内容正文:
专题1.4 两条直线的平行与垂直
教学目标
1. 记住两条直线平行与垂直的条件.
2. 能根据斜率判定两条直线平行或垂直.
3. 能利用两直线平行或垂直的条件解决有关问题.
教学重难点
1.重点
(1) 掌握两条直线平行与垂直的判定方法;
(2) 能根据斜率判定两条直线平行或垂直.
2.难点
(1)利用直线方程的一般式判断两直线的位置关系;
(2)理解两直线平行或垂直的判定方法.
知识点01 两条直线平行(重点)
1. 两条不重合直线l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),若l1 ∥l2,则k1=k2;反之,若k1=k2,则l1 ∥l2,如图所示.
2. 如果不重合的两直线l1,l2的斜率都不存在,那么它们的倾斜角都是90°,从而它们互相平行.
【知识剖析】
探究两条直线平行与斜率的关系
l1 ∥l2⇔k1=k2成立的前提条件有两个:①两条直线的斜率都存在;②这两条直线不重合.
【即学即练】
1.(24-25高一上·甘肃武威·阶段练习)在同一平面直角坐标系中,直线与的位置关系是( )
A.平行 B.相交 C.重合 D.垂直
【答案】A
【分析】由两直线的位置关系进行判断.
【解析】两直线的斜率都是2,但在轴上的截距分别为:3,-5,
故两直线平行,
故选:A
2.判断下列直线是否平行,并说明理由.
(1)l1:y=2x+k,l2:y=2x+;
(2)l1:x+5=0,l2:x-4=0.
【解析】 (1)由方程可知两直线的斜率k1=k2=2,在y轴上的截距b1=k,b2=,所以当k≠时,两直线平行;当k=时,两直线重合.
(2)由方程可知直线l1与l2的斜率都不存在,且不重合.故l1∥l2.
主编点评 对于l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2,l1∥l2⇔k1=k2,b1≠b2.
知识点02 两条直线垂直(重点)
1. 设直线l1:y=k1x+b1,直线l2:y=k2x+b2. 若l1⊥l2,则k1·k2=-1;反之,若k1·k2=-1,则l1⊥l2 .
2. 对于直线l1:x=a,直线l2:y=b,由于l1⊥x轴,l2⊥y轴,所以l1⊥l2.
3. 若两条直线中的一条斜率不存在,同时另一条斜率等于零,则两直线垂直.
4. 已知两条直线l1:Ax+By+C=0和l2:Bx-Ay+C2=0,它们的法向量分别是(A,B)和(B,-A),法向量互相垂直则两条直线互相垂直.
【知识剖析】
两条直线垂直的判定可简述为:
l1⊥l2⇔k1·k2=-1或一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0.
【即学即练】
1.两直线的斜率分别是方程x2+2025x-1=0的两个根,则这两条直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交但不垂直 C.平行 D.重合
【答案】A
【解析】设两直线的斜率分别为k1,k2,
因为k1,k2是方程程x2+2025x-1=0的两个根,
利用根与系数的关系得k1k2=-1,
所以两直线的位置关系是垂直.
2.(24-25高二上·河南开封·期中)直线和直线的位置关系为( )
A.垂直 B.平行
C.重合 D.相交但不垂直
【答案】A
【分析】由两直线的斜率关系即可判断.
【解析】直线和直线的斜率分别为,
因为,所以.
故选:A.
3.(24-25高二上·天津河北·期末)已知直线经过,两点,且直线,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先求出直线的斜率,再结合直线垂直的性质,即可求解.
【解析】设直线的倾斜角为,
因为直线的斜率,由,得,
所以,即,又,则,
所以直线的倾斜角为.
故选:B.
知识点03 平行、垂直的直线系方程(拓展)
1.平行的直线系方程
(1)斜率为的直线系方程为为常数,为参数.
(2)与定直线平行的直线系方程为
, 为参数,).
(3)过点,且平行于直线 的直线系方程是
.
2.垂直直线系方程
(1)与直线垂直的直线系方程为(为参数).
(2)与定直线垂直的直线系方程为
( 为参数).
(3)过点 ,且垂直于直线的直线系方程是
.
【即学即练】
1.求直线l的方程:
(1)过点P(2,-1)且与直线3x-2y-6=0平行;
(2)过点P(1,-1)且与直线2x+3y+1=0垂直.
【解析】(1)因已知直线与所求直线平行,故所求直线可设为3x-2y+m=0,由点P(2,-1) 在直线上解得m=-8,故所求直线方程为3x-2y-8=0.
(2)因已知直线与所求直线垂直,故所求直线可设为3x-2y+m=0,由点P(1,-1)在直线上解得C=-5,故所求直线方程为3x-2y-5=0.
知识点04 利用方程的一般式判断两直线位置关系(拓展)
1.两条直线平行或重合的判定
一般地,设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.
(1)当B1≠0,B2≠0时,k1=-,b1=-;k2=-,b2=-;因为l1∥l2,所以-=-,且-≠-,即A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0.
(2)当B1=0,B2=0时,x1=-,x2=-;因为l1∥l2,所以-≠-,即A1C2-A2C1≠0.
综上所述,l1∥l2⇔A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(3)仿两直线平行可推导出:l1与l2重合⇔A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1=0,A1C2-A2C1=0.
2.两条直线垂直的判定
仿两直线平行的推导方法可得:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
3.两条直线相交的判定
设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,若l1与l2相交,则l1与l2不平行且不重合,而l1∥l2或l1与l2重合⇔A1B2-A2B1=0,故有:l1与l2相交⇔A1B2-A2B1≠0.
4利用系数比判断两直线的位置关系
设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A2B2C2≠0).则有:
(1)l1∥l2⇔=≠;
(2)l1与l2重合⇔==;
(3)l1⊥l2⇔×=-1;
(4)l1与l2相交⇔≠.
【即学即练】
1.(23-24高二下·山东济南·期末)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交且不垂直 C.平行 D.平行或重合
【答案】A
【解析】利用系数进行判断,因为,所以直线与直线垂直.
2.(24-25高二上·云南·期中)已知,为两条不重合的直线,则下列说法中错误的为( )
A.若,的斜率相等,则,平行
B.若,则,的倾斜角相等
C.若,的斜率乘积等于,则,垂直
D.若,则,的斜率乘积等于
【答案】D
【分析】由两直线斜率相等可得平行,选项A正确;由两直线平行可得倾斜角相等,选项B正确;由两直线斜率之积等于可得两直线垂直,选项C正确;当两直线垂直时,其中一条直线斜率可能不存在,选项D错误.
【解析】根据两直线的位置关系可知若,斜率相等且不重合,则,平行,A正确.
由,可得,的倾斜角相等,B正确.
由,的斜率乘积等于,可得,垂直,C正确.
当与轴平行,与轴平行时,,但直线的斜率不存在,D错误.
故选:D.
题型01 两条直线平行的判定
【典例1】(23-24高二上·北京·期中)若与为两条不重合的直线,它们的倾斜角分别为,,斜率分别为,,则下列命题
①若,则斜率; ②若斜率,则;
③若,则倾斜角;④若倾斜角,则,
其中正确命题的个数是( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】根据两条直线平行的判定方法与结论即可判断.
【解析】由于与为两条不重合的直线且斜率分别为,,所以,故①②正确;
由于与为两条不重合的直线且倾斜角分别为,,所以,故③④正确,
所以正确的命题个数是4.
故选:D.
【典例2】(24-25高二上·浙江绍兴·期末)下列直线中,与直线平行的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据两直线的位置关系的判定方法,逐项判定,即可求解.
【解析】对于A中,可得,根据两直线的位置关系,可得两直线相交,不符合题意;
对于B中,可得,根据两直线的位置关系,可得两直线平行,符合题意;
对于C中,可得,根据两直线的位置关系,可得两直线相交,不符合题意;
对于D中,可得,根据两直线的位置关系,可得两直线相交,不符合题意;
故选:B.
判断两条直线平行的方法:
(1)斜率法:已知l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),则l1 ∥l2.
(2)系数法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,l1∥l2⇔A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(3)系数比法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A2B2C2≠0).则有l1∥l2⇔=≠.
特别地,当两直线斜率都不存在时,两直线要么平行,要么重合.
【变式1】(24-25高二上·浙江金华·阶段练习)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.平行 C.相交 D.重合
【答案】B
【解析】两直线方程系数比间具有如下关系:,所以这两直线平行.
故选:B
【变式2】(24-25高一上·全国·假期作业)下列各对直线互相平行的是( )
A.直线经过点,直线经过点
B.直线经过点,直线经过点
C.直线经过点,直线经过点
D.直线经过点,直线经过点
【答案】A
【分析】根据斜率公式求出各直线的斜率,判断直线的斜率是否相等或不存在,进而可得出结论.
【解析】对于A,因为,所以,故A对;
对于B,因为,所以直线不平行,故B错;
对于C,由直线经过点,,直线经过点,,
得直线的斜率都不存在,且两直线重合,故C错;
对于D,因为直线经过点,,所以直线直线的斜率不存在,
而,所以直线不平行,故D错.
故选:A.
【变式3】(24-25高二·江西·课后作业)满足下列条件的直线与,其中的是( )
①的斜率为2,过点,;
②经过点,,平行于轴,但不经过点;
③经过点,,经过点,.
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
【答案】B
【分析】从斜率是否相等以及直线是否重合两个角度逐项分析即可.
【解析】根据两点间的斜率公式知①中的斜率为2,但是不能保证,有可能两条直线重合;
②③中的两条直线斜率相等但不重合,可以保证.
故选:B.
题型02 两条直线垂直的判定
【典例】判断所给直线的位置关系:
(1)3x-y+m=0与6x-2y+5=0;
(2)2x-3y+2=0与3x+2y-1=0.
【解析】(1)解法一: 将3x-y+m=0与6x-2y+5=0化为斜截式得y=3x+m与y=3x+,
由方程可知,两直线的斜率k1=k2=3,b1=m,b2=,
所以当m≠时,两直线平行;当m=时,两直线重合.
解法二:显然=,则当m≠时,两直线平行;当m=时,两直线重合.
(2)解法一:直线2x-3y+2=0的斜率k1=,直线3x+2y-1=0的斜率k2=-,所以k1k2=×=-1,所以两直线垂直.
解法二:因为2×3+(-3)×2=0,所以两直线垂直.
判断两条直线垂直的方法:
(1)斜率法:已知l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),则l1∥l2;
(2)系数法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,l1l2⇔A1A2+B1B2=0.
【变式1】(24-25高二上·湖南邵阳·阶段练习)若直线的倾斜角为45°,直线经过点P(-2,-1),Q(3,-6),则直线与的位置关系是( )
A.垂直 B.平行 C.重合 D.平行或重合
【答案】A
【分析】由倾斜角可得直线的斜率,由斜率公式可得直线的斜率,可判断垂直关系.
【解析】由题可知直线的斜率为,直线的斜率为,所以直线与垂直
故选:A.
【变式2】(23-24高二下·山东济南·期末)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交且不垂直 C.平行 D.平行或重合
【答案】A
【分析】分和讨论,其中时,写出两直线斜率,计算其乘积即可判断.
【解析】当时,直线,直线,此时两直线垂直,
当时,直线的斜率,直线的斜率,
因为,则两直线垂直,
综上两直线位置关系是垂直,
故选:A.
【变式3】(24-25高二下·上海杨浦·期中)下列各组直线中,互相垂直的一组是( )
A.与 B.与
C.与 D.与
【答案】D
【分析】分别求出两直线的斜率,根据斜率之积为两直线垂直,即可判断.
【解析】对于A:直线的斜率为,直线的斜率为,
故两直线平行,故A错误;
对于B:直线的斜率为,直线的斜率为,
斜率之积不为,即两直线不垂直,故B错误;
对于C:直线的斜率为,直线的斜率为,
斜率之积不为,即两直线不垂直,故C错误;
对于D:直线的斜率为,直线的斜率为,
斜率之积为,即两直线垂直,故D正确;
故选:D.
题型03 根据两直线位置关系求参——斜率法
【典例】 已知直线l1经过点A(3,a),B(a-1,2),直线l2经过点C(1,2),D(-2,a+2).
(1)若l1∥l2,求a的值;
(2)若l1⊥l2,求a的值.
【解析】直线l2的斜率k2==-.
(1)若l1∥l2,则k1=k2,又直线l1的斜率k1==,
∴=-,解得a=1或a=6.
经检验,当a=1或a=6时,l1∥l2.
(2)若l1⊥l2.
①当k2=0时,a=0,k1=-,不符合题意.
②当k2≠0时,l1的斜率存在,此时k1=.
由k1k2=-1,可得a=3或a=-4.
∴当a=3或a=-4时,l1⊥l2.
【易错警示】写解答题的步骤时要注意过程的严谨性,如本例要注意先求出直线l2的斜率,在解决第(2)小题时,要讨论k2=0和k2≠0两种情况,最后还需将讨论的结果综合在一起.
(1)已知l1∥l2求参数时,应首先考虑斜率是否存在.若存在,则k1=k2,还应排除两条直线重合的情况;若有一条直线斜率不存在,则两条直线斜率都不存在.
(2)由l1⊥l2求参数时,既要考虑是否有一直线的斜率存在,又要考虑是否有一直线的斜率为0.
【变式1】(2025·陕西西安·二模)已知点,,且直线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】借助垂直直线斜率的关系计算即可得.
【解析】由题意可得,解得.
故选:A.
【变式2】已知直线l1过点A(1,1),B(3,a),直线l2过点M(2,2),N(3+a,4).
(1)若l1∥l2,求a的值;(2)若l1⊥l2,求a的值.
【解析】kl1=kAB==.
(1)若l1∥l2,则3+a≠2,且kl2=kMN===,
即a≠-1且a2=5,∴a=±.
(2)当a+3=2,即a=-1时,l2无斜率,此时kl1=-1,∴l1与l2不垂直;
当a+3≠2,即a≠-1时,kl2=,由l1⊥l2,得kl1·kl2=·=-1,即a=0.
题型04 根据两直线位置关系求参——系数法
【典例】已知两直线l1:x+my+6=0,l2:(m-2)x+3y+2m=0,
求当m为何值时,直线l1与l2:
(1)相交;(2)平行;(3)重合;(4)垂直.
【分析】可利用系数比求解,此时需分类讨论;也可利用各位置关系的等价条件求解.
【解析】由题意得方程组
(1)解法一:当m=0时,直线l1:x+6=0,l2:-2x+3y=0,
∴l1,l2相交;
当m=2时,直线l1:x+2y+6=0,l2:3y+4=0,∴l1,l2也相交;
当m≠0且m≠2时,=,=,=.
若=,则m=-1或m=3;若=,则m=3.
∴当m≠-1且m≠3时,方程组有唯一解,l1,l2相交.
解法二:∵两条直线相交的条件为A1B2-A2B1≠0,
∴3-m(m-2)≠0,解得m≠3且m≠-1.
(2)当m=-1时,方程组无解,l1,l2平行.
(3)当m=3时,方程组有无数解,l1,l2重合.
(4)解法一:当m-2+3m=0,即m=时,l1与l2垂直.
解法二:∵两直线垂直的条件为A1A2+B1B2=0,
∴(m-2)+3m=0,解得m=.
利用直线的位置关系求参数的值
(1)利用斜率求解时,要注意根据斜率存在与否分类讨论.
(2)利用系数求解时,有两种具体策略:一种是利用系数比构造方程或不等式求解,但此时要注意对分母是否为0进行讨论;另一种是利用各种位置关系与方程系数有关的等价关系式进行求解,此时不需分类讨论,前一种策略对应的条件容易记忆,后一种策略对应的条件较难记忆.
【变式1】(24-25高二下·山西·期中)若直线与直线垂直,则( )
A. B. C.1 D.2
【答案】C
【分析】利用两条直线互相垂直列式求解.
【解析】由直线与直线垂直,得,所以.
故选:C
【变式2】(2025·陕西西安·二模)已知点,,且直线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】借助垂直直线斜率的关系计算即可得.
【解析】由题意可得,解得.
故选:A.
【变式3】(2024·河南新乡·三模)已知直线,则“”是“”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
【分析】利用充分条件、必要条件的定义,结合两直线平行判断即得.
【解析】当时,直线,则,
当时,,解得,
所以“”是“”的充要条件.
故选:C
题型05 求与已知直线平行的直线
【典例】(2025·山东·二模)已知直线与直线平行,且在轴上的截距是,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【分析】依题意设直线的方程为,代入求出参数的值,即可得解.
【解析】因为直线平行于直线,所以直线可设为,
因为在轴上的截距是,则过点,代入直线方程得,
解得,所以直线的方程是.
故选:C.
根据直线平行求直线方程的方法
(1)根据两直线平行,可先确定出待求直线的斜率,再根据待求直线上点的坐标或其他条件求解直线方程.
(2)根据平行直线系方程,设出待求直线的方程,再利用待定系数法求解.
【变式1】(24-25高二上·广东江门·期末)过点与平行的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据直线与平行设出直线方程,根据过点即可求解.
【解析】设直线方程为,因为直线过点,
所以,所以直线方程为.
故选C.
【变式2】(24-25高二上·江苏扬州·阶段练习)已知直线过点且与直线平行,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【分析】根据直线平行,令直线为,再由所过的点求参数,即可得方程.
【解析】令直线为,且过点,
所以,即,故直线的方程为.
故选:C.
【变式3】(24-25高二上·辽宁·阶段练习)已知点,,则经过线段AB的中点,且与直线平行的直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【分析】求出线段AB中点的坐标,根据直线间的平行关系设所求直线方程,代入所过点坐标求得参数,即得答案.
【解析】由点,,得线段AB中点的坐标为,
故过点且与直线平行的直线的方程可设为,
代入点,可得,故所求直线方程为,
故选:B.
题型06 求与已知直线垂直的直线
【典例】已知直线l的方程为3x+4y-12=0,求满足下列条件的直线m的方程.
(1)m与l平行, 且过点(-1,3) ;
(2) m与l垂直, 且m与两轴围成的三角形面积为4.
【解析】 (1)解法一:直线l的斜率为,
又,所以,
所以直线m的方程为,即3x+4y-9=0. [7]
解法二:由条件, 可设l′的方程为 3x+4y+m=0,
点(-1,3)在直线上,所以3×(-1)+4×3+m=0,解得m=-9,
∴直线m′的方程为 3x+4y-9=0.
(2) 由条件, 可设l′的方程为4x-3y+n=0,
令y=0, 得 令x=0, 得
于是三角形面积
解得.
∴直线m′的方程是
根据直线垂直求直线方程的方法
(1)根据两直线垂直,可先确定出待求直线的斜率,再根据待求直线上点的坐标或其他条件求解直线方程.
(2)根据平行直线系方程,设出待求直线的方程,再利用待定系数法求解.
【变式1】(24-25高二上·云南临沧·阶段练习)已知直线经过点,且与直线垂直,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据垂直关系设出直线的方程,代入点求出答案.
【解析】直线与直线垂直,
设直线的方程是
将代入直线中,,解得,
故直线的方程为.
故选:D.
【变式2】(2025高三·全国·专题练习)已知点A(-1,0),B(5,2),直线l经过AB的中点且与直线2x+3y+1=0垂直,则l的方程是( )
A.3x+2y-8=0 B.3x-2y-4=0
C.2x-3y-1=0 D.2x+3y-7=0
【答案】B
【解析】由题意,直线l经过AB的中点且与直线2x+3y+1=0垂直,
则直线l的斜率为,
又AB的中点为(2,1),
所以直线l的方程为y-1= (x-2),即3x-2y-4=0.
故选:B.
【变式3】(24-25高二上·广西南宁·开学考试)已知的三个顶点,,,求:
(1)边上的高所在直线的方程;
(2)的垂直平分线所在直线的方程.
【分析】(1)由斜率公式易知,由垂直关系可得直线的斜率,代入点斜式易得方程;
(2)根据可得,再由中点坐标公式可得线段的中点,可得方程.
【解析】(1)由斜率公式易知,直线的斜率.
又直线过点,代入点斜式得直线的方程为:.
(2),.又线段的中点为,
所在直线的方程为,
整理得所求的直线方程为:.
题型07利用两直线垂直或平行处理几何问题
【典例】(24-25高二上·全国·课前预习)如图所示,已知四边形的四个顶点分别为,,,,试判断四边形的形状,并给出证明.
【分析】通过计算得到,,从而判断出四边形的形状.
【解析】由已知可得边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率.
因为,,所以,.
因此四边形是平行四边形.
1.证明平面几何中的垂直或平行问题
对于平面几何中的垂直或平行问题,常构建直角坐标系,将涉及垂直或平行的直线用方程表示出来,于是便可用本节所学的直线平行或垂直的判定方法进行证明.
2.判断多边形的形状
利用直线的平行或垂直判断多边形邻边是否垂直、对边是否平行,从而确定多边形的形状.
【变式1】(24-25高二·全国·课后作业)在平面直角坐标系中,四边形的顶点按逆时针顺序依次是,,,,其中,试判断四边形的形状,并给出证明.
【分析】根据题意,结合直线斜率的坐标计算公式,分别判断直线是否平行与垂直即可.
【解析】四边形是矩形.证明如下:
边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,
所以,,所以,,
所以四边形是平行四边形.
又,
所以,所以四边形是矩形.
又,,
令,即,无解,
所以与不垂直,故四边形是矩形.
【变式2】(24-25高二·全国·课后作业)已知,,.
(1)若,,,可以构成平行四边形,求点的坐标;
(2)在(1)的条件下,判断,,,构成的平行四边形是否为菱形.
【分析】(1)分四边形、、是平行四边形三种情况讨论,分别利用对边的斜率相等求解,即可;
(2)分别验证对角线是否垂直,即对角线斜率乘积是否为,即可.
【解析】(1)由题意得,
,,设.
若四边形是平行四边形,则,,
即,解得,即.
若四边形是平行四边形,
则,,
即,解得,即.
若四边形是平行四边形,
则,,
即,解得,即.
综上,点的坐标为(-1,6)或(7,2)或(3,-2).
(2)若的坐标为(-1,6),
因为,,
所以,所以,
所以平行四边形为菱形.
若的坐标为(7,2),
因为,,
所以,所以平行四边形不是菱形.
若的坐标为(3,-2),因为,直线的斜率不存在,所以平行四边形不是菱形.
因此,平行四边形为菱形,平行四边形,不是菱形.
一、单选题
1.(24-25高二上·广东深圳·期末)直线与直线一定( )
A.平行 B.垂直 C.重合 D.相交但不垂直
【答案】D
【分析】求得两直线的斜率,根据斜率关系判断直线的位置关系.
【解析】由直线得,,
由直线得,,
因为,故两直线相交但不垂直.
故选:D.
2.(24-25高二上·贵州贵阳·阶段练习)设与是平面内不重合的直线,甲:与的斜率相等;乙:,则甲是乙的( )
A.充分条件但不是必要条件
B.必要条件但不是充分条件
C.充要条件
D.既不充分条件也不必要条件
【答案】A
【分析】根据直线位置关系与斜率的关系,结合充分条件、必要条件的定义判断即可.
【解析】因为若平面内两条不重合的直线的斜率相等,则两直线平行,所以甲是乙的充分条件;
若两直线平行,则两直线的斜率可能都不存在,即斜率可能不相等,则甲不是乙的必要条件,
所以甲是乙的充分条件但不是必要条件.
故选:A.
3.(24-25高二上·广东广州·阶段练习)已知平面直角坐标系内两点,,则过点且与直线垂直的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用两点确定直线的斜率,再利用两垂直直线间的斜率关系,可求出,最后利用点斜式方程可得解.
【解析】由题意知,,则直线的斜率,
因为直线与直线垂直,根据两直线垂直,若存在斜率,则两斜率乘积为,
所以直线的斜率,再由直线经过点,
则由点斜式方程可得直线的方程为,
即,
故选:A.
4.(24-25高二上·福建福州·期末)经过点,且与直线平行的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【分析】两直线平行,斜率相等,所以与直线Ax+By+C=0平行的直线可以设为Ax+By+=0,代入经过的点,即可求出﹒
【解析】令与直线平行的直线方程为,
由题意可得,点在直线上,所以
解得,
所以所求直线的方程为:
故选:B.
5.(24-25高二上·河南·月考)已知直线的方向向量为,直线的方向向量为,若,则( )
A. B.1 C.或1 D.0或2
【答案】C
【分析】根据直线平行可得,结合向量平行的坐标表示运算求解即可.
【解析】因为,,
若,可知,
则,解得或.
故选:C.
6.(24-25高二上·上海金山·期中)“”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
【分析】充分必要条件的判断:把两个命题分别作为条件和结论,判定由条件能否推出结论即可.
【解析】当时,,,显然,两直线平行,满足充分条件;
当与直线平行时,,则
∴或,
当时显然成立,当时,,,
整理后与重合,故舍去,
∴,满足必要条件;
∴“”是“直线与直线平行”的充要条件
故选:C
7.(2025辽宁沈阳高二上联考)已知点
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】分类讨论哪个角是直角,再用垂直关系列式求解.
【解析】若角O为直角,由点A在y轴上知点B在x轴上,故即不能组成三角形;
若角A为直角,则根据A、B纵坐标相等,得;
若角B为直角,则有所以,
得.
故.
8.(2024高三·全国·专题练习)四边形的四个顶点是,,,,则四边形为( )
A.矩形 B.菱形
C.等腰梯形 D.直角梯形
【答案】D
【分析】分别求出四边形四条边所在直线的斜率,利用对边和邻边斜率之间的关系从而确定直线的位置的关系,最后确定四边形的形状即可.
【解析】由, ,,,
,,
,与不平行,
则四边形为梯形,
又
,
四边形为直角梯形,
故选:D.
二、多选题
9.(24-25高二上·广东阳江·阶段练习)直线,则下列说法正确的是( )
A.若 ,则或 B.若 ,则
C.若,则 D.若,则
【分析】应用直线平行、垂直的判定列方程求参数,注意验证即可得答案.
【解析】已知直线,
若 ,则,求得或,
经检验或都满足条件,故A正确,B不正确.
若,则,得,故C不正确,D正确.
故选:AD.
10.(24-25高二下·四川内江·开学考试)设直线,则( )
A.直线在轴上的截距为
B.直线与直线:一定垂直
C.直线过定点
D.当点在直线的右下方时,
【答案】CD
【分析】令计算直线在轴上的截距可得选项A错误;利用两直线垂直公式可得选项B错误;直线方程变形可得选项C正确;数形结合可得选项D正确.
【解析】A.令得,,
当时,直线在轴上无截距,当时,,直线在轴上的截距为,A错误.
B.,当时,直线与直线不垂直,B错误.
C.直线可化为,
由得,,故直线过定点,C正确.
D.由点在直线的右下方得,.
由得,
∴,解得,D正确.
故选:CD.
11.(24-25高二上·河南安阳·期末)已知直线和直线,下列说法正确的是( )
A.始终过定点
B.若,则
C.若,则或2
D.当时,始终不过第三象限
【答案】ACD
【分析】根据定点判断A,根据直线垂直及重合求参判断B,结合直线的定点及斜率判断D.
【解析】过定点,故选项A正确;
当时,重合,故选项B错误;
由,得或2,故选项C正确;
当时,始终过,斜率为负,不会过第三象限,故选项D正确.
故选:ACD.
三、填空题
12.(24-25高二上·甘肃嘉峪关·阶段练习)已知直线,若且,则的值为 .
【答案】5
【解析】因为,,所以,
因为,所以,解得,
所以.
13.(24-25高二下·上海·阶段练习)已知集合},若,则 k的值为 .
【答案】或
【分析】集合中的元素都是直线上的点,可将“交集为空集”转化成“两条直线没有交点”,根据两直线间的位置关系可求得结果.
【解析】由题意,集合中,可整理成,
所以,集合表示直线上的点集,集合表示直线上的点集.
因为,所以直线与直线平行或有一个交点,
当两直线平行时,;当两直线交点为时,.
故答案为:或.
14.(2025四川成都高一上联考)将一张坐标纸折叠一次,使得点(0,2)与点(4,0)重合,点(7,3)与点(m,n)重合,则m+n=______.
【答案】
【解析】由题可知纸的折痕应是点(0,2)与点(4,0)连线的中垂线,即直线y=2x-3,它也是点(7,3)与点(m,n)连线的中垂线,于是 解得 故m+n=.
四、解答题
15.(24-25高二上·广西·开学考试)已知直线:,直线:.
(1)若,求实数的值;
(2)若,求实数的值.
【分析】(1)根据两条直线平行公式计算即可求参,再检验是否重合;
(2)根据两条直线垂直公式计算即可求参.
【解析】(1)因为 ,所以,
整理得
解得或.
当时,重合;
当时,,符合题意.
故.
(2)因为,所以
解得或.
16.(24-25高二上·上海·期中)已知平面直角坐标系中,,,,
(1)若直线与直线平行,求m的值;
(2)若直线与直线垂直,求m的值.
【分析】(1)根据可求出结果;
(2)根据可求出结果.
【解析】(1)因为直线AC与直线BD平行,所以,
所以,经检验两直线不重合,
所以
(2)因为直线AC与直线BC垂直,两直线斜率均存在,
所以,
所以,
17.(24-25高二上·江苏宿迁·期中)已知点,直线.
(1)求过点且与直线平行的直线的方程;
(2)若点在直线上,且,求点的坐标.
【分析】(1)根据题意,设所求直线的方程为,将点的坐标代入所求直线的方程,求出的值,即可得出所求直线的方程;
(2)根据题意,设点,根据,可得出,求出的值,即可得出点的坐标.
【解析】(1)设所求直线方程为,
将点的坐标代入得,所以,
所以所求直线方程为.
(2)因为点在直线上,设点,
因为,且直线的斜率为,故,解得,
所以点的坐标为.
18.(24-25高二上·广东珠海·期末)已知的三个顶点是,,.
(1)求边上的中线的直线方程;
(2)求边上的高的直线方程
(3)求AC边的垂直平分线
【分析】(1)求出中点,则可得到中线的直线方程;
(2)根据直线垂直得到高的斜率,则得到边上的高的直线方程;
(3)求出AC的中点,再根据斜率垂直则得到斜率,即可得到直线方程.
【解析】(1),,由中点坐标公式得中点为,
又,由直线方程的两点式得边上的中线的直线方程为,
整理得:.
(2),,则,所以边上的高的直线的斜率为,
又,则边上的高的直线方程为,
整理得:.
(3)因为,,则其中点坐标为,
而,则AC边的垂直平分线的斜率为1,其方程为:,
即.
19.(24-25高二上·福建福州·阶段练习)已知在中,.
(1)求点D的坐标;
(2)试判定是否为菱形?
(3)求直线AD的方程.
【分析】(1)运用直线的斜率相等构造方程组计算D坐标;
(2)运用直线斜率乘积判断,进而判断菱形;
(3)运用两点式得到直线AD方程.
【解析】(1)设,因为四边形为平行四边形,
所以
所以解得,所以
(2)因为
所以,
所以.所以为菱形.
(3)由于则直线AD方程为:,化简得到直线AD方程为:.
27 / 28
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题1.4 两条直线的平行与垂直
教学目标
1. 记住两条直线平行与垂直的条件.
2. 能根据斜率判定两条直线平行或垂直.
3. 能利用两直线平行或垂直的条件解决有关问题.
教学重难点
1.重点
(1) 掌握两条直线平行与垂直的判定方法;
(2) 能根据斜率判定两条直线平行或垂直.
2.难点
(1)利用直线方程的一般式判断两直线的位置关系;
(2)理解两直线平行或垂直的判定方法.
知识点01 两条直线平行(重点)
1. 两条不重合直线l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),若l1 ∥l2,则 ;反之,若k1=k2,则 ,如图所示.
2. 如果不重合的两直线l1,l2的斜率都不存在,那么它们的倾斜角都是 ,从而它们互相平行.
【知识剖析】
探究两条直线平行与斜率的关系
l1 ∥l2⇔k1=k2成立的前提条件有两个:①两条直线的斜率都存在;②这两条直线不重合.
【即学即练】
1.(24-25高一上·甘肃武威·阶段练习)在同一平面直角坐标系中,直线与的位置关系是( )
A.平行 B.相交 C.重合 D.垂直
2.判断下列直线是否平行,并说明理由.
(1)l1:y=2x+k,l2:y=2x+;
(2)l1:x+5=0,l2:x-4=0.
知识点02 两条直线垂直(重点)
1. 设直线l1:y=k1x+b1,直线l2:y=k2x+b2. 若l1⊥l2,则k1·k2= ;反之,若k1·k2=-1,则 .
2. 对于直线l1:x=a,直线l2:y=b,由于l1⊥ 轴,l2⊥ 轴,所以l1⊥l2.
3. 若两条直线中的一条斜率不存在,同时另一条斜率等于零,则两直线垂直.
4. 已知两条直线l1:Ax+By+C=0和l2:Bx-Ay+C2=0,它们的法向量分别是 ,法向量互相垂直则两条直线 .
【知识剖析】
两条直线垂直的判定可简述为:
l1⊥l2⇔k1·k2=-1或一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0.
【即学即练】
1.两直线的斜率分别是方程x2+2025x-1=0的两个根,则这两条直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交但不垂直 C.平行 D.重合
2.(24-25高二上·河南开封·期中)直线和直线的位置关系为( )
A.垂直 B.平行
C.重合 D.相交但不垂直
3.(24-25高二上·天津河北·期末)已知直线经过,两点,且直线,则直线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
知识点03 平行、垂直的直线系方程(拓展)
1.平行的直线系方程
(1)斜率为的直线系方程为为常数,为参数.
(2)与定直线平行的直线系方程为 , 为参数,).
(3)过点,且平行于直线 的直线系方程是
.
2.垂直直线系方程
(1)与直线垂直的直线系方程为 (为参数).
(2)与定直线垂直的直线系方程为___________( 为参数).
(3)过点 ,且垂直于直线的直线系方程是_____________
【即学即练】
1.求直线l的方程:
(1)过点P(2,-1)且与直线3x-2y-6=0平行;
(2)过点P(1,-1)且与直线2x+3y+1=0垂直.
知识点04 利用方程的一般式判断两直线位置关系(拓展)
1.两条直线平行或重合的判定
一般地,设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.
(1)当B1≠0,B2≠0时,k1=-,b1=-;k2=-,b2=-;因为l1∥l2,所以-=-,且-≠-,即A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0.
(2)当B1=0,B2=0时,x1=-,x2=-;因为l1∥l2,所以-≠-,即A1C2-A2C1≠0.
综上所述,l1∥l2⇔ .
(3)仿两直线平行可推导出:l1与l2重合⇔ .
2.两条直线垂直的判定
仿两直线平行的推导方法可得:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1⊥l2⇔ .
3.两条直线相交的判定
设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,若l1与l2相交,则l1与l2不平行且不重合,而l1∥l2或l1与l2重合⇔ ,故有:l1与l2相交⇔ .
4利用系数比判断两直线的位置关系
设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A2B2C2≠0).则有:
(1) ⇔=≠;
(2) ⇔==;
(3) ⇔×=-1;
(4) ⇔≠.
【即学即练】
1.(23-24高二下·山东济南·期末)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交且不垂直 C.平行 D.平行或重合
2.(24-25高二上·云南·期中)已知,为两条不重合的直线,则下列说法中错误的为( )
A.若,的斜率相等,则,平行
B.若,则,的倾斜角相等
C.若,的斜率乘积等于,则,垂直
D.若,则,的斜率乘积等于
题型01 两条直线平行的判定
【典例1】(23-24高二上·北京·期中)若与为两条不重合的直线,它们的倾斜角分别为,,斜率分别为,,则下列命题
①若,则斜率; ②若斜率,则;
③若,则倾斜角;④若倾斜角,则,
其中正确命题的个数是( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
【典例2】(24-25高二上·浙江绍兴·期末)下列直线中,与直线平行的是( )
A. B.
C. D.
判断两条直线平行的方法:
(1)斜率法:已知l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),则l1 ∥l2.
(2)系数法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,l1∥l2⇔A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0或A1C2-A2C1≠0.
(3)系数比法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0(A2B2C2≠0).则有l1∥l2⇔=≠.
特别地,当两直线斜率都不存在时,两直线要么平行,要么重合.
【变式1】(24-25高二上·浙江金华·阶段练习)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.平行 C.相交 D.重合
【变式2】(24-25高一上·全国·假期作业)下列各对直线互相平行的是( )
A.直线经过点,直线经过点
B.直线经过点,直线经过点
C.直线经过点,直线经过点
D.直线经过点,直线经过点
【变式3】(24-25高二·江西·课后作业)满足下列条件的直线与,其中的是( )
①的斜率为2,过点,;
②经过点,,平行于轴,但不经过点;
③经过点,,经过点,.
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
题型02 两条直线垂直的判定
【典例】判断所给直线的位置关系:
(1)3x-y+m=0与6x-2y+5=0;
(2)2x-3y+2=0与3x+2y-1=0.
判断两条直线垂直的方法:
(1)斜率法:已知l1:y=k1x+b1和l2:y=k2x+b2(b1≠b2),则l1∥l2;
(2)系数法:设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,l1l2⇔A1A2+B1B2=0.
【变式1】(24-25高二上·湖南邵阳·阶段练习)若直线的倾斜角为45°,直线经过点P(-2,-1),Q(3,-6),则直线与的位置关系是( )
A.垂直 B.平行 C.重合 D.平行或重合
【变式2】(23-24高二下·山东济南·期末)直线与直线的位置关系是( )
A.垂直 B.相交且不垂直 C.平行 D.平行或重合
【变式3】(24-25高二下·上海杨浦·期中)下列各组直线中,互相垂直的一组是( )
A.与 B.与
C.与 D.与
题型03 根据两直线位置关系求参——斜率法
【典例】 已知直线l1经过点A(3,a),B(a-1,2),直线l2经过点C(1,2),D(-2,a+2).
(1)若l1∥l2,求a的值;
(2)若l1⊥l2,求a的值.
(1)已知l1∥l2求参数时,应首先考虑斜率是否存在.若存在,则k1=k2,还应排除两条直线重合的情况;若有一条直线斜率不存在,则两条直线斜率都不存在.
(2)由l1⊥l2求参数时,既要考虑是否有一直线的斜率存在,又要考虑是否有一直线的斜率为0.
【变式1】(2025·陕西西安·二模)已知点,,且直线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
【变式2】已知直线l1过点A(1,1),B(3,a),直线l2过点M(2,2),N(3+a,4).
(1)若l1∥l2,求a的值;(2)若l1⊥l2,求a的值.
题型04 根据两直线位置关系求参——系数法
【典例】已知两直线l1:x+my+6=0,l2:(m-2)x+3y+2m=0,
求当m为何值时,直线l1与l2:
(1)相交;(2)平行;(3)重合;(4)垂直.
利用直线的位置关系求参数的值
(1)利用斜率求解时,要注意根据斜率存在与否分类讨论.
(2)利用系数求解时,有两种具体策略:一种是利用系数比构造方程或不等式求解,但此时要注意对分母是否为0进行讨论;另一种是利用各种位置关系与方程系数有关的等价关系式进行求解,此时不需分类讨论,前一种策略对应的条件容易记忆,后一种策略对应的条件较难记忆.
【变式1】(24-25高二下·山西·期中)若直线与直线垂直,则( )
A. B. C.1 D.2
【变式2】(2025·陕西西安·二模)已知点,,且直线与直线垂直,则( )
A. B. C. D.
【变式3】(2024·河南新乡·三模)已知直线,则“”是“”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
题型05 求与已知直线平行的直线
【典例】(2025·山东·二模)已知直线与直线平行,且在轴上的截距是,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
根据直线平行求直线方程的方法
(1)根据两直线平行,可先确定出待求直线的斜率,再根据待求直线上点的坐标或其他条件求解直线方程.
(2)根据平行直线系方程,设出待求直线的方程,再利用待定系数法求解.
【变式1】(24-25高二上·广东江门·期末)过点与平行的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【变式2】(24-25高二上·江苏扬州·阶段练习)已知直线过点且与直线平行,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【变式3】(24-25高二上·辽宁·阶段练习)已知点,,则经过线段AB的中点,且与直线平行的直线的方程为( )
A. B.
C. D.
题型06 求与已知直线垂直的直线
【典例】已知直线l的方程为3x+4y-12=0,求满足下列条件的直线m的方程.
(1)m与l平行, 且过点(-1,3) ;
(2) m与l垂直, 且m与两轴围成的三角形面积为4.
根据直线垂直求直线方程的方法
(1)根据两直线垂直,可先确定出待求直线的斜率,再根据待求直线上点的坐标或其他条件求解直线方程.
(2)根据平行直线系方程,设出待求直线的方程,再利用待定系数法求解.
【变式1】(24-25高二上·云南临沧·阶段练习)已知直线经过点,且与直线垂直,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【变式2】(2025高三·全国·专题练习)已知点A(-1,0),B(5,2),直线l经过AB的中点且与直线2x+3y+1=0垂直,则l的方程是( )
A.3x+2y-8=0 B.3x-2y-4=0
C.2x-3y-1=0 D.2x+3y-7=0
【变式3】(24-25高二上·广西南宁·开学考试)已知的三个顶点,,,求:
(1)边上的高所在直线的方程;
(2)的垂直平分线所在直线的方程.
题型07利用两直线垂直或平行处理几何问题
【典例】(24-25高二上·全国·课前预习)如图所示,已知四边形的四个顶点分别为,,,,试判断四边形的形状,并给出证明.
1.证明平面几何中的垂直或平行问题
对于平面几何中的垂直或平行问题,常构建直角坐标系,将涉及垂直或平行的直线用方程表示出来,于是便可用本节所学的直线平行或垂直的判定方法进行证明.
2.判断多边形的形状
利用直线的平行或垂直判断多边形邻边是否垂直、对边是否平行,从而确定多边形的形状.
【变式1】(24-25高二·全国·课后作业)在平面直角坐标系中,四边形的顶点按逆时针顺序依次是,,,,其中,试判断四边形的形状,并给出证明.
【变式2】(24-25高二·全国·课后作业)已知,,.
(1)若,,,可以构成平行四边形,求点的坐标;
(2)在(1)的条件下,判断,,,构成的平行四边形是否为菱形.
一、单选题
1.(24-25高二上·广东深圳·期末)直线与直线一定( )
A.平行 B.垂直 C.重合 D.相交但不垂直
2.(24-25高二上·贵州贵阳·阶段练习)设与是平面内不重合的直线,甲:与的斜率相等;乙:,则甲是乙的( )
A.充分条件但不是必要条件
B.必要条件但不是充分条件
C.充要条件
D.既不充分条件也不必要条件
3.(24-25高二上·广东广州·阶段练习)已知平面直角坐标系内两点,,则过点且与直线垂直的直线的方程为( )
A. B. C. D.
4.(24-25高二上·福建福州·期末)经过点,且与直线平行的直线的方程为( )
A. B.
C. D.
5.(24-25高二上·河南·月考)已知直线的方向向量为,直线的方向向量为,若,则( )
A. B.1 C.或1 D.0或2
6.(24-25高二上·上海金山·期中)“”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
7.(2025辽宁沈阳高二上联考)已知点
A. B.
C. D.
8.(2024高三·全国·专题练习)四边形的四个顶点是,,,,则四边形为( )
A.矩形 B.菱形
C.等腰梯形 D.直角梯形
二、多选题
9.(24-25高二上·广东阳江·阶段练习)直线,则下列说法正确的是( )
A.若 ,则或 B.若 ,则
C.若,则 D.若,则
10.(24-25高二下·四川内江·开学考试)设直线,则( )
A.直线在轴上的截距为
B.直线与直线:一定垂直
C.直线过定点
D.当点在直线的右下方时,
11.(24-25高二上·河南安阳·期末)已知直线和直线,下列说法正确的是( )
A.始终过定点
B.若,则
C.若,则或2
D.当时,始终不过第三象限
三、填空题
12.(24-25高二上·甘肃嘉峪关·阶段练习)已知直线,若且,则的值为 .
13.(24-25高二下·上海·阶段练习)已知集合},若,则 k的值为 .
14.(2025四川成都高一上联考)将一张坐标纸折叠一次,使得点(0,2)与点(4,0)重合,点(7,3)与点(m,n)重合,则m+n=______.
四、解答题
15.(24-25高二上·广西·开学考试)已知直线:,直线:.
(1)若,求实数的值;
(2)若,求实数的值.
16.(24-25高二上·上海·期中)已知平面直角坐标系中,,,,
(1)若直线与直线平行,求m的值;
(2)若直线与直线垂直,求m的值.
17.(24-25高二上·江苏宿迁·期中)已知点,直线.
(1)求过点且与直线平行的直线的方程;
(2)若点在直线上,且,求点的坐标.
18.(24-25高二上·广东珠海·期末)已知的三个顶点是,,.
(1)求边上的中线的直线方程;
(2)求边上的高的直线方程
(3)求AC边的垂直平分线
19.(24-25高二上·福建福州·阶段练习)已知在中,.
(1)求点D的坐标;
(2)试判定是否为菱形?
(3)求直线AD的方程.
27 / 28
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$$