内容正文:
第2章 平面解析几何初步
2.3 两条直线的位置关系
2.3.1 两条直线平行与垂直的判定
2.3.2 两条直线的交点坐标
(教师独具内容)
课程标准:1.能根据直线的斜率、方向向量、法向量判定两条直线平行或垂直.2.能用解方程组的方法求两条直线的交点坐标.
教学重点:1.理解直线平行或垂直的判定条件.2.能计算两直线的交点坐标.
教学难点:平行、垂直、交点问题的综合应用.
核心素养:通过学习两条直线平行和垂直的判定及求解两直线的交点坐标,提升数学抽象素养、逻辑推理素养和数学运算素养.
核心概念掌握
核心素养形成
课后课时精练
目录
随堂水平达标
核心概念掌握
知识点一 两条直线平行的判定
1.设在xOy平面上的两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,它们的方程分别是l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则l1∥l2⇔_________________.
如果直线l1,l2的斜率都不存在,它们都与x轴_____但在x轴上的________,这时仍有l1∥l2.
2.已知不重合的两条直线的一般式方程为l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则(A1,B1),(A2,B2)分别是l1,l2的法向量.则l1∥l2⇔法向量平行⇔_________________⇔ _________________________________.
k1=k2且b1≠b2
垂直
截距不同
A1B2-A2B1=0
A2=λA1,B2=λB1,λ为非零实数
核心概念掌握
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知识点二 两条直线垂直的判定
1.设在xOy平面上的两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,则l1⊥l2⇔____________.若直线l1,l2中的一条斜率不存在,另一条斜率为_____,则l1⊥l2.
2.已知不重合的两条直线的一般式方程为l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则(A1,B1),(A2,B2)分别是l1,l2的法向量.则l1⊥l2⇔法向量垂直⇔___________________________________.
3.若已知直线l1,l2的斜率分别为k1,k2, 则(1,k1),(1,k2)分别是l1,l2的方向向量.l1⊥l2⇔方向向量垂直⇔___________________________⇔__________.
k1k2=-1
零
(A1,B1)·(A2,B2)=A1A2+B1B2=0
(1,k1)·(1,k2)=1+k1k2=0
k1k2=-1
核心概念掌握
6
知识点三 两条直线的交点与直线的方程组解的关系
1.两条直线的交点坐标
如果两条直线相交,由于交点同时在这两条直线上,交点的坐标一定是这两个方程的_________;反之,如果将这两条直线的方程联立,若方程组有唯一解,那么以这个解为坐标的点必是直线l1和直线l2的_______.
公共解
交点
核心概念掌握
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零个
无数个
相交
重合
核心概念掌握
8
核心概念掌握
9
2.判断两直线关系的方法
(1)利用方程组解的个数,将“形”的问题转化成“数”的问题.
(2)利用斜截式方程中斜率和截距的关系.
(3)利用一般式中系数的关系.
直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0.
①l1∥l2⇔A1B2=A2B1且A1C2≠A2C1或B1C2≠B2C1.
②l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
③l1与l2重合⇔A1B2=A2B1且A1C2=A2C1.
3.过两直线交点的直线系方程
过直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0交点的直线方程为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ为参数,不包含l2).
核心概念掌握
10
1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若两条直线平行,则这两条直线的斜率相等.( )
(2)若两条不重合的直线的倾斜角相等,则这两条直线必定平行.( )
(3)若两条直线平行,则两条直线的倾斜角一定相等.( )
(4)若两条直线垂直,则它们的斜率的乘积一定等于-1.( )
(5)若两条直线的方程组成的方程组有解,则这两条直线相交.( )
√
×
√
×
×
核心概念掌握
11
2.做一做
(1)直线x-y+2=0与直线x+y-8=0的交点坐标为( )
A.(3,-5) B.(-3,5)
C.(3,5) D.(-3,-5)
(2)已知过A(-2,m)和B(m,4)的直线与斜率为-2的直线平行,则m的值是( )
A.-8 B.0 C.2 D.10
(3)直线(m2+1)x+3y-3m=0和直线3x-2y+m=0的位置关系是( )
A.平行 B.重合 C.相交 D.不确定
(4)若直线ax+2y-1=0与直线2ax-2y+1=0垂直,则a的值为_________.
答案
核心概念掌握
12
核心素养形成
答案
2x+3y-1=0
解析
核心素养形成
14
核心素养形成
15
解
核心素养形成
16
核心素养形成
17
2.平行直线的求法
(1)求与直线y=kx+b平行的直线的方程时,根据两直线平行的条件可巧设为y=kx+m(m≠b),然后通过待定系数法,求参数m的值.
(2)求与直线Ax+By+C=0平行的直线方程时,可设直线方程为Ax+By+m=0(m≠C),代入已知条件求出m即可.
其中对于斜率为零及不存在的情形要单独讨论.
核心素养形成
18
[跟踪训练1] (1)已知直线l1:y=-x+2a,l2:y=(a2-2)x+2,若l1∥l2,则a=_________.
答案
-1
解析
核心素养形成
19
答案
(3,4)
解析
(2)已知▱ABCD的三个顶点的坐标分别是A(0,1),B(1,0),C(4,3),则顶点D的坐标为____________.
核心素养形成
20
解
核心素养形成
21
感悟提升
(1)判断两直线是否垂直的依据:在这两条直线斜率都存在的前提下,只需看它们的斜率之积是否等于-1即可,但应注意有一条直线斜率不存在,另一条直线斜率为0时,两直线也垂直.
(2)直接使用A1A2+B1B2=0判断两条直线是否垂直更有优势.
核心素养形成
22
解
[跟踪训练2] 当a为何值时,直线l1:(a+2)x+(1-a)y-1=0与直线l2:(a-1)x+(2a+3)y+2=0互相垂直?
核心素养形成
23
解
核心素养形成
24
解
题型三 平行与垂直的综合应用
例3 已知A(-4,3),B(2,5),C(6,3),D(-3,0)四点,若顺次连接A,B,C,D四点,试判断图形ABCD的形状.
核心素养形成
25
【条件探究】已知点A(0,3),B(-1,0),C(3,0),求点D的坐标,使四边形ABCD为直角梯形(A,B,C,D按逆时针方向排列).
解
核心素养形成
26
解
核心素养形成
27
感悟提升
(1)利用直线的斜率判定平面图形的形状一般要运用数形结合的方法,先由图形作出猜测,然后利用直线的斜率关系进行判定.
(2)由几何图形的形状求参数(一般是点的坐标)时,要根据图形的特征确定斜率之间的关系,既要考虑斜率是否存在,又要考虑到图形可能出现的各种情形.
核心素养形成
28
[跟踪训练3] 已知在▱ABCD中,A(1,2),B(5,0),C(3,4).
(1)求点D的坐标;
(2)试判定▱ABCD是否为菱形?
解
核心素养形成
29
题型四 直线的交点问题
例4 (1)求过两直线2x-3y-3=0和x+y+2=0的交点且与直线3x+y-1=0平行的直线方程.
解
核心素养形成
30
(2)求经过两直线l1:x-2y+4=0和l2:x+y-2=0的交点P且与直线l3:3x-4y+5=0垂直的直线l的方程.
解
核心素养形成
31
感悟提升
求过两条直线交点的直线方程的两种方法
(1)求过两条直线交点的直线方程,一般是先解方程组求出交点坐标,再结合其他条件写出直线方程.
(2)若利用过两直线交点的直线系方程,通过待定系数法求解,则更简捷.
核心素养形成
32
[跟踪训练4] 已知直线l1:3x+4y-2=0与l2:2x+y+2=0的交点为P.求:
(1)交点P的坐标;
(2)过点P且平行于直线l3:x-2y-1=0的直线的方程;
(3)过点P且垂直于直线l3:x-2y-1=0的直线的方程.
核心素养形成
33
解
核心素养形成
34
随堂水平达标
1.平行于直线4x+3y-3=0,且不过第一象限的直线的方程是( )
A.3x+4y+7=0 B.4x+3y+7=0
C.4x+3y-42=0 D.3x+4y-42=0
答案
解析
解析 平行于直线4x+3y-3=0的直线具有形式4x+3y+C=0,故排除A,D.但C中直线的截距为正,直线过第一象限,不符合条件,故选B.
随堂水平达标
1
2
3
4
5
36
答案
解析
随堂水平达标
1
2
3
4
5
37
答案
解析
随堂水平达标
1
2
3
4
5
38
4.已知直线l1:2x+(m+1)y+4=0与直线l2:mx+3y-2=0平行,则m的值为____________.
答案
-3或2
解析
随堂水平达标
1
2
3
4
5
39
5.已知A(1,-1),B(2,2),C(3,0)三点,求点D,使直线CD⊥AB且CB∥AD.
解
随堂水平达标
1
2
3
4
5
40
课后课时精练
一、选择题
1.直线x+2y-4=0与直线2x-y+2=0的交点坐标是( )
A.(2,0) B.(2,1)
C.(0,2) D.(1,2)
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
42
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
43
3.已知点A(-2,-5),B(6,6),点P在y轴上,且∠APB=90°,则点P的坐标为( )
A.(0,-6) B.(0,7)
C.(0,-6)或(0,7) D.(-6,0)或(7,0)
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
A级
课后课时精练
44
4.顺次连接A(-4,3),B(2,5),C(4,3),D(-2,1)四点所组成的图形是( )
A.矩形 B.正方形
C.平行四边形 D.直角梯形
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
45
答案
解析
1
2
3
4
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6
7
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9
10
A级
课后课时精练
46
二、填空题
6.已知△ABC,其顶点坐标分别为A(1,1),B(2,3),C(4,-1),则BC边上的高所在直线的方程为___________________.
答案
解析
x-2y+1=0
1
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3
4
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9
10
A级
课后课时精练
47
7.直线5x+4y=2a+1与直线2x+3y=a的交点位于第四象限,则a的取值范围为____________.
答案
解析
1
2
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4
5
6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
48
8.已知两直线方程l1:mx+2y+8=0和l2:x+my+3=0,当m=________时,两直线平行;当m=_______时,两直线垂直.
答案
解析
0
1
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3
4
5
6
7
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9
10
A级
课后课时精练
49
三、解答题
9.已知△ABC的顶点A(5,1),M为边AB的中点,BH⊥AC于点H,直线CM的方程为2x-y-5=0,直线BH的方程为x-2y-5=0.
(1)求顶点C的坐标;
(2)求直线BC的方程.
解
1
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3
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10
A级
课后课时精练
50
解
1
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10
A级
课后课时精练
51
10.已知A(-m-3,2),B(-2m-4,4),C(-m,m),D(3,3m+2),若直线AB⊥CD,求m的值.
解
解 因为A,B两点的纵坐标不相等,所以AB与x轴不平行.
因为AB⊥CD,所以CD与x轴不垂直,
所以-m≠3,即m≠-3.
当AB与x轴垂直时,-m-3=-2m-4,
解得m=-1.
当m=-1时,C,D两点的纵坐标均为-1,
则CD∥x轴,此时AB⊥CD,满足题意.
1
2
3
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6
7
8
9
10
A级
课后课时精练
52
解
1
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3
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9
10
A级
课后课时精练
53
1.已知△ABC的顶点A(5,-1),B(1,1),C(2,m),若△ABC为直角三角形,求m的值.
解
课后课时精练
1
2
B级
54
2.已知三条直线l1:4x+y-4=0,l2:mx+y=0,l3:2x-3my-4=0.
(1)若直线l1,l2,l3交于一点,求实数m的值;
(2)若直线l1,l2,l3不能围成三角形,求实数m的值.
解
课后课时精练
1
2
B级
55
解
课后课时精练
1
2
B级
56
R
2.两条直线的位置关系
设两条直线的方程分别为l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.则两条直线的位置关系如下表.
方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))的解的情况
一组解
无解
无数组解
直线l1,l2的公共点个数
一个
eq \x(\s\up1(03))_____
eq \x(\s\up1(04))_______
直线l1,l2的位置关系
eq \x(\s\up1(05))_____
平行
eq \x(\s\up1(06))_____
1.两条直线相交的条件
(1)将两个直线方程联立解方程组,依据解的个数判断两直线是否相交.当方程组只有一解时,两直线相交.
(2)设l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1与l2相交的条件是A1B2-A2B1≠0或eq \f(A1,A2)≠eq \f(B1,B2)(A2B2≠0).
(3)设两条直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则l1与l2相交⇔k1≠k2.
±eq \r(2)
题型一 两条直线平行的判定与应用
例1 (1)若直线l与直线2x+3y+5=0平行,且在两坐标轴上的截距之和为eq \f(5,6),则直线l的方程为_______________.
解析 设直线l的方程为2x+3y+λ=0(λ≠5),令x=0,则在y轴上的截距为b=-eq \f(λ,3);令y=0,则在x轴上的截距为a=-eq \f(λ,2).由a+b=-eq \f(λ,2)-eq \f(λ,3)=eq \f(5,6),得λ=-1,所以直线l的方程为2x+3y-1=0.
(2)判断下列各组中两条直线是否平行.
①l1:y=3x+4,l2:2x-6y+1=0;
②l1:2x-6y+4=0,l2:y=eq \f(x,3)+eq \f(2,3);
③l1:(eq \r(2)-1)x+y=3,l2:x+(eq \r(2)+1)y=2;
④l1:x=5,l2:x=6.
解 ①把l1的方程化为3x-y+4=0,
则A1=3,B1=-1,C1=4;A2=2,B2=-6,C2=1.
因为eq \f(A1,A2)≠eq \f(B1,B2),所以l1与l2相交.
②把l1的方程化为y=eq \f(x,3)+eq \f(2,3),
则k1=k2,b1=b2,所以l1与l2重合.
③把l1的方程化为(eq \r(2)-1)x+y-3=0,把l2的方程化为x+(eq \r(2)+1)y-2=0,
则A1=eq \r(2)-1,B1=1,C1=-3;A2=1,B2=eq \r(2)+1,C2=-2.
因为eq \f(A1,A2)=eq \f(B1,B2)≠eq \f(C1,C2),所以l1∥l2.
④直线l1,l2的斜率都不存在,且在x轴上的截距不同,所以l1∥l2.
感悟提升
1.判断两条直线是否平行的方法
(1)设两条直线的方程为l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,若k1=k2且b1≠b2,则l1∥l2.
(2)若两条直线斜率不存在,且在x轴上的截距不同,则l1∥l2.
(3)设两条直线的方程为l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.
①若A2=λA1,B2=λB1,C2≠λC1(λ为非零实数)或eq \f(A1,A2)=eq \f(B1,B2)≠eq \f(C1,C2)(A2B2C2≠0),则l1∥l2;
②若A1B2-A2B1=0,且A1C2-A2C1≠0或B1C2-B2C1≠0,则l1∥l2.
解析 由题意可知,直线l1的斜率k1=-1,直线l2的斜率k2=a2-2.∵l1∥l2,∴eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2-2=-1,,2a≠2,))解得a=-1.
解析 设顶点D的坐标为(m,n),由题意可得AB∥DC,AD∥BC,则有kAB=kDC,kAD=kBC,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(0-1,1-0)=\f(3-n,4-m),,\f(n-1,m-0)=\f(3-0,4-1),))解得m=3,n=4.所以顶点D的坐标为(3,4).
解 (1)k1k2=2×eq \f(1,2)=1,则l1与l2不垂直.
(2)把l2的方程化为y=3x+eq \f(3,2),则k1k2=-eq \f(1,3)×3=-1,所以l1⊥l2.
(3)A1A2+B1B2=2×2+1×(-4)=0,则l1⊥l2.
(4)直线l1的斜率不存在,l2的斜率为0,所以l1⊥l2.
题型二 两条直线垂直的判定与应用
例2 判断下列各组中的直线l1,l2是否垂直.
(1)l1:y=2x+3,l2:y=eq \f(1,2)x+1;
(2)l1:y=-eq \f(1,3)x,l2:6x-2y+3=0;
(3)l1:2x+y=0,l2:2x-4y+1=0;
(4)l1:x=3,l2:y=5.
解 解法一:由题意,知直线l1⊥l2.
①当1-a=0,即a=1时,直线l1:3x-1=0与直线l2:5y+2=0显然垂直;
②当2a+3=0,即a=-eq \f(3,2)时,直线l1:x+5y-2=0与直线l2:5x-4=0不垂直;
③当1-a≠0且2a+3≠0时,直线l1,l2的斜率k1,k2存在,k1=-eq \f(a+2,1-a),k2=-eq \f(a-1,2a+3).
当l1⊥l2时,k1k2=-1,
即eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(a+2,1-a)))·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(a-1,2a+3)))=-1,
∴a=-1.
综上可知,当a=1或a=-1时,直线l1⊥l2.
解法二:∵l1⊥l2,∴A1A2+B1B2=0,
∴(a+2)(a-1)+(1-a)(2a+3)=0,
解得a=±1,
∴当a=±1时,直线l1⊥l2.
解 由题意知A,B,C,D四点在坐标平面内的位置如图所示,由斜率公式可得kAB=eq \f(5-3,2-(-4))=eq \f(1,3),kCD=eq \f(0-3,-3-6)=eq \f(1,3),kAD=eq \f(0-3,-3-(-4))=-3,kBC=eq \f(3-5,6-2)=-eq \f(1,2).
所以kAB=kCD,由图可知AB与CD不重合,所以AB∥CD,因为kAD≠kBC,所以AD与BC不平行.
又kABkAD=eq \f(1,3)×(-3)=-1,所以AB⊥AD.
故四边形ABCD为直角梯形.
解 设所求点D的坐标为(x,y),如图所示,
∵kAB=3,kBC=0,
∴kABkBC=0≠-1,即AB与BC不垂直,
故AB,BC都不可作为直角梯形的直角腰.
①若CD是直角梯形的直角腰,则BC⊥CD,AD⊥CD,
∵kBC=0,∴CD的斜率不存在,从而有x=3.
又kAD=kBC,∴eq \f(y-3,x)=0,即y=3,
此时AB与CD不平行,故所求点D的坐标为(3,3).
②若AD是直角梯形的直角腰,则AD⊥AB,AD⊥CD,
∵kAD=eq \f(y-3,x),kCD=eq \f(y,x-3),
∴eq \f(y-3,x)·3=-1,eq \f(y-3,x)·eq \f(y,x-3)=-1.
即eq \f(y-3,x)=-eq \f(1,3),-eq \f(1,3)·eq \f(y,x-3)=-1.
解得x=eq \f(18,5),y=eq \f(9,5),∴点D的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(18,5),\f(9,5))).
综上可知,点D的坐标为(3,3)或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(18,5),\f(9,5))).
解 (1)设点D的坐标为(a,b),因为四边形ABCD为平行四边形,
所以kAB=kCD,kAD=kBC,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(0-2,5-1)=\f(b-4,a-3),,\f(b-2,a-1)=\f(4-0,3-5),))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=-1,,b=6,))所以D(-1,6).
(2)因为kAC=eq \f(4-2,3-1)=1,kBD=eq \f(6-0,-1-5)=-1,
所以kAC·kBD=-1,所以AC⊥BD,所以▱ABCD为菱形.
解 解方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x-3y-3=0,,x+y+2=0,))得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=-\f(3,5),,y=-\f(7,5),))
所以两直线的交点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,5),-\f(7,5))).
又所求直线与直线3x+y-1=0平行,
所以所求直线的斜率为-3.
故所求直线方程为y+eq \f(7,5)=-3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(3,5))),
即15x+5y+16=0.
解 解法一:解方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x-2y+4=0,,x+y-2=0,))得P(0,2).
∵直线l与直线l3垂直且直线l3的斜率为eq \f(3,4),∴直线l的斜率为-eq \f(4,3).
∴直线l的方程为y-2=-eq \f(4,3)(x-0),即4x+3y-6=0.
解法二:设直线l的方程为(x-2y+4)+λ(x+y-2)=0,
即(λ+1)x+(λ-2)y+4-2λ=0,
∵直线l与直线l3:3x-4y+5=0垂直,
∴3(λ+1)-4(λ-2)=0,解得λ=11.
∴直线l的方程为12x+9y-18=0,即4x+3y-6=0.
解 (1)由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3x+4y-2=0,,2x+y+2=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=-2,,y=2.))
所以点P的坐标是(-2,2).
(2)因为所求直线与l3平行,所以可设所求直线的方程为x-2y+m=0(m≠-1).
把点P的坐标代入上述方程,得-2-2×2+m=0,解得m=6.
故所求直线的方程为x-2y+6=0.
(3)因为所求直线与l3垂直,
所以可设所求直线的方程为2x+y+n=0.
把点P的坐标代入上述方程,得2×(-2)+2+n=0,解得n=2,
故所求直线的方程为2x+y+2=0.
2.过点P(1,2)且与直线2x+y-5=0垂直的直线在y轴上的截距为( )
A.3
B.eq \f(3,2)
C.5
D.-eq \f(5,2)
解析 设直线方程为x-2y+m=0,将P(1,2)代入得m=3,即x-2y+3=0,令x=0,得y=eq \f(3,2).
3.直线y=kx+3与直线y=eq \f(1,k)x-5的交点在直线y=x上,则k=________.
eq \f(3,5)
解析 由题意可知,三条直线y=kx+3,y=eq \f(1,k)x-5,y=x交于一点.显然k≠1,由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=kx+3,,y=x,))得x=y=eq \f(3,1-k),代入y=eq \f(1,k)x-5,得eq \f(3,1-k)=eq \f(1,k)·eq \f(3,1-k)-5,得k=eq \f(3,5).
解析 解法一:A1=2,B1=m+1,C1=4;A2=m,B2=3,C2=-2,若A2=m=0,此时直线l1:2x+y+4=0,l2:3y-2=0,显然l1不平行于l2,故m≠0.∵l1∥l2,∴eq \f(A1,A2)=eq \f(B1,B2)≠eq \f(C1,C2),即eq \f(2,m)=eq \f(m+1,3)≠eq \f(4,-2).由eq \f(2,m)=eq \f(m+1,3),得m2+m-6=0,即m=2或m=-3,满足上式.∴m=2或m=-3.
解法二:当m+1=0时,直线l1的斜率k1不存在,直线l2的斜率k2=-eq \f(m,3),显然不满足l1∥l2这一条件.当m+1≠0时,直线l1的方程化为y=-eq \f(2,m+1)x-eq \f(4,m+1),直线l2的方程化为y=-eq \f(m,3)x+eq \f(2,3),∵l1∥l2,∴-eq \f(2,m+1)=-eq \f(m,3),且-eq \f(4,m+1)≠eq \f(2,3),解得m=-3或m=2,且m≠-7.∴m=-3或m=2.
解 设点D的坐标为(x,y),由已知得直线AB的斜率kAB=3,直线CD的斜率kCD=eq \f(y,x-3),直线CB的斜率kCB=-2,直线AD的斜率kAD=eq \f(y+1,x-1).
由CD⊥AB且CB∥AD,得eq \f(y,x-3)×3=-1,-2=eq \f(y+1,x-1),所以x=0,y=1,所以点D的坐标是(0,1).
解析 解方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+2y-4=0,,2x-y+2=0,))得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=0,,y=2,))即直线x+2y-4=0与直线2x-y+2=0的交点坐标是(0,2).
2.若直线ax+y-1=0与直线4x+(a-3)y-2=0垂直,则实数a的值为( )
A.-1
B.4
C.eq \f(3,5)
D.-eq \f(3,5)
解析 由4a+(a-3)=0得a=eq \f(3,5).故选C.
解析 由题意可设点P的坐标为(0,y).因为∠APB=90°,所以AP⊥BP,且直线AP与直线BP的斜率都存在.又kAP=eq \f(y+5,2),kBP=eq \f(y-6,-6),kAP·kBP=-1,即eq \f(y+5,2)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(y-6,6)))=-1,解得y=-6或y=7.所以点P的坐标为(0,-6)或(0,7).
解析 kAB=eq \f(5-3,2+4)=eq \f(1,3),kCD=eq \f(1-3,-2-4)=eq \f(1,3),∴AB∥CD.又kAD=eq \f(1-3,-2+4)=-1,kBC=eq \f(3-5,4-2)=-1,∴AD∥BC,又kAB·kAD≠-1,∴四边形ABCD为平行四边形.
解析 三条直线中有两条平行时,三条直线才可能有两个交点.易知x-2y+1=0与x+3y-1=0不平行.若x-2y+1=0与ax+2y-3=0平行,则eq \f(a,1)=eq \f(2,-2)≠eq \f(-3,1),∴a=-1.若x+3y-1=0与ax+2y-3=0平行,则eq \f(a,1)=eq \f(2,3)≠eq \f(-3,-1),∴a=eq \f(2,3).∴a的值为-1或eq \f(2,3).
5.(多选)三条直线x-2y+1=0,x+3y-1=0和ax+2y-3=0共有两个不同的交点,则a的值可能为( )
A.-1 B.-2 C.eq \f(1,3)
D.eq \f(2,3)
解析 ∵kBC=eq \f(3+1,2-4)=-2,∴高线所在直线的斜率为eq \f(1,2).又点A在此直线上,∴BC边上的高所在直线的方程为y-1=eq \f(1,2)(x-1),即x-2y+1=0.
解析 由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(5x+4y=2a+1,,2x+3y=a,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=\f(2a+3,7),,y=\f(a-2,7),))即两直线的交点坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2a+3,7),\f(a-2,7))).又交点在第四象限,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(2a+3,7)>0,,\f(a-2,7)<0,))解得-eq \f(3,2)<a<2.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2),2))
解析 当m=0时,l1与l2显然不平行.当m≠0时,l1的斜率k1=-eq \f(m,2),在y轴上的截距b1=-4,l2的斜率k2=-eq \f(1,m),在y轴上的截距b2=-eq \f(3,m).∵l1∥l2,∴k1=k2,且b1≠b2,即-eq \f(m,2)=-eq \f(1,m),且-4≠-eq \f(3,m),∴m=±eq \r(2).
综上可知,当m=±eq \r(2)时,两直线平行.
当m=0时,l1显然与l2垂直.当m≠0时,l1的斜率为k1=-eq \f(m,2),l2的斜率为k2=-eq \f(1,m).
∵l1⊥l2,∴-eq \f(m,2)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,m)))=-1,此时无解.
综上可知,当m=0时,两直线垂直.
±eq \r(2)
解 (1)因为直线BH的方程为x-2y-5=0,
所以直线BH的斜率为eq \f(1,2),所以直线AC的斜率为-2.
又直线AC过点A(5,1),故直线AC的方程为y-1=-2(x-5),即2x+y-11=0.
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2x+y-11=0,,2x-y-5=0,))得顶点C的坐标为(4,3).
(2)设B(a,b),则Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+5,2),\f(b+1,2)))在直线2x-y-5=0上,
所以a+5-eq \f(b+1,2)-5=0,即2a-b-1=0.
又点B在直线x-2y-5=0上,所以a-2b-5=0.
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2a-b-1=0,,a-2b-5=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a=-1,,b=-3,))即B(-1,-3).
于是直线BC的方程为eq \f(y-3,-3-3)=eq \f(x-4,-1-4),即6x-5y-9=0.
当AB与x轴不垂直时,由斜率公式,得
kAB=eq \f(4-2,-2m-4-(-m-3))=eq \f(2,-(m+1)),
kCD=eq \f(3m+2-m,3-(-m))=eq \f(2(m+1),m+3).
因为AB⊥CD,所以kAB·kCD=-1,
即eq \f(2,-(m+1))·eq \f(2(m+1),m+3)=-1,解得m=1.
综上,m的值为1或-1.
解 ①若∠A=90°,则AB⊥AC,kAB·kAC=-1,kAB=eq \f(1+1,1-5)=-eq \f(1,2),kAC=eq \f(m+1,2-5)=-eq \f(m+1,3).所以-eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(m+1,3)))=-1,所以m=-7;
②若∠B=90°,则BA⊥BC,kBA·kBC=-1,kBC=eq \f(m-1,2-1)=m-1,kBA=-eq \f(1,2),
所以(m-1)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))=-1,所以m=3;
③若∠C=90°,则CA⊥CB,kCA·kCB=-1,kCA=-eq \f(m+1,3),kCB=m-1,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(m+1,3)))×(m-1)=-1,所以m2=4,所以m=±2.
综上所述,m=-2,2,-7,3.
解 (1)显然m≠4,联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(mx+y=0,,4x+y-4=0,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x=\f(4,4-m),,y=\f(4m,m-4).))
l1与l2的交点为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,4-m),\f(4m,m-4))),
将该点代入直线l3的方程有
2·eq \f(4,4-m)-3m·eq \f(4m,m-4)-4=0,
整理得3m2+m-2=0,解得m=eq \f(2,3)或-1.
(2)因为l1,l2,l3不能围成三角形,
①当l1,l2,l3交于一点时,
由(1)知m=eq \f(2,3)或-1;
②当l1∥l2时,4-m=0,解得m=4;
③当l1∥l3时,由题意得,-12m-2=0,解得m=-eq \f(1,6);
④当l2∥l3时,由题意得,-3m2-2=0,无解.
综上,实数m的值为-1,-eq \f(1,6),eq \f(2,3),4.
$$