直线的方程,可以先求两条已知直线的交点,再求直线上任取的一点关于另一条直线的对称点,两点和可以确定要求直线的方程,从而求得方程.
(3)求直线关于点的对称直线的方程,可以转化成求直线上两点关于已知点的对称点,通过两个对称点的坐标求出直线方程即可.
【详解】(1)设点关于直线 的对称点的坐标为,
则有题意可得,解得,
故点关于直线的对称点的坐标为.
(2)由可得,
直线与直线的交点为,
再在直线上取一点,
设点关于直线的对称点为,
则由解得,
即.
由题意可得、两点是所求直线上的两个点,则直线斜率为,
则直线方程为,
化简为.
(3)在直线上任意取出两个点,
求出这两个点关于点对称点分别为
由题意可得,是所求直线上的两个点,
则直线斜率为3,
则所求直线方程为,
即.
23.(22-23高二上·河北邢台·阶段练习)已知直线:,.
(1)证明直线过定点,并求出点的坐标;
(2)在(1)的条件下,若直线过点,且在轴上的截距是在轴上的截距的,求直线的方程;
(3)若直线不经过第四象限,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析,点的坐标为
(2)或
(3)
【分析】(1)化简方程为直线系方程的形式,组成方程组解出直线过的点;
(2)根据题意分直线过原点、不过原点讨论,分析解决即可;
(3)分①,②,③,且三种情况进行讨论分析解决.
【详解】(1)证明:整理直线的方程,得,
所以直线过直线与的交点,
联立方程组,
解得,
所以直线过定点,点的坐标为.
(2)当截距为0时,直线的方程为,即,
当截距不为0时,设直线的方程为,
则,
解得,
直线的方程为,即,
故直线的方程为或.
(3)当时,直线的方程为,符合题意;
当时,直线的方程为,不符合题意;
当,且时,,
所以
解得或,
综上所述,当直线不经过第四象限时,
的取值范围是:.
24.(21-22高一下·江西宜春·阶段练习)已知直线及点和点,为上一动点.
(1)求的最小值并求出此时点的坐标;
(2)在(1)的条件下,直线经过点且与轴正半轴、轴正半轴分别交于、两点,当直线与两坐标轴围成的三角形面积取得最小值时,求直线的方程.
【答案】(1)最小值为,
(2)
【分析】(1)设关于直线的对称点,利用即可求解;
(2)设直线的方程为,求出在坐标轴上的截距,表示出三角形的面积,利用均值不等式求解.
【详解】(1)
设关于直线的对称点,
则且,
解得,即,
,
此时,,
,
即,与联立,解得;
(2)由题可知直线的斜率存在且为负,设直线的方程为,
令,则,令,则,
所以三角形面积
因为,当且仅当时,等号成立,
所以,当且仅当时,等号成立,,
此时直线的方程为,化简得.
【专项训练】
一、单选题
25.(23-24高一下·江苏泰州·期中)已知点,则点到直线的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出直线的方程,利用点到直线距离公式求解.
【详解】根据题意,,
所以直线的方程为,即,
点到直线的距离为.
故选:C.
26.(2024·全国·模拟预测)平行直线与之间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先通过平行求出,再利用平行线的距离公式求解.
【详解】因为,所以,,
解得,所以,
故两平行直线间的距离.
故选:C.
27.(23-24高二上·福建福州·期末)已知直线与直线间的距离为2,则( )
A.或4 B.4 C.或6 D.或16
【答案】D
【分析】利用平行线间的距离公式求解即可.
【详解】由题意可知,直线与直线平行,所以,
因为直线与直线间的距离为2,
所以,解得或.
故选:D.
28.(23-24高三上·广东·期末)直线关于直线对称的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】作出图象,找出一个对称点和直线与直线的交点,即可求出对称直线的方程.
【详解】由题意,
在直线中,作出图象如下图所示,
由图可知,点关于直线对称的点为,
直线与直线的交点为,
∴关于直线对称的直线方程为:,即,
∴关于直线对称的直线方程是:.
故选:B.
29.(23-24高二上·天津和平·期末)设点P,Q分别为直线与直线上的任意一点,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】C
【分析】因为直线与直线平行,所以的最小值为直线与直线距离,求解即可.
【详解】由直线可得,
所以直线与直线平行,
所以的最小值为直线与直线距离,
所以.
故选:C.
30.(23-24高二上·广东·阶段练习)已知直线经过两条直线:,:的交点,且的一个方向向量为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】联立两直线求出交点坐标,根据的方向向量求出直线的斜率即可求出的方程.
【详解】联立,解得,
即直线:,:的交点为,
又直线的一个方向向量,
所以直线的斜率为,故直线的方程为,
即,
故选:B.
31.(23-24高二上·河南·阶段练习)在中,已知,若直线为的平分线,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据点关于线的对称求解关于直线的对称点,即可根据两点求解的方程,即可求解直线方程.
【详解】过作关于直线的对称点,则在直线上,
设,根据且的中点在直线上,得,
解得,所以,
又,所以直线方程为,故方程为,
故选:D
32.(23-24高二上·湖南益阳·阶段练习)唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句为“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,其中隐含了一个有趣的数学问题——“将军饮马”,即将军白天观望烽火台,黄昏时从山脚下某处出发先到河边饮马再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,已知将军从山脚下的点处出发,军营所在的位置为,河岸线所在直线的方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【分析】确定关于的对称点,设饮马点为,利用求最短路程.
【详解】若是关于的对称点,则,
设饮马点为,如下图示,
由图知:,当且仅当共线时等号成立,
所以.
故选:C
二、多选题
33.(23-24高二上·山东潍坊·期末)已知直线,点,则( )
A.过点A与l平行的直线的方程为
B.点A关于对称的点的坐标为
C.点A到直线l的距离为
D.过点A与l垂直的直线的方程为
【答案】ACD
【分析】由平行垂直求出直线方程判断AD,写出对称点坐标判断B,由得点到直线距离判断C.
【详解】与直线平行的直线方程可设为,代入点坐标得,即,即平行线方程为,A正确;
关于的对称点坐标为,B错;
到直线的距离为,C正确;
与直线垂直的直线方程可设为,代入点坐标得,,直线方程即为,D正确.
故选:ACD.
34.(23-24高二上·广东深圳·期中)已知直线:,下列说法正确的是( )
A.直线过定点
B.当时,关于轴的对称直线为
C.点到直线的最大距离为
D.直线一定经过第四象限
【答案】ABC
【分析】化简直线方程,联立方程组,可判定A正确;由直线,结合对称性和直线方程,可判定B正确;结合直线时,点到直线的距离最大,可判定C正确;根据直线不一定经过第四象限,可判定D错误.
【详解】对于A,由直线,可得,
联立方程组,解得,所以直线过定点,所以A正确;
对于B,当时,直线,
在直线上取两点,则点关于轴对称的点,
点关于轴对称的点,
所以关于轴对称直线为,即,所以B正确;
对于C,由A项知直线过定点,
则当直线时,点到直线的距离最大,
最大距离为,所以C正确;
对于D, 直线不一定经过第四象限,比如:当时,直线:不经过第四象限,所以D错误.
故选:ABC.
35.(23-24高一上·云南昆明·期中)已知直线:,:,且,则( )
A. B.
C.与直线垂直 D.与与间的距离为
【答案】ACD
【分析】根据两直线平行的系数要求,求出的值,然后根据垂直要求判断直线是否垂直,根据平行线间距离公式求其距离.
【详解】当时,则,解得或.
若,则:,:,,重合,故不符合题意;
若,则:,:,,所以与间的距离为.
由,得与直线垂直.
故选:ACD.
36.(22-23高二上·山东青岛·期中)已知直线:,:,则下列选项正确的为( )
A.直线过定点 B.当时,或
C.当时,和相交 D.当时,两直线,之间的距离为1
【答案】AB
【分析】直线方程整理为关于的方程,由恒等式知识可求得定点坐标,判断A,由垂直的条件求得参数范围,判断B,由两直线平行的条件求得的值可得相交的条件,判断C,由两直线平行,然后求得值,代入后得两平行线的方程,由距离公式计算.
【详解】直线方程整理为,
由,解得,因此直线过定点,A正确;
,则,解得或,B正确;
由得或,
所以且时,和相交,C错;
时,两直线方程分别为,,两直线平行,它们的距离为,
时,两直线方程分别为和,即和,两直线平行,距离为,
D错.
故选:AB.
三、填空题
37.(23-24高二上·新疆喀什·期末)已知点与点之间的距离为5,则实数a的值为 .
【答案】或
【分析】代入两点间距离公式,即可求解.
【详解】,
化简为,解得:或.
故答案为:或
38.(23-24高二上·北京石景山·期末)直线与直线之间的距离为 .
【答案】
【分析】代入平行线间的距离公式,即可求解.
【详解】直线,
则与之间的距离.
故答案为:
39.(23-24高二上·福建莆田·期末)已知直线,若直线不能围成三角形,写出一个符合要求的实数的值 .
【答案】
【分析】联立方程组解得交点坐标,列出直线不能围成三角形的条件,分别解出即可.
【详解】由解得,所以的交点坐标为,
过定点,
若直线不能围成三角形,只需经过点,或与平行,或与平行,
当经过点时,,解得;
当与平行时,,解得;
当与平行时,,解得.
故的值为.
故答案为:(只需写出其中一个即可).
40.(23-24高二上·江西新余·开学考试)光线从射向轴上一点,又从反射到直线上一点,最后从点反射回到点,则BC所在的直线方程为 .
【答案】
【分析】分别求点关于轴和直线的对称点,再根据几何关系求得直线的方程.
【详解】点关于轴的对称点为,设点关于的对称点为,
则,解得:,即,
由对称性可知,点在直线上,
所以,直线的方程为,
即.
故答案为:
41.(22-23高二上·江苏苏州·期中)已知点在直线上,点,则取得最小值时点坐标为 .
【答案】
【分析】作图分析,结合对称性将转化为,则点与在同一直线时,最小,求得此时点坐标即可.
【详解】解:如图,
设关于直线的对称点为,因为
所以,解得,则
所以,结合图形则当三点共线时,此时取得最小值,即在点位置时,
则,直线为
于是,解得,即,故取得最小值时点坐标为.
故答案为:.
四、解答题
42.(23-24高二上·江苏无锡·期中)已知直线,点.
(1)已知直线与平行,求的值;
(2)求点关于直线的对称点的坐标.
【答案】(1)3
(2)
【分析】(1)根据两直线平行的斜率关系列式运算得解;
(2)设出对称点的坐标,利用中点在直线上,以及直线垂直,列出方程,即可求得结果.
【详解】(1)由直线平行直线,可得,解得或,
当时,直线符合题意,
当时,直线与直线重合,不合题意,
所以的值为3.
(2)设对称点的坐标为,则中点的坐标为,
所以可得,解得,
所以的坐标为.
43.(23-24高二上·山东青岛·阶段练习)已知顶点,边上的高所在直线方程为,边上的中线所在的直线方程为.
(1)求直线的方程:
(2)求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用点斜式求得直线的方程.
(2)先求得两点的坐标,结合点到直线的距离公式、两点间的距离公式求得三角形的面积.
【详解】(1)边上的高所在直线方程为,
直线的斜率为,所以直线的斜率为,
所以直线的方程为.
(2)边上的中线所在的直线方程为,
由解得,即.
设,则,
所以,解得,即.
,到的距离为,
所以三角形的面积为.
44.(23-24高二上·福建三明·期中)已知的顶点,边上的中线所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为.求:
(1)直线的一般式方程;
(2)求的边的长.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据垂直确定,再计算直线方程得到答案.
(2)设,根据的中点在直线上,结合在上,得到答案.
【详解】(1)边上的高所在的直线方程为,斜率,故,
直线方程为,即;
(2)设,则的中点坐标为,
则,解得,即,.
45.(21-22高一下·山东德州·阶段练习)已知直线和直线,试确定的值,使得:
(1)与相交;
(2)与平行,并求出两条直线的距离;
(3)与垂直,并求出点关于与垂足的对称点D.
【答案】(1);
(2)见解析;
(3)见解析;
【分析】(1)根据是否为0,分情况讨论即可;
(2)由两直线平行得斜率相等,再通过平行线距离公式即可求解;
(3)根据是否为0,分情况讨论,得之后,先求出两直线垂足坐标,再根据中点公式即可求解.
【详解】(1)当时,,,此时两直线相交,符合题意;
当时,要使与相交,则有,解得:,
综上,.
(2)当时,由(1)知,两直线显然不平行,所以,
要使与平行,则有,解得.
此时::,,
所以两直线的距离.
(3)当时,,,此时两直线垂直,符合题意;
当时,要使与垂直,则有,无解,综上.
此时与的垂足为(),而
设对称点D,根据中点公式有:解得:
所以点的坐标是.
46.(23-24高二上·河北石家庄·阶段练习)在中,顶点A在直线上,顶点B的坐标为边的中线所在的直线方程为边的垂直平分线的斜率为.
(1)求直线的方程;
(2)若直线l过点B,且点A、点C到直线l的距离相等,求直线l的方程.
【答案】(1);
(2)或.
【分析】(1)求出直线方程,与直线方程联立求出点的坐标,再设出点的坐标,由的中点在直线上,求出点的坐标,然后求出直线方程.
(2)按直线过的中点及与平行求出方程即得.
【详解】(1)由边的垂直平分线的斜率为,得直线方程为,即,
而边中线所在的直线方程为,
由,解得,则,设点,则点,
于是,解得,即点,直线的斜率,
所以直线的方程为,即.
(2)由(1)知,,,
由直线l过点B,且点A、点C到直线l的距离相等,得直线过边的中点,或,
当直线过时,直线的斜率为,方程为,即,
当直线时,直线的斜率为,方程为,即,
所以直线l的方程为或.
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