内容正文:
第26讲 两条直线的位置关系
【考纲要求】
1.两条相交直线的交点:掌握求两条相交直线的交点坐标的方法。
2.两条直线平行的条件:理解两条直线平行的条件;掌握两条直线平行的 判定方法。
3.两条直线垂直的条件:理解两条直线垂直的条件;掌握两条直线垂直的 判定方法。
4.点到直线的距离公式:了解点到直线的距离公式。
一、两条直线平行与垂直的判断
1.两条直线平行
对于两条不重合的直线,,其斜率分别为,,有.
对两直线平行与斜率的关系要注意以下几点:
(1)成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②与不重合.
(2)当两条直线不重合且斜率都不存在时,与的倾斜角都是,则.
(3)两条不重合直线平行的判定的一般结论是:或,斜率都不存在.
2.两条直线垂直
如果两条直线都有斜率,且它们互相垂直,那么它们的斜率之积等于;反之,如果它们的斜率之积等于,那么它们互相垂直,即.
对两直线垂直与斜率的关系要注意以下几点:
(1)成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②且.
(2)两条直线中,一条直线的斜率不存在,同时另一条直线的斜率等于零,则两条直线垂直.
(3)判定两条直线垂直的一般结论为:
或一条直线的斜率不存在,同时另一条直线的斜率等于零.
3.另有结论:设 ,则
(1); (2) ;
(3) 与 重合; (4) 与 相交.
二、直线的交点与直线的方程组成的方程组的解的关系
直线:()和:()的公共点的坐标与方程组的解一一对应.
与相交方程组有唯一解,交点坐标就是方程组的解;
与平行方程组无解;
与重合方程组有无数个解.
三、距离公式
1.点到直线的距离公式
平面上任意一点到直线:的距离.
2.两条平行线间的距离
一般地,两条平行直线:()和:()间的距离.
四、常用结论
1.直线系方程
(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+n=0(n∈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.
2.五种常用对称关系
(1)点(x,y)关于原点(0,0)的对称点为(-x,-y).
(2)点(x,y)关于x轴的对称点为(x,-y),关于y轴的对称点为(-x,y).
(3)点(x,y)关于直线y=x的对称点为(y,x),关于直线y=-x的对称点为(-y,-x).
(4)点(x,y)关于直线x=a的对称点为(2a-x,y),关于直线y=b的对称点为(x,2b-y).
(5)点(x,y)关于点(a,b)的对称点为(2a-x,2b-y).
考点一 两条直线的位置关系
例1:直线与直线的位置关系是( )
A.平行 B.相交 C.重合 D.异面
变式:已知直线:与:,则这两条直线的位置关系是()
A.重合 B.平行 C.垂直 D.不能确定
例2:过点且平行于的直线方程为( )
A. B. C. D.
变式:过点与直线平行的直线方程为: .
例3:与直线垂直且过点的直线方程为( )
A. B. C. D.
变式:已知直线l经过点,且与直线垂直,则直线l的方程为( )
A. B. C. D.
例4:直线与直线的位置关系是( )
A.平行 B.垂直 C.相交但不垂直 D.不能确定
变式:直线与直线的位置关系是( )
A.相交 B.重合 C.平行 D.垂直
例5:已知直线,若,则实数的值为( )
A.-3 B.-3或0 C.2或-1 D.0或-1
变式:若直线:与直线:垂直,则实数的值为( )
A.-1 B.0 C.1 D.
例6:已知直线的方程为,直线的方程为,若,则( )
A.或 B. C. D.
变式:直线与直线平行,那么的值是( )
A. B. C.或 D.或
例7:“”是“直线与直线平行”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
变式:“m=3”是“直线l1:2(m+1)x+(m-3)y+7-5m=0与直线l2:(m-3)x+2y-5=0垂直”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
例8:已知三条边所在的直线方程分别为,,,则边上的高所在直线方程为: .
变式:经过两直线和的交点,且与直线垂直的直线方程为________.
例9:已知直线:与直线:.
(1)若直线与直线平行求a的值;
(2)若直线与直线垂直求a的值.
变式:已知直线.
(1)若直线与直线垂直,且过点,求直线的方程;
(2)若直线与直线平行,且过点,求直线的方程.
考点二 与距离有关的问题
例1:点到直线的距离为( )
A. B. C. D.
变式:点 到直线的距离是( )
A. B. C. D.
例2:已知直线,直线,则与之间的距离为( )
A. B. C. D.
变式:两直线:与:间的距离为______.
例3:点到直线的距离大于5,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
变式:已知点到直线的距离不大于,求实数的取值范围.
例4:过直线3x-y+5=0与2x-y+6=0的交点,且垂直于直线x-2y+1=0的直线方程是________.
变式:已知直线:,:相交于点P,则P到直线l:的距离为( )
A. B. C. D.
例5:已知,两点到直线l:的距离相等,则( )
A.或 B.或4 C.2或4 D.或
变式:已知,两点到直线的距离相等,则实数a的值可能等于( )
A. B.1 C.或2 D.
例6:若两平行直线和之间的距离为,则c的值是_____.
变式:两条平行直线2x-y+3=0和ax-3y+4=0间的距离为d,则a,d分别为( )
A.a=6,d= B.a=-6,d= C.a=-6,d= D.a=6,d=
例7:已知直线与,其中k、.若直线,则与间距离的最小值是___________.
变式:点到直线的距离的最小值为( )
A.4 B. C. D.
考点三 直线相关的对称问题
例1:点P(2,7)关于直线x+y+1=0的对称点的坐标为________.
变式1:点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
变式2:直线l:4x+3y-2=0关于点A(1,1)对称的直线方程为( )
A.4x+3y-4=0 B.4x+3y-12=0 C.4x-3y-4=0 D.4x-3y-12=0
例2:直线x-2y-3=0关于x轴对称的直线方程为________.
变式:与直线关于轴对称的直线的方程为( )
A. B. C. D.
例3:直线2x-y+3=0关于直线x-y+2=0对称的直线方程是________________.
变式:两直线方程为l1:3x-2y-6=0,l2:x-y-2=0,则l1关于l2对称的直线方程为( )
A.3x-2y-4=0 B.2x+3y-6=0 C.2x-3y-4=0 D.3x-2y-6=0
例4:已知光线从点A(6,1)射出,到x轴上的点B后,被x轴反射到y轴上的点C,再被y轴反射,这时反射光线恰好经过点D(4,4),则CD所在直线的方程为________.
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第26讲 两条直线的位置关系
【考纲要求】
1.两条相交直线的交点:掌握求两条相交直线的交点坐标的方法。
2.两条直线平行的条件:理解两条直线平行的条件;掌握两条直线平行的 判定方法。
3.两条直线垂直的条件:理解两条直线垂直的条件;掌握两条直线垂直的 判定方法。
4.点到直线的距离公式:了解点到直线的距离公式。
一、两条直线平行与垂直的判断
1.两条直线平行
对于两条不重合的直线,,其斜率分别为,,有.
对两直线平行与斜率的关系要注意以下几点:
(1)成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②与不重合.
(2)当两条直线不重合且斜率都不存在时,与的倾斜角都是,则.
(3)两条不重合直线平行的判定的一般结论是:或,斜率都不存在.
2.两条直线垂直
如果两条直线都有斜率,且它们互相垂直,那么它们的斜率之积等于;反之,如果它们的斜率之积等于,那么它们互相垂直,即.
对两直线垂直与斜率的关系要注意以下几点:
(1)成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②且.
(2)两条直线中,一条直线的斜率不存在,同时另一条直线的斜率等于零,则两条直线垂直.
(3)判定两条直线垂直的一般结论为:
或一条直线的斜率不存在,同时另一条直线的斜率等于零.
3.另有结论:设 ,则
(1); (2) ;
(3) 与 重合; (4) 与 相交.
二、直线的交点与直线的方程组成的方程组的解的关系
直线:()和:()的公共点的坐标与方程组的解一一对应.
与相交方程组有唯一解,交点坐标就是方程组的解;
与平行方程组无解;
与重合方程组有无数个解.
三、距离公式
1.点到直线的距离公式
平面上任意一点到直线:的距离.
2.两条平行线间的距离
一般地,两条平行直线:()和:()间的距离.
四、常用结论
1.直线系方程
(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+n=0(n∈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.
2.五种常用对称关系
(1)点(x,y)关于原点(0,0)的对称点为(-x,-y).
(2)点(x,y)关于x轴的对称点为(x,-y),关于y轴的对称点为(-x,y).
(3)点(x,y)关于直线y=x的对称点为(y,x),关于直线y=-x的对称点为(-y,-x).
(4)点(x,y)关于直线x=a的对称点为(2a-x,y),关于直线y=b的对称点为(x,2b-y).
(5)点(x,y)关于点(a,b)的对称点为(2a-x,2b-y).
考点一 两条直线的位置关系
例1:直线与直线的位置关系是( )
A.平行 B.相交 C.重合 D.异面
【答案】A
【解析】直线方程化为,直线斜率为2,纵截距为,
直线方程化为,直线斜率为2,纵截距为,
两直线斜率相等,纵截距不相等,两直线平行.
变式:已知直线:与:,则这两条直线的位置关系是()
A.重合 B.平行 C.垂直 D.不能确定
【答案】C
【解析】因为直线:的斜率为:,直线:的斜率为 ,
所以,所以这两条直线的位置关系是垂直。
例2:过点且平行于的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为直线的斜率为,所以所求直线的斜率也为,
由点斜式可得所求直线方程为,即.
变式:过点与直线平行的直线方程为: .
【答案】
【解析】设所求直线的方程是, 因为点在直线上,
所以,解得,即所求直线方程是.
例3:与直线垂直且过点的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】已知直线l的斜率为2,则所求直线方程的斜率为,设直线方程为,因为直线过点,所以,则直线方程为,整理得.
变式:已知直线l经过点,且与直线垂直,则直线l的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】直线的斜率为,直线与之垂直,则,
又过点,所以直线方程为,即.
例4:直线与直线的位置关系是( )
A.平行 B.垂直 C.相交但不垂直 D.不能确定
【答案】C
【解析】因为直线与直线的斜率分别为和,显然且,因此两直线既不平行也不垂直;因此两直线相交但不垂直.
变式:直线与直线的位置关系是( )
A.相交 B.重合 C.平行 D.垂直
【答案】C
【解析】 直线与直线,满足,
故直线与直线平行.
例5:已知直线,若,则实数的值为( )
A.-3 B.-3或0 C.2或-1 D.0或-1
【答案】B
【解析】由知:解得:或。
变式:若直线:与直线:垂直,则实数的值为( )
A.-1 B.0 C.1 D.
【答案】B
【解析】因直线:与直线:垂直,则有,解得.
例6:已知直线的方程为,直线的方程为,若,则( )
A.或 B. C. D.
【答案】B
【解析】由,得,化为:,解得或.
经过验证时,两条直线重合,舍去..
变式:直线与直线平行,那么的值是( )
A. B. C.或 D.或
【答案】B
【解析】因为直线与直线平行,
所以,解得:.
例7:“”是“直线与直线平行”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
【答案】C
【解析】当两直线平行,∴,解得或,
当,两直线重合,舍去;当时,两直线平行.
所以“”是“直线与直线平行”的充要条件.
变式:“m=3”是“直线l1:2(m+1)x+(m-3)y+7-5m=0与直线l2:(m-3)x+2y-5=0垂直”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
【答案】A
【解析】由l1⊥l2,得2(m+1)(m-3)+2(m-3)=0,
∴m=3或m=-2, ∴“m=3”是“l1⊥l2”的充分不必要条件.
例8:已知三条边所在的直线方程分别为,,,则边上的高所在直线方程为: .
【答案】
【解析】由,解得点坐标为.因为直线的斜率为,所以边上的高所在直线的斜率为,所以边上的高所在直线的方程为,即.
变式:经过两直线和的交点,且与直线垂直的直线方程为________.
【答案】
【解析】联立解得,又直线的斜率为,故经过两直线和的交点,且与直线垂直的直线方程为,即
故答案为:
例9:已知直线:与直线:.
(1)若直线与直线平行求a的值;
(2)若直线与直线垂直求a的值.
【解析】(1)因为直线:与直线:平行,所以,解得:.
(2)直线:与直线:垂直,即,得:.
变式:已知直线.
(1)若直线与直线垂直,且过点,求直线的方程;
(2)若直线与直线平行,且过点,求直线的方程.
【解析】(1)由直线,可得,因为直线与直线垂直,所以,可得,又因为直线过点,可直线的方程为,即,所以直线的方程为;
(2)因为直线与直线平行,所以直线的斜率为,又直线过点,所以直线的方程为,可化为,与直线重合,所以直线不存在.
考点二 与距离有关的问题
例1:点到直线的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点到直线的距离为.
变式:点 到直线的距离是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】点 到直线的距离为:
例2:已知直线,直线,则与之间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】直线的方程可化为,则与之间的距离.
变式:两直线:与:间的距离为______.
【答案】1
【解析】因为直线:与:平行,
由两平行线间的距离公式可得:.
例3:点到直线的距离大于5,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为点到直线的距离大于5,所以,解得:或,所以实数的取值范围为.
变式:已知点到直线的距离不大于,求实数的取值范围.
【答案】
【解析】点到直线的距离,
,所以的取值范围是.
例4:过直线3x-y+5=0与2x-y+6=0的交点,且垂直于直线x-2y+1=0的直线方程是________.
【答案】2x+y-10=0
【解析】由解得直线x-2y+1=0的斜率为,
故过点(1,8)且垂直于直线x-2y+1=0的直线方程为y-8=-2(x-1),即2x+y-10=0.
变式:已知直线:,:相交于点P,则P到直线l:的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意,联立可得,故
则P到直线l:的距离:.
例5:已知,两点到直线l:的距离相等,则( )
A.或 B.或4 C.2或4 D.或
【答案】A
【解析】由题意得,解得或.
变式:已知,两点到直线的距离相等,则实数a的值可能等于( )
A. B.1 C.或2 D.
【答案】C
【解析】由A、B两点到直线l距离相等得,解得或.
例6:若两平行直线和之间的距离为,则c的值是_____.
【答案】2或
【解析】由两直线平行知,,解得,
即直线可化为,
又两平行线之间的距离为,所以,解得c=2或-6.
变式:两条平行直线2x-y+3=0和ax-3y+4=0间的距离为d,则a,d分别为( )
A.a=6,d= B.a=-6,d= C.a=-6,d= D.a=6,d=
【答案】D
【解析】依题意知直线2x-y+3=0与直线ax-3y+4=0平行,
得2×(-3)-(-1)×a=0,解得a=6,所以两直线分别为2x-y+3=0和6x-3y+4=0,
即6x-3y+9=0和6x-3y+4=0,所以两直线间的距离d==.
例7:已知直线与,其中k、.若直线,则与间距离的最小值是___________.
【答案】
【解析】因为与,且,所以,得,
所以直线,即,所以与间距离为,所以当时,取得最小值.
变式:点到直线的距离的最小值为( )
A.4 B. C. D.
【答案】C
【解析】点到直线的距离为:,
所以当,即时,取得最小值为.
考点三 直线相关的对称问题
例1:点P(2,7)关于直线x+y+1=0的对称点的坐标为________.
【答案】(-8,-3)
【解析】设点P(2,7)关于直线x+y+1=0的对称点为A(a,b),
由对称性知,直线x+y+1=0与线段PA垂直,所以kPA==1,
所以a-b=-5,又线段PA的中点在直线x+y+1=0上,
即++1=0, 所以a+b=-11,由得
所以点P(2,7)关于直线x+y+1=0的对称点的坐标为(-8,-3).
变式1:点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设点关于直线的对称点的坐标为,
则,解得.所以点的坐标为.
变式2:直线l:4x+3y-2=0关于点A(1,1)对称的直线方程为( )
A.4x+3y-4=0 B.4x+3y-12=0 C.4x-3y-4=0 D.4x-3y-12=0
【答案】B
【解析】在对称直线上任取一点P(x,y),
则点P关于点A对称的点P′(x′,y′)必在直线l上.
由得P′(2-x,2-y),
∴4(2-x)+3(2-y)-2=0,即4x+3y-12=0.
例2:直线x-2y-3=0关于x轴对称的直线方程为________.
【答案】 x+2y-3=0
【解析】直线x-2y-3=0的斜率为k=且与x轴交于点(3,0),
故所求直线的斜率为-,且过点(3,0),其方程为y=-(x-3),即 x+2y-3=0.
变式:与直线关于轴对称的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】直线关于轴对称的直线为:,即.
例3:直线2x-y+3=0关于直线x-y+2=0对称的直线方程是________________.
【答案】 x-2y+3=0
【解析】设所求直线上任意一点P(x,y),点P关于x-y+2=0对称点为P′(x0,y0)
则得
∵点P′(x0,y0)在线2x-y+3=0上,∴2(y-2)-(x+2)+3=0,即x-2y+3=0.
变式:两直线方程为l1:3x-2y-6=0,l2:x-y-2=0,则l1关于l2对称的直线方程为( )
A.3x-2y-4=0 B.2x+3y-6=0 C.2x-3y-4=0 D.3x-2y-6=0
【答案】C
【解析】设所求直线上任一点M(x,y),M关于直线x-y-2=0的对称点为M′(x1,y1),
则解得(*)
∵点M′在直线3x-2y-6=0上, ∴将(*)式代入,得3(y+2)-2(x-2)-6=0,
化简得2x-3y-4=0,即为l1关于l2对称的直线方程.
例4:已知光线从点A(6,1)射出,到x轴上的点B后,被x轴反射到y轴上的点C,再被y轴反射,这时反射光线恰好经过点D(4,4),则CD所在直线的方程为________.
【答案】x-2y+4=0
【解析】如图,由题意知点B在原点O的右侧,直线BC一定过点A(6,1)关于x轴的对称点(6,-1),且一定过点D(4,4)关于y轴的对称点(-4,4),所以BC所在直线的方程为y-4=(x+4),即x+2y-4=0,
令x=0,则y=2,所以C点坐标为(0,2),
所以CD所在直线的方程为y=x+2,即x-2y+4=0.
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