内容正文:
专题2.5 点到直线的距离
教学目标
1.理解点到直线距离的概念;
2.掌握求直线上一点到直线的距离的方法,并能运用到实际问题中:
3.培养数学思维能力,提高逻辑推理能力。
教学重难点
教学重点:(1)点到直线的距离公式的推导思路;(2)点到直线的距离公式的应用
教学难点:用向量的方法推导点到直线的距离公式
知识点01 两点间的距离公式
平面上任意两点,间的距离公式为
特别地,原点与任一点的距离
【即学即练】过点,的直线的斜率为,则( )
A. B.
C. D.
知识点02 点到直线的距离公式
平面上任意一点到直线:的距离
【即学即练】点到直线的距离为
知识点03 两条平行线间的距离
一般地,两条平行直线:()和:()间的距离
【即学即练】直线与直线间的距离是( )
A. B. C. D.1
知识点04 对称问题
1、点关于点对称问题(方法:中点坐标公式)
求点关于点的对称点
由:
2、点关于直线对称问题(联立两个方程)
求点关于直线:的对称点
①设中点为利用中点坐标公式得,将代入直线:中;
②
整理得:
3、直线关于点对称问题(求关于点的对称直线,则)
方法一:在直线上找一点,求点关于点对称的点,根据,再由点斜式求解;
方法二:由,设出的直线方程,由点到两直线的距离相等求参数.
方法三:在直线任意一点,求该点关于点对称的点,则该点在直线上.
4、直线关于直线对称问题
4.1直线:()和:()相交,求关于直线的对称直线
①求出与的交点
②在上任意取一点(非点),求出关于直线的对称点
③根据,两点求出直线
4.2直线:()和:()平行,求关于直线的对称直线
①
②在直线上任取一点,求点关于直线的对称点,利用点斜式求直线.
【即学即练】点关于直线的对称点坐标是 .
题型01 求直线交点坐标
【典例1】判断下列各对直线的位置关系,如果相交,求出交点的坐标.
(1);
(2).
【变式1】直线与直线互相垂直,则这两条直线的交点坐标为( )
A. B.
C. D.
【变式2】直线与直线的交点坐标为
【变式3】(1)求直线与的交点的坐标;
(2)求两条直线与间的距离.
【变式4】回答下面两题
(1)求直线:,:的交点坐标;
(2)求点到直线:的距离;
题型02 由方程组解的个数判断直线的位置关系
【典例1】判断下列各对直线是否平行:
(1);
(2);
(3);
(4).
【变式1】分别判断下列两条直线的位置关系.如果相交,求出它们的交点坐标.
(1),;
(2),.
【变式2】判断下列各组中直线的位置关系,若相交,求出交点的坐标:
(1),;
(2),;
(3),.
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.
题型03 由直线交点的个数求参数
【典例1】已知直线与直线.
(1)当为何值时,与相交;
(2)当为何值时,与平行,并求与的距离;.
【变式1】已知直线与直线.
(1)当m为何值时,与相交;
(2)当m为何值时,与平行,并求与的距离;
(3)当m为何值时,与垂直.
题型04 由直线的交点坐标求参数
【典例1】若直线经过两直线和的交点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【变式1】两条直线和的交点在第二象限,则m的取值范围是( )
A.(,) B.(,0)
C.(0,) D.()
【变式2】直线与的交点坐标为,则 , .
【变式3】已知直线和的交点在第四象限,则的取值范围为 .
【变式4】已知直线经过两直线和的交点,则的值等于 .
题型05 三线围成三角形问题
【典例1】已知三条直线,,不能构成三角形,则实数m的取值集合为 .
【变式1】已知三条直线,,不能围成三角形,则实数的取值集合为( )
A. B.
C. D.
【变式2】已知直线和与x轴围成的三角形是等腰三角形,则k的取值不可能为( )
A. B. C. D.
【变式3】若三条直线与能围成一个直角三角形,则 .
【变式4】已知三条直线、、不能围成一个三角形,则实数的值为 .
题型06 直线交点系方程及其应用
【典例1】已知直线l经过直线2x+y-5=0与x-2y=0的交点P,且斜率为2.
(1)求直线l的方程;
(2)求点到直线l的距离.
【变式1】已知直线恒过定点P,则点P关于直线的对称点的坐标是 .
【变式2】已知直线,直线过与的交点且过点,求的方程.
【变式3】求经过直线和直线的交点C,并且满足下列条件的直线方程.
(1)与直线平行;
(2)到原点的距离等于1.
题型07 求两点间的距离公式
【典例1】求下列两点间的距离:
(1),;
(2),;
(3),.
【变式1】已知与两点间的距离为4,则( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【变式2】过点的直线的斜率为 ,则( )
A.10 B. C. D.180
题型08 距离公式的应用
【典例1】函数的最大值为 .
【变式1】已知点在直线上,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【变式2】已知点为直线上的动点,则的最小值为( )
A.5 B.6 C. D.
【变式3】函数的最小值为 .
【变式4】已知,则的最小值 .
题型09 求点到直线的距离
【典例1】点到直线的最大距离为( )
A. B. C.4 D.6
【变式1】已知点,直线,则点到直线的距离为( )
A.3 B.2 C.1 D.
【变式2】平面直角坐标系中,点到直线的距离为 .
【变式3】点到直线的距离为 .
【变式4】点到直线的距离的最大值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
题型10 已知点到直线的距离求参数
【典例1】垂直于直线且与点的距离是的直线l的方程是 .
【变式1】若点,到直线的距离相等,则( )
A.4 B. C.4或 D.或
【变式2】若点到直线l:的距离为,则( )
A.5 B. C.5或 D.或15
【变式3】已知点在直线上,若的最小值为4,则 .
【变式4】已知点到直线的距离比为,则 .
题型11 求点关于直线的对称点
【典例1】点关于直线的对称点坐标为 .
【变式1】点关于直线的对称点为( )
A. B. C. D.
【变式2】点关于直线的对称点坐标为( )
A. B. C. D.
【变式3】点关于直线的对称点的坐标是( )
A. B.
C. D.
【变式4】点关于直线对称的点的坐标为 .
求点关于直线:的对称点
①设中点为利用中点坐标公式得,将代入直线:中;
②
整理得:
题型12求到两点距离相等的直线方程
【典例1】已知点,直线过点,
(1)若A到直线距离为2,求直线的方程;
(2)若A、B到直线距离相等,求直线的方程.
【变式1】若点,到直线的距离相等,则( )
A.1 B. C.1或 D.或2
【变式2】点,到直线的距离相等,则 .
【变式3】已知直线经过点,且点到直线的距离相等,则直线的方程为 .
【变式4】过点且和的距离相等的直线方程是 .
题型13 直线关于直线对称
【典例1】求直线关于直线对称的直线方程.
【变式1】已知直线l:与直线关于直线对称,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【变式2】与直线关于轴对称的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【变式3】直线关于直线对称的直线方程 .(用一般式方程表示).
【变式4】若直线与直线关于轴对称,则 .
直线关于直线对称问题
1直线:()和:()相交,求关于直线的对称直线
①求出与的交点
②在上任意取一点(非点),求出关于直线的对称点
③根据,两点求出直线
2直线:()和:()平行,求关于直线的对称直线
①
②在直线上任取一点,求点关于直线的对称点,利用点斜式求直线.
题型14 平行线间的距离问题
【典例1】若直线与直线平行,则这两条直线间的距离为 .
【变式1】已知直线与直线平行,则它们之间的距离是( )
A. B. C.2 D.
【变式2】直线与直线间的距离为( )
A. B. C. D.
【变式3】若直线与直线之间的距离为,则实数的值为 ;
【变式4】已知平行直线,则与的距离是 .
题型15 直线关于点对称的直线
【典例1】与直线关于点对称的直线方程是 .
【变式1】已知直线与直线关于点对称,则恒过的定点为( )
A. B. C. D.
【变式2】已知直线与直线关于点对称,则实数的值为( )
A.2 B.6 C. D.
【变式3】与直线关于点对称的直线的方程为 .
【变式4】已知直线的方程为,点的坐标为.
(1)若直线与关于点对称,求的方程;
(2)若点与关于直线对称,求的坐标.
方法一:在直线上找一点,求点关于点对称的点,根据,再由点斜式求解;
方法二:由,设出的直线方程,由点到两直线的距离相等求参数.
方法三:在直线任意一点,求该点关于点对称的点,则该点在直线上.
题型16 将军饮马问题
【典例1】唐代诗人李顾的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线方程为,则“将军饮马”的最短总路程为 .
【变式1】唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线的方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B. C. D.
【变式2】数学家华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微.”事实上,很多代数问题可以转化为几何问题加以解决.例如,与相关的代数问题,可以转化为点与点之间的距离的几何问题.结合上述观点,函数的最小值是( )
A. B.4 C. D.
【变式3】唐代诗人李顾的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B. C. D.
【变式4】(多选)古代数学问题——“将军饮马”,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设将军的出发点是.军营所在位置为,河岸线所在直线的方程为,若将军从出发点到河边饮马,再回到军营(“将军饮马”)的总路程最短,则( )
A.将军从出发点到河边的路线所在直线的方程是
B.将军在河边饮马的地点的坐标为
C.将军从河边回军营的路线所在直线的方程是
D.“将军饮马”走过的总路程为
1.直线与直线间的距离为( )
A. B. C. D.1
2.已知点关于直线对称的点为,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
3.平行直线与之间的距离是( )
A.1 B.4 C.3 D.
4.与直线关于x轴对称的直线的方程为( )
A.B. C. D.
5.点到直线的最大距离是( )
A. B.2 C. D.不存在
6.已知,,,均为实数,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
7.已知直线与直线关于直线对称,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
8.点到直线的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
9.(多选)已知为坐标原点,若直线上存在点P,使得,则称该直线为“1距直线”,下列直线是“1距直线”的是( )
A. B. C. D.
10.(多选)若点和点关于直线对称,则( )
A. B.
C. D.
11.已知在直线上,则的最小值为 .
12.已知点和直线,则点P到直线l的距离最大值为 .
13.已知直线:.
(1)若直线垂直于直线:,求的值;
(2)求证:直线经过定点;
(3)当时,求点关于直线的对称点的坐标.
14.(1)已知三角形的三个顶点是,,,边上的高所在直线为,求直线关于点对称的直线的方程.
(2)已知两条直线,若,求的值.
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专题2.5 点到直线的距离
教学目标
1.理解点到直线距离的概念;
2.掌握求直线上一点到直线的距离的方法,并能运用到实际问题中:
3.培养数学思维能力,提高逻辑推理能力。
教学重难点
教学重点:(1)点到直线的距离公式的推导思路;(2)点到直线的距离公式的应用
教学难点:用向量的方法推导点到直线的距离公式
知识点01 两点间的距离公式
平面上任意两点,间的距离公式为
特别地,原点与任一点的距离.
【即学即练】过点,的直线的斜率为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据斜率列方程,求得,进而求得.
【详解】依题意,,解得,
所以,所以.
故选:B
知识点02 点到直线的距离公式
平面上任意一点到直线:的距离.
【即学即练】点到直线的距离为
【答案】
【分析】根据点到直线距离公式计算即可.
【详解】点到直线的距离为.
故答案为:
知识点03 两条平行线间的距离
一般地,两条平行直线:()和:()间的距离.
【即学即练】直线与直线间的距离是( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【分析】利用平行线间距离公式计算得解.
【详解】直线方程为,直线方程为,
所以所求距离为.
故选:B
知识点04 对称问题
1、点关于点对称问题(方法:中点坐标公式)
求点关于点的对称点
由:
2、点关于直线对称问题(联立两个方程)
求点关于直线:的对称点
①设中点为利用中点坐标公式得,将代入直线:中;
②
整理得:
3、直线关于点对称问题(求关于点的对称直线,则)
方法一:在直线上找一点,求点关于点对称的点,根据,再由点斜式求解;
方法二:由,设出的直线方程,由点到两直线的距离相等求参数.
方法三:在直线任意一点,求该点关于点对称的点,则该点在直线上.
4、直线关于直线对称问题
4.1直线:()和:()相交,求关于直线的对称直线
①求出与的交点
②在上任意取一点(非点),求出关于直线的对称点
③根据,两点求出直线
4.2直线:()和:()平行,求关于直线的对称直线
①
②在直线上任取一点,求点关于直线的对称点,利用点斜式求直线.
【即学即练】点关于直线的对称点坐标是 .
【答案】
【分析】利用中点关系和垂直关系可求对称点的坐标.
【详解】设所求对称点坐标为,则,
故,故对称点的坐标为,
故答案为:
题型01 求直线交点坐标
【典例1】判断下列各对直线的位置关系,如果相交,求出交点的坐标.
(1);
(2).
【答案】(1)平行
(2)相交,
【分析】(1)将直线化成斜截式,比较斜率即可得到答案;
(2)联立直线得到方程组,解出即可.
【详解】(1)将与的方程分别化为斜截式可知.
因此与的斜率相等,但截距不相等,所以它们平行.
(2)解方程组,
可得.
因此与相交,而且交点的坐标为
【变式1】直线与直线互相垂直,则这两条直线的交点坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据两直线垂直可得,从而可得,联立两条直线的方程即可求交点坐标.
【详解】因为直线与直线互相垂直,
所以,解得.
故直线即为,
直线即为.
由,解得,
则这两条直线的交点坐标为.
故选:A.
【变式2】直线与直线的交点坐标为
【答案】
【分析】联立两条直线方程,即可求解.
【详解】联立,得,
所以交点坐标为.
故答案为:
【变式3】(1)求直线与的交点的坐标;
(2)求两条直线与间的距离.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)联立直线方程求解即可得交点;
(2)将方程化为,由平行直线间的距离公式求解.
【详解】(1)联立,得,
故直线与的交点的坐标为.
(2)方程可化为,
所以两条直线与间的距离.
【变式4】回答下面两题
(1)求直线:,:的交点坐标;
(2)求点到直线:的距离;
【答案】(1)
(2)3
【分析】(1)联立两直线方程,即可求解;
(2)代入点到直线的距离公式,即可求解.
【详解】(1)联立,得,
所以直线和的交点坐标为;
(2)点到直线的距离,
所以点到直线的距离为.
题型02 由方程组解的个数判断直线的位置关系
【典例1】判断下列各对直线是否平行:
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)平行
(2)平行
(3)平行
(4)不平行
【分析】利用直线方程系数的关系即可作出判断.
【详解】(1)∵,
∴平行;
(2)即直线,
∵,
∴平行;
(3)即直线,
∴平行;
(4)∵,
∴不平行.
【变式1】分别判断下列两条直线的位置关系.如果相交,求出它们的交点坐标.
(1),;
(2),.
【答案】(1)与相交,交点坐标为
(2)与平行
【分析】联立两直线方程,通过其解可判断两者关系,且其解为交点,从而得解.
【详解】(1)因为,,
联立,解得,
所以与相交,交点坐标为.
(2)因为,可化为,
联立,两式相减得,显然不成立,故方程组无解,
所以与平行.
【变式2】判断下列各组中直线的位置关系,若相交,求出交点的坐标:
(1),;
(2),;
(3),.
【答案】(1)相交,交点坐标为
(2)平行
(3)重合
【分析】(1)联立直线方程得到方程组,求出方程组的解,即可得到两直线的交点坐标;
(2)联立直线方程得到方程组,判断方程组无解,即可得到两直线平行;
(3)联立直线方程得到方程组,得到方程组有无数解,即可判断.
【详解】(1)由,解得,
因此直线和相交,交点坐标为.
(2)因为,,
由,
得,矛盾,
由此可知方程组无解,因此直线与平行.
(3)由,
得,
说明方程②是方程①的倍,方程①的解都是方程②的解.
因此直线与重合.
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.
题型03 由直线交点的个数求参数
【典例1】已知直线与直线.
(1)当为何值时,与相交;
(2)当为何值时,与平行,并求与的距离;.
【答案】(1)且
(2)
【分析】(1)当时与相交,即可求出的值;
(2)根据一般式下两直线平行的条件得到方程(不等式)组,求出的值,再由距离公式计算可得.
【详解】(1)因为直线与直线,
当直线与相交,则,解得且.
(2)由直线与平行,则,解得,
所以此时直线,,
所以与的距离.
【变式1】已知直线与直线.
(1)当m为何值时,与相交;
(2)当m为何值时,与平行,并求与的距离;
(3)当m为何值时,与垂直.
【答案】(1)且
(2),
(3)或
【分析】(1)利用两直线相交的充要条件,运算得解;
(2)利用两直线平行的充要条件及两平行线间距离公式,运算得解;
(3)利用两直线垂直的充要条件,运算得解.
【详解】(1)由直线与相交,则,解得且.
(2)由直线与平行,则,解得,
所以此时直线,,
所以与的距离为.
(3)由直线与垂直,则,解得或.
题型04 由直线的交点坐标求参数
【典例1】若直线经过两直线和的交点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】联立直线方程求交点坐标,再由点在直线上求参数.
【详解】联立,可得,即交点为,
由题意.
故选:B
【变式1】两条直线和的交点在第二象限,则m的取值范围是( )
A.(,) B.(,0)
C.(0,) D.()
【答案】C
【分析】联立直线方程找到交点,根据第二象限的点解出.
【详解】由解得即两条直线的交点为,
由交点在第二象限,得,解得.
故选:C.
【变式2】直线与的交点坐标为,则 , .
【答案】
【分析】由题意知点既在上也在上,联立方程组求出即可.
【详解】由题意知点既在上也在上,
由解得.
故答案为:;.
【变式3】已知直线和的交点在第四象限,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】求出两直线交点的坐标,根据交点位置可得出关于实数的不等式组,由此可求得实数的取值范围.
【详解】联立可得,
所以,两直线的交点坐标为,且交点在第四象限,
则,解得,因此,实数的取值范围是.
故答案为:.
【变式4】已知直线经过两直线和的交点,则的值等于 .
【答案】
【分析】联立方程组,求得两直线的交点坐标,代入直线,即可求解.
【详解】联立方程组,解得,即两直线的交点为,
将点代入直线,可得,解得,
即实数的值为.
故答案为:.
题型05 三线围成三角形问题
【典例1】已知三条直线,,不能构成三角形,则实数m的取值集合为 .
【答案】
【分析】根据三条直线不能构成三角形,则有任意两条平行或交于同一个点,分类讨论求解.
【详解】三条直线不能围成三角形,则有以下情况:
(1) 直线与直线平行,
则有;
(2) 直线与直线平行,
则有;
(3) 三条直线,,相交于同一点,
联立解得,代入可得,
综上,实数m的取值集合为,
故答案为: .
【变式1】已知三条直线,,不能围成三角形,则实数的取值集合为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,求出直线的斜率及直线交点坐标,再利用斜率相等及3条直线共点求出值.
【详解】直线的斜率分别为,纵截距分别为
由,解得,即直线的交点为,
由直线不能围成三角形,得直线或或点在直线上,
则或或,解得或或,
所以实数的取值集合为.
故选:C
【变式2】已知直线和与x轴围成的三角形是等腰三角形,则k的取值不可能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分为围成的等腰三角形底边在x轴上、底边在直线上和底边在直线上三种情况,分别求解即可.
【详解】令直线的倾斜角分别为,则,
当围成的等腰三角形底边在x轴上时,,;
当围成的等腰三角形底边在直线上时,或,
因为,且,解得,
所以,或;
当围成的等腰三角形底边在直线上时,,则.
故选:D.
【变式3】若三条直线与能围成一个直角三角形,则 .
【答案】或1
【分析】由三条直线两两垂直,即两直线的斜率之积为,求解即可.
【详解】显然,3x-y+1=0,x+y+3=0有交点,
若与垂直,则;
若与垂直,则.所以或1.
故答案为:或1
【变式4】已知三条直线、、不能围成一个三角形,则实数的值为 .
【答案】6或-4或
【分析】分直线与平行,与平行,过与的交点三种情况分别求解可得.
【详解】由题知,当直线与平行,即,时,三条直线无法围成三角形;
当与平行,即,时,三条直线无法围成三角形;
由解得,当直线过点,即,即时,三条直线无法围成三角形.
综上,当或或时,三条直线无法围成三角形.
故答案为:6或-4或
题型06 直线交点系方程及其应用
【典例1】已知直线l经过直线2x+y-5=0与x-2y=0的交点P,且斜率为2.
(1)求直线l的方程;
(2)求点到直线l的距离.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先利用直线交点系设出经过直线2x+y-5=0与x-2y=0的交点的方程,再利用其斜率为2即可求得直线l的方程;
(2)利用点到直线的距离公式即可求得点到直线l的距离
【详解】(1)经过直线2x+y-5=0与x-2y=0的交点的直线方程为
,即
由,可得
则直线l的方程为,即;
(2)点到直线l的距离为
【变式1】已知直线恒过定点P,则点P关于直线的对称点的坐标是 .
【答案】
【分析】
首先化简直线方程,求出定点的坐标,再代入点关于直线对称的点的计算公式,即可求解.
【详解】由直线化为,
令,解得,于是此直线恒过点.
设点P关于直线的对称点为,
则,解得,∴.
故答案为:
【变式2】已知直线,直线过与的交点且过点,求的方程.
【答案】
【分析】点坐标代入方程可得答案.
【详解】由题意可设的方程为.
因为过点,
所以,解得,
所以的方程为,
即.
【变式3】求经过直线和直线的交点C,并且满足下列条件的直线方程.
(1)与直线平行;
(2)到原点的距离等于1.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)设所求直线为,整理为一般方程后利用两直线平行的充要条件可求,即得解;
(2)设所求直线为,整理为一般方程后利用点到直线距离求解,即得解.
【详解】(1)设所求直线为,即,
因为此直线与平行,
所以,解得,
故所求直线为.
(2)由于原点到直线的距离为,
设所求直线为,即,
所以,解得或,
故所求直线方程为或.
题型07 求两点间的距离公式
【典例1】求下列两点间的距离:
(1),;
(2),;
(3),.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】
分别由两点间距离公式直接求解.
【详解】(1)由两点间距离公式得.
(2)由两点间距离公式得.
(3)由两点间距离公式得.
【变式1】已知与两点间的距离为4,则( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】A
【分析】根据题意,利用两点间的距离公式,列出方程,即可求解.
【详解】因为与,可得,
即,解得或.
故选:A.
【变式2】过点的直线的斜率为 ,则( )
A.10 B. C. D.180
【答案】B
【分析】由斜率公式求得,再根据两点之间距离公式计算即可.
【详解】由题意得,,解得,
所以,所以,
故选:B.
题型08 距离公式的应用
【典例1】函数的最大值为 .
【答案】
【分析】可表示为点与点的距离减去点与点的距离,然后可得答案.
【详解】,
表示为点与点的距离减去点与点的距离,
所以,
又,当共线,且P在B的外侧时取等号,
所以的最大值为.
故答案为:.
【变式1】已知点在直线上,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【答案】C
【分析】利用两点距离公式将问题转化为点到点的距离之和的最小值,再利用将军饮马问题的解决方法,数形结合即可得解.
【详解】因为,
设,,
则表示点到点的距离之和,
设点关于直线的对称点为,又直线斜率为,
则,解得,则,
因为点在直线上,
所以,
当为与直线的交点时,等号成立,
所以的最小值为.
故选:C.
【变式2】已知点为直线上的动点,则的最小值为( )
A.5 B.6 C. D.
【答案】C
【分析】根据两点之间距离最小,结合点关于直线的对称性即可利用两点间距离公式求解.
【详解】表示点到点和点的距离之和,
令点关于直线的对称点为,则,解得,即,
因此,
当且仅当点为线段与直线的交点时取等号,
所以的最小值为.
故选:C
【变式3】函数的最小值为 .
【答案】
【分析】由题意可得表示与、的距离之和,求出C关于x的轴对称点,数形结合,求解即可.
【详解】表示、的距离,
表示、的距离,
又关于x轴的对称点,如图,
所以,
所以.
故答案为:
【变式4】已知,则的最小值 .
【答案】
【分析】设点为直线上的动点,已知式几何意义为与的距离和与的距离之和,设点,求出关于直线的对称点,计算出即得.
【详解】设点为直线上的动点,
由,
则其几何意义为与的距离和与的距离之和,
设点,
则点关于直线的对称点为点,
故,且,
所以,
当且仅当三点共线时取等号,
所以的最小值为.
故答案为:.
题型09 求点到直线的距离
【典例1】点到直线的最大距离为( )
A. B. C.4 D.6
【答案】B
【分析】先求出直线所过的定点,然后可知点到直线的最大距离即为该点到定点的距离.
【详解】由直线可知:
无论为何值,得,故直线一定经过.
由题意知:点到直线的最大距离,
即为点到定点的距离:.
故选:B.
【变式1】已知点,直线,则点到直线的距离为( )
A.3 B.2 C.1 D.
【答案】B
【分析】由点到直线距离公式计算
【详解】由已知所求距离为,
故选:B.
【变式2】平面直角坐标系中,点到直线的距离为 .
【答案】
【分析】直接根据点到直线的距离公式计算即可.
【详解】直线,即,
则点到直线的距离为.
故答案为:.
【变式3】点到直线的距离为 .
【答案】
【分析】由点到线的距离公式即可求解.
【详解】点到直线的距离为,
故答案为:
【变式4】点到直线的距离的最大值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】A
【分析】利用直线过定点以及两点间距离公式计算可得结果.
【详解】易知直线恒过定点,
当点与定点连线垂直于直线时,满足题意;
此时距离的最大值为.
故选:A
题型10 已知点到直线的距离求参数
【典例1】垂直于直线且与点的距离是的直线l的方程是 .
【答案】或
【分析】由垂直设所求直线方程为,利用点到直线的距离公式求出,进而求出直线的方程.
【详解】设与直线垂直的直线方程为,
则由点到直线的距离公式知,.
所以,即,得或,
故所求直线l的方程为或.
故答案为:或
【变式1】若点,到直线的距离相等,则( )
A.4 B. C.4或 D.或
【答案】C
【分析】分在直线的同侧和分别在直线的两侧两种情况分析即可求解.
【详解】若,在直线的同侧,则,解得;
若,分别在直线的两侧,则直线经过的中点,
则,解得.
故选:C
【变式2】若点到直线l:的距离为,则( )
A.5 B. C.5或 D.或15
【答案】C
【分析】由点到直线的距离公式求解即可.
【详解】由题意可得:点P到直线l的距离,解得或.
故选:C.
【变式3】已知点在直线上,若的最小值为4,则 .
【答案】或9
【分析】根据的几何意义,结合点线距离公式求参数即可.
【详解】因为点在直线上,
那么的最小值是定点到直线的距离的平方,
所以,解得或9.
故答案为:或9
【变式4】已知点到直线的距离比为,则 .
【答案】或18
【分析】结合题意利用点到直线距离公式列式求解即可.
【详解】点和到直线的距离分别为,
则,解得或18.
故答案为:或18
题型11 求点关于直线的对称点
【典例1】点关于直线的对称点坐标为 .
【答案】
【分析】点关于直线对称,抓住“垂直”和“平分”,即可列出两个方程,求解即可.
【详解】设点关于直线的对称点坐标为,
则,
解得a=,b=,
∴点关于直线的对称点坐标为.
故答案为:.
【变式1】点关于直线的对称点为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设点关于直线的对称点为,列出方程组,即可求解.
【详解】设点关于直线的对称点为,
则满足,解得,即.
故选:C.
【变式2】点关于直线的对称点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据斜率关系以及中点关系,即可列方程求解.
【详解】设关于直线的对称点坐标为,
则,解得,故对称点坐标为,
故选:B
【变式3】点关于直线的对称点的坐标是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】使用待定系数法结合直线对称的几何关系求解即可.
【详解】设对称点的坐标为则解得:
故选:B.
【变式4】点关于直线对称的点的坐标为 .
【答案】
【分析】若两点关于直线对称,其中点在已知直线上且两点所在的直线与已知直线垂直,列方程求点坐标.
【详解】若对称点为,则,可得,即对称点为.
故答案为:
求点关于直线:的对称点
①设中点为利用中点坐标公式得,将代入直线:中;
②
整理得:
题型12求到两点距离相等的直线方程
【典例1】已知点,直线过点,
(1)若A到直线距离为2,求直线的方程;
(2)若A、B到直线距离相等,求直线的方程.
【答案】(1)或者
(2)或者
【分析】(1)先考虑斜率不存在的情况,再考虑斜率存在的情况,设出直线写出点到直线的距离公式求解即可;
(2)先考虑斜率不存在的情况,再考虑斜率存在的情况,设出直线分别写出两点到直线的距离,相等求解即可;
【详解】(1)①若直线斜率不存在,此时过点的直线为直线,点到直线的距离为2,符合要求;
②若直线斜率存在,设为,则直线方程为,
所以点到直线的距离为,解得,
直线为,即,
所以直线方程为或者;
(2)①若直线斜率不存在,此时过点的直线为直线,点到直线的距离为2,点到直线的距离为0,不符合条件;
②若直线斜率存在,设为,则直线方程为,
此时点到直线的距离为,
点到直线的距离为,又,所以,
解得或者,所以直线为或者,
即或者.
【变式1】若点,到直线的距离相等,则( )
A.1 B. C.1或 D.或2
【答案】C
【分析】根据斜率公式以及中点坐标即可求解.
【详解】若,在直线的同侧,则,解得.
若,分别在直线的两侧,则直线经过的中点,则,解得.
故选:C
【变式2】点,到直线的距离相等,则 .
【答案】或
【分析】根据条件,利用点到直线的距离公式建立方程,即可求解.
【详解】由题有,
整理得到,解得或,
故答案为:或.
【变式3】已知直线经过点,且点到直线的距离相等,则直线的方程为 .
【答案】或
【分析】根据点到直线的距离公式,即可根据直线有无斜率求解.
【详解】当直线有斜率时,设直线方程为,
到直线的距离相等,则,解得,
所以直线方程为,即,
当直线无斜率时,则直线方程为,此时到直线的距离均为3,符合题意,
综上可得:或,
故答案为:或
【变式4】过点且和的距离相等的直线方程是 .
【答案】或
【分析】当斜率不存在时,验证不满足条件;当若斜率存在时,设直线方程为,利用点到直线的距离公式,列出方程求得的值,即可求解.
【详解】若斜率不存在时,过点的直线为,此时不满足条件;
若斜率存在时,设过点的直线,即.
根据题意,可得,解得或,
当时,直线方程为,
当时,直线方程为
综上可得,直线方程为或.
故答案为:或
题型13 直线关于直线对称
【典例1】求直线关于直线对称的直线方程.
【答案】
【分析】联立方程组可得两直线交点的坐标,在上取一点,可求得关于的对称点为的坐标,由两点式可得直线方程,化为一般式即可.
【详解】解:由,解得,两直线交点.
在上取一点,设关于的对称点为.
则,解得,.
所求直线过及,
由两点式得,化为一般式可得所求方程为.
【变式1】已知直线l:与直线关于直线对称,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据对称性的性质,用代,以代进行求解即可.
【详解】因为直线l:与直线关于直线对称,
所以在方程中,用代,以代,得,
化简,得,
故选:A
【变式2】与直线关于轴对称的直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设为所求直线上任一点,则关于轴对称的点为,将其代入中化简可得答案.
【详解】设为所求直线上任一点,则关于轴对称的点为,
由题意可得点在直线上,
所以,即,
所以与直线关于轴对称的直线的方程为,
故选:B
【变式3】直线关于直线对称的直线方程 .(用一般式方程表示).
【答案】
【分析】联立方程组求出两直线交点坐标,在直线任取一点,设出其关于对称点坐标,由垂直斜率的关系和中点坐标建立方程组,求得对称点坐标,由两点坐标求得对称直线方程.
【详解】联立,得,则两直线的交点为,
在直线上取点,设其关于的对称点为,
则,得,则.
故直线关于直线的对称直线为,
又,所以直线,即.
故答案为:.
【变式4】若直线与直线关于轴对称,则 .
【答案】
【分析】先判断直线的位置,再由两条直线关于轴对称得到两条直线的倾斜角互补,且与轴交于同一点,进而由已知条件算出的值.
【详解】直线的斜率,与轴交于点.
直线与直线关于轴对称
直线与直线的倾斜角互补,且与轴相较于同一点
,解得,则.
故答案为:.
直线关于直线对称问题
1直线:()和:()相交,求关于直线的对称直线
①求出与的交点
②在上任意取一点(非点),求出关于直线的对称点
③根据,两点求出直线
2直线:()和:()平行,求关于直线的对称直线
①
②在直线上任取一点,求点关于直线的对称点,利用点斜式求直线.
题型14 平行线间的距离问题
【典例1】若直线与直线平行,则这两条直线间的距离为 .
【答案】
【分析】先用直线平行解出,再利用平行线间的距离公式求解.
【详解】直线与直线平行,
则,解得,
故直线,直线,
这两条直线间的距离为:.
故答案为:.
【变式1】已知直线与直线平行,则它们之间的距离是( )
A. B. C.2 D.
【答案】B
【分析】根据直线平行得到方程,求出,利用两平行线距离公式得到答案.
【详解】直线与直线平行,
则,解得,
直线,即,
与的距离为.
故选:B
【变式2】直线与直线间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用两条平行直线间的距离公式即可.
【详解】可变为,
则两条平行直线间的距离为.
故选:B
【变式3】若直线与直线之间的距离为,则实数的值为 ;
【答案】或
【分析】根据给定条件,利用平行线间距离公式列式求出值.
【详解】直线,即与直线之间的距离为,
则,解得或,经验证,符合题意,
所以实数的值为或.
故答案为:或
【变式4】已知平行直线,则与的距离是 .
【答案】/
【分析】利用两平行线间的距离公式计算即可.
【详解】由题意,根据两平行线间的距离公式可得.
故答案为:.
题型15 直线关于点对称的直线
【典例1】与直线关于点对称的直线方程是 .
【答案】
【分析】
由两直线对称得,由此设直线的方程,再利用点线距离公式即可得解.
【详解】因为直线与直线关于点对称,所以,且点到两直线的距离相等,
设直线为,则,解得或(舍去),
所以所求直线方程为.
故答案为:.
【变式1】已知直线与直线关于点对称,则恒过的定点为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出直线所过定点的坐标,求出点关于点的对称点的坐标,即为所求.
【详解】直线的方程可化为,由得,
所以,直线过定点,点关于点的对称点为,
因此,直线恒过的定点.
故选:C.
【变式2】已知直线与直线关于点对称,则实数的值为( )
A.2 B.6 C. D.
【答案】A
【分析】根据线关于点对称即可得两直线平行,进而根据点的对称代入求解即可.
【详解】由于直线与直线关于点对称,
所以两直线平行,故,则,
由于点在直线上,关于点的对称点为,
故在上,代入可得,故,
故选:A
【变式3】与直线关于点对称的直线的方程为 .
【答案】
【分析】根据直线关于点对称方程的特点可设直线方程,在利用点到两条直线的距离相等即可求解直线方程.
【详解】解:直线关于点对称的直线的方程可设为,其中
又点到直线与到直线的距离相等
所以,即,所以或(舍).
故所求直线方程为:.
故答案为:.
【变式4】已知直线的方程为,点的坐标为.
(1)若直线与关于点对称,求的方程;
(2)若点与关于直线对称,求的坐标.
【答案】(1)
(2)
【分析】
(1)由直线与直线互相平行,且点到两直线距离相等,列方程即可求解;
(2)由直线垂直平分线段,列方程组即可求解.
【详解】(1)
易知直线与直线互相平行,
设的方程为,点到两直线距离相等,
有,
即,或(舍去),
故的方程为.
(2)
设点的坐标为,
直线,且的中点在直线上,
而直线的斜率为,,
故有,解得 ,
故的坐标为.
方法一:在直线上找一点,求点关于点对称的点,根据,再由点斜式求解;
方法二:由,设出的直线方程,由点到两直线的距离相等求参数.
方法三:在直线任意一点,求该点关于点对称的点,则该点在直线上.
题型16 将军饮马问题
【典例1】唐代诗人李顾的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线方程为,则“将军饮马”的最短总路程为 .
【答案】
【分析】求出点关于直线对称点的坐标,再利用两点间距离公式计算得解.
【详解】设点关于对称点,则,解得,
即,所以“将军饮马”的最短总路程为.
故答案为:
【变式1】唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线的方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】作点关于直线的对称点为,则最短路程为.根据点关于
直线的对称问题,列方程组,可求得,再应用两点间的距离公式求即可.
【详解】如图,作点关于直线的对称点为,
则,解得,
所以.
则“将军饮马”的最短总路程为.
故选:C.
【变式2】数学家华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微.”事实上,很多代数问题可以转化为几何问题加以解决.例如,与相关的代数问题,可以转化为点与点之间的距离的几何问题.结合上述观点,函数的最小值是( )
A. B.4 C. D.
【答案】C
【分析】表示动点到定点和的距离之和,作关于直线的对称点,,即可求解
【详解】
表示动点到定点和的距离之和,
因为点在直线上运动,
作关于直线的对称点,则,
故,
当且仅当三点共线时取等,
故的最小值为
故选:C
【变式3】唐代诗人李顾的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求出点关于直线的对称点,则所求最短总路程为.
【详解】设关于直线对称的点为,
则,解得:,即,
“将军饮马”的最短总路程为.
故选:D.
【变式4】(多选)古代数学问题——“将军饮马”,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设将军的出发点是.军营所在位置为,河岸线所在直线的方程为,若将军从出发点到河边饮马,再回到军营(“将军饮马”)的总路程最短,则( )
A.将军从出发点到河边的路线所在直线的方程是
B.将军在河边饮马的地点的坐标为
C.将军从河边回军营的路线所在直线的方程是
D.“将军饮马”走过的总路程为
【答案】BD
【分析】求出点关于直线的对称点为,直线的方程为即为从出发点到河边的路线所在直线方程,可得A错误;联立直线方程可解得交点坐标即为饮马地点的坐标为,可得B正确;直线的方程为即为从河边回军营的路线所在直线方程,可得C错误;由各路段长度总和即可求出“将军饮马”走过的总路程为,可知D正确.
【详解】由题可知在的同侧,
设点关于直线的对称点为,如下图所示:
则,解得,即.
对于A,将军从出发点到河边的路线所在直线即为,
又,所以直线的方程为,即,故A错误;
对于B,设将军在河边饮马的地点为,则即为与的交点,
联立两直线方程解得,故B正确;
对于C,将军从河边回军营的路线所在直线为,又,
所以直线的方程为,即,故C错误;
对于D,总路程,
所以“将军饮马”的总路程为,故D正确.
故选:BD.
1.直线与直线间的距离为( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【分析】根据平行直线间的距离公式计算即可.
【详解】可变为,则两条平行直线间的距离为.
故选:C.
2.已知点关于直线对称的点为,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】分析可知,直线为线段的垂直平分线,求出线段的垂直平分线方程,即为所求.
【详解】由题意可知,直线为线段的垂直平分线,且,
所以直线的斜率为,
又因为线段的中点为,所以直线的方程为,
整理可得.
故选:C.
3.平行直线与之间的距离是( )
A.1 B.4 C.3 D.
【答案】D
【分析】先根据直线平行求参,再应用平行线间距离公式计算即可.
【详解】因为直线与平行,
所以且不是,所以,
则直线与的距离为.
故选:D.
4.与直线关于x轴对称的直线的方程为( )
A.B. C. D.
【答案】A
【分析】由在直线上,则点在该直线关于x轴对称的直线上,即可确定所求的直线.
【详解】若在直线上,则点在该直线关于x轴对称的直线上,
显然在A中的直线上,但不在B、C、D中的直线上.
故选:A
5.点到直线的最大距离是( )
A. B.2 C. D.不存在
【答案】D
【分析】求出直线l所过的定点,利用两点间距离公式并结合判断是否存在最值,即可求解答案.
【详解】直线即,
令,解得,
即直线过定点,设为B,
当直线与l垂直时,点到直线的距离最大,
即为,
此时的斜率为,则l的斜率为2,故,方程无解,
即直线l和不可能垂直,则点到直线l的距离小于,不存在最大值,
故选:D
6.已知,,,均为实数,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】B
【分析】表示两点与之间的距离,表示两点与之间的距离,进而可得点的轨迹方程为两平行直线,可求最小值.
【详解】表示两点与之间的距离,
表示两点与之间的距离,
又点是直线上的动点,点是直线上的动点,
且直线与直线平行,
所以的最小值即为直线与直线之间的距离,
所以的最小值为.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:关键在于把两根式转化两点间的距离问题,进而可得的最小值即为直线与直线之间的距离,从而求解.
7.已知直线与直线关于直线对称,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】分析可得三条直线互相平行,根据两平行的距离公式计算可得结果.
【详解】由题意得,直线,
∴两直线与直线间的距离相等,
∵方程可化为:,,
∴,解得.
故选:C.
8.点到直线的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】分析得直线过定点,当与直线垂直时距离有最大值,利用两点间距离公式计算可得结果.
【详解】
由得,
由得,故直线过定点.
记点为点,当与直线垂直时,点到直线的距离有最大值,
最大值为.
故选:D.
9.(多选)已知为坐标原点,若直线上存在点P,使得,则称该直线为“1距直线”,下列直线是“1距直线”的是( )
A. B. C. D.
【答案】ABC
【分析】由题意可得原点O到直线的距离小于或等于1,利用点到直线距离公式去判断四个选项,得到答案.
【详解】由题意可得原点O到直线的距离小于或等于1,
A选项,原点O到的距离,
点在上,且到原点O到距离为1,满足要求,A正确;
B选项,原点O到的距离为1,B正确;
C选项,原点O到的距离,满足要求,C正确;
D选项,原点O到的距离,D错误.
故选:ABC
10.(多选)若点和点关于直线对称,则( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【分析】由点关于直线对称的性质,两点连线与对称轴垂直,且两点中点在对称轴上,先求出两点连线的中点,代入直线的方程,求出,再利用两直线垂直关系求出.
【详解】由题意知,的中点,即在直线上,
则可得,解得,
则直线,斜率为,
又直线与直线垂直,
则可得,解得,
故选:AC.
11.已知在直线上,则的最小值为 .
【答案】3
【分析】根据,即表示直线上的点到原点距离,由点到直线的距离公式计算,即可得结果.
【详解】因为表示点到原点的距离,而点在直线上,
所以的最小值即为原点到直线的距离,.
所以的最小值为3.
故答案为:.
12.已知点和直线,则点P到直线l的距离最大值为 .
【答案】
【分析】先求得直线的定点,分析可得时,点到直线的距离最大,进而求解即可.
【详解】由,
即,
令,解得,则直线恒过定点,
当时,点到直线的距离最大,
此时最大距离为.
故答案为:.
13.已知直线:.
(1)若直线垂直于直线:,求的值;
(2)求证:直线经过定点;
(3)当时,求点关于直线的对称点的坐标.
【答案】(1)1
(2)证明见解析
(3)
【分析】(1)根据两直线垂直的条件即可得解;
(2)转换为恒等式成立问题,由恒等式成立的条件解方程组即可得解.
(3)设对称点坐标,根据中点坐标公式求出的中点坐标,然后根据两直线垂直的性质以及的中点在直线上,列出方程组,解方程组即可得解.
【详解】(1)因为,
所以,
解得,
故的值为;
(2)因为,
所以,
所以,
解得,
所以直线恒过定点;
(3)因为,
所以直线,
设点关于直线的对称点的坐标为,
所以的中点坐标为,
所以,
解得,
所以点关于直线的对称点的坐标为.
14.(1)已知三角形的三个顶点是,,,边上的高所在直线为,求直线关于点对称的直线的方程.
(2)已知两条直线,若,求的值.
【答案】(1);(2)
【分析】(1)利用两点斜率公式与直线的垂直关系,结合直线的点斜式方程求得的方程,再利用点线距离公式,结合中心对称性的性质即可得解;
(2)利用两直线平行的性质得到关于的方程,解后再进行检验即可得解.
【详解】(1)因为点,,所以,
因为,所以,且直线经过点,
所以直线的方程为,即.
设直线的方程为,
由点到直线和直线的距离相等,
所以,解得或(舍去),
所以直线的方程为.
(1),又,
,解得或,
当时,,此时;
当时,,此时重合,舍去;
综上,.
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