内容正文:
2.2 直线的方程
【考点梳理】
【知识梳理】
知识点1:直线的点斜式方程和斜截式方程
类别
点斜式
斜截式
适用范围
斜率存在
已知条件
点P(x0,y0)和斜率k
斜率k和在y轴上的截距b
图示
方程
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
截距
直线l与y轴交点(0,b)的纵坐标b叫做直线l在y轴上的截距
知识点2:直线的两点式方程和截距式方程
名称
两点式
截距式
条件
两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)
(x1≠x2,y1≠y2)
在x,y轴上的截距分别为a,b
( a≠0,b≠0)
示意图
方程
=
+=1
适用范围
斜率存在且不为0
斜率存在且不为0,不过原点
知识点3 直线的一般式方程
关于x和y的二元一次方程都表示一条直线.我们把关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(其中A,B不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
知识点4 直线的五种形式的方程
形式
方程
局限
点斜式
y-y0=k(x-x0)
不能表示斜率不存在的直线
斜截式
y=kx+b
不能表示斜率不存在的直线
两点式
=
x1≠x2,y1≠y2
截距式
+=1
不能表示与坐标轴平行及过原点的直线
一般式
Ax+By+C=0
无
知识点5 直线各种形式方程的互化
知识点6一般式下直线的平行与垂直
设直线l1与l2的方程分别为A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0),
则l1∥l2⇔l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
【例题详解】
题型一:直线方程的点斜式
【例1】.(24-25高二上)写出满足下列条件的直线的点斜式方程:
(1)经过点,斜率为;
(2)经过点,倾斜角是;
(3)经过点且与轴垂直.
【跟踪训练1】.(23-24高二下·全国·课堂例题)求分别满足下列条件的直线方程,如果能用点斜式表示的,请用点斜式表示.
(1)过点,斜率;
(2)经过点,倾斜角是直线的倾斜角的2倍;
(3)经过点,且平行于y轴.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·全国·课后作业)已知平面内两点.
(1)求过点且与直线平行的直线的点斜式方程;
(2)求过点且与直线垂直的直线的点斜式方程.
题型二:直线的两点式方程
【例2】.(21-22高二·全国·课后作业)已知的三个顶点分别为,,.
(1)求的三边所在直线的方程;
(2)求的三条中线所在直线的方程.
【跟踪训练1】.(23-24高二上·全国·课后作业)求过下列两点的直线的两点式方程:
(1),;
(2),.
【跟踪训练2】.(21-22高二上·全国·课后作业)求经过下列两点的直线的两点式方程.
(1),;
(2),.
题型三:直线的截距式方程
【例3】.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)已知直线过点,且与轴、轴的正半轴分别交于两点,为坐标原点.
(1)当时,求直线的方程;
(2)当的面积为时,求直线的方程.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·广东·期中)(1)已知点,,求线段垂直平分线的斜截式方程;
(2)已知倾斜角为的直线经过点,求的截距式方程.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·辽宁大连·阶段练习)在平面直角坐标系中,过的直线与坐标轴交于两点,的面积记为.
(1)当直线在轴上截距为4时,求的值;
(2)当时,求直线在轴上的截距.
题型四、直线的一般式方程
【例4】.(25-26高二上·河南·阶段练习)已知三角形三顶点,求:
(1)直线关于轴对称的直线的一般式方程;
(2)边上的高所在直线的一般式方程.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·广西河池·期末)已知三角形三顶点,,,求:
(1)直线AB的一般式方程;
(2)边上的高所在直线的一般式方程.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·陕西渭南·阶段练习)根据下列条件,写出直线方程的一般式:
(1)经过点,且倾斜角为;
(2)经过点和点
(3)经过点,在x,y轴上有相等的截距.
题型五:用合适的方法求直线方程
【例5】.(25-26高二上·甘肃武威·阶段练习)(1)的三个顶点是,求边上的中线所在直线的方程;
(2)的三个顶点是,,,求边上的高所在直线的方程;
(3)求经过点,且平行于过和两点的直线的直线方程.
【跟踪训练1】.(25-26高二上·陕西西安·阶段练习)已知的三个顶点是,,.
(1)求边BC上的中线所在直线的截距式方程;
(2)求边BC上的高所在直线的斜截式方程;
(3)求边BC的垂直平分线的一般式方程
【跟踪训练2】.(25-26高二上·福建厦门·阶段练习)根据下列条件分别写出直线的方程,并化为一般式方程.
(1)斜率是3,且经过点;
(2)经过两点,;
(3)在轴、轴上的截距分别是,;
(4)求过点且与直线:平行的直线的方程.
题型六:一般式下直线的平行的问题
【例6】.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知直线与直线相互平行,则实数的值是( )
A. B.1或 C. D.6
【跟踪训练1】.(23-24高三上·山东青岛·期末)“”是“直线与平行”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
【跟踪训练2】.(23-24高二下·河南)已知直线,䒴,,则( )
A.或 B. C.或 D.
题型六:一般式下直线的垂直的问题
【例6】.(24-25高二上·北京东城·期末)已知直线,,若,则实数a的值为( )
A.3 B. C. D.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·安徽·期中)“”是“直线与直线互相垂直”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
【跟踪训练2】.(23-24高二上·福建福州·期末)若直线与直线垂直,则实数a的取值是( )
A.或 B.
C. D.
题型七:由两条直线平行或垂直求直线方程
【例7】.(24-25高二上·宁夏吴忠·期中)据下列条件分别写出直线的方程.并化为一般式方程.
(1)求经过点,且与直线平行的直线方程;
(2)已知点,.求线段的垂直平分线的方程;
(3)求经过点,且在两坐标轴上的截距相等的直线方程.
【跟踪训练1】.(25-26高二上·青海西宁·阶段练习)求满足下列条件的直线方程;
(1)过点,且与直线平行的直线方程;
(2)过点,且与直线垂直的直线方程;
(3)过点,且在两坐标轴上截距相反的直线方程.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·湖北孝感·期中)求满足下列条件的直线方程;
(1)过点,且与直线平行的直线方程;
(2)过点,且与直线垂直的直线方程;
(3)过点,且在两坐标轴上截距相等的直线方程.
题型八:直线过定点问题
【例8】.(24-25高二上·重庆·阶段练习)过直线的定点,且与直线垂直的直线的一般式方程为 .
【跟踪训练1】.(24-25高二上·北京·期中)动直线与一点.当点到直线的距离最大时,直线的方程为 .
【跟踪训练2】.(24-25高二上·浙江宁波·阶段练习)已知直线:,则直线过定点 ;若直线与两坐标轴围成的三角形的面积为,则这样的直线有 条.
题型九:直线和坐标轴围成的面积问题
【例9】.(24-25高二下·湖南·阶段练习)已知直线经过点,与两坐标轴的正半轴分别交于、两点,为坐标原点,则的面积的最小值为( )
A. B. C. D.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·吉林长春·期末)已知直线的斜率小于,且经过点,并与坐标轴交于两点,,当的面积取得最小值时,直线的斜率为 .
【跟踪训练2】.(23-24高二上·四川眉山·阶段练习)已知直线l过点,且分别与x轴的负半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,则面积最小值为 .
题型十:直线方程的综合问题
【例10】.(25-26高二上·上海·期中)已知直线l过点,且分别与x轴的正半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,分别根据下列条件,求直线l的方程;
(1)当的面积最小时;
(2)当取得最小值时;
(3)当两截距之和最小时;
【跟踪训练1】.(25-26高二上·重庆·阶段练习)已知的三个顶点是,,.
(1)若直线过点,且在两坐标轴上的截距相等,求直线的方程.
(2)若为直线上动点,为坐标原点,求的最小值及取最小值时直线的方程.
【跟踪训练2】.(25-26高二上·福建福州·阶段练习)设直线的方程为.
(1)求出直线过的定点;
(2)若在两坐标轴上的截距相等,求直线的方程.
(3)若直线交轴正半轴于点,交轴负半轴于点,的面积为,求的最小值.
【专项训练】
一、单选题
1.(25-26高二上·安徽合肥·阶段练习)若直线:与:平行,则实数的值为( )
A. B. C. D.
2.(25-26高二上·北京房山·阶段练习)过点且斜率为的直线,其点斜式方程为( )
A. B.
C. D.
3.(25-26高二上·安徽·阶段练习)若直线过点,且与两坐标轴围成的三角形的面积为8,则直线的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
4.(25-26高二上·重庆·阶段练习)已知点,,若直线与线段AB相交,则k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.(25-26高二上·广东清远·阶段练习)已知直线,则下列结论正确的是( )
A.直线的倾斜角是钝角 B.的一个方向向量为
C.直线在轴上截距为1 D.与直线垂直
6.(25-26高二上·天津·阶段练习)“”是“直线与直线互相垂直的( )
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
7.(25-26高二上·天津滨海新·阶段练习)点到直线的距离最大时,其最大值以及此时过点P且垂直于直线l的直线方程分别为( )
A.; B.;
C.; D.;
8.(25-26高二上·河南·阶段练习)设,过定点A的动直线和过定点B的动直线交于点,点不与重合,则的最小值是( )
A.9 B. C. D.
二、多选题
9.(25-26高二上·甘肃武威·阶段练习)以下四个命题表述正确的是( )
A.直线恒过定点
B.已知直线过点,且在轴上截距相等,则直线的方程为
C.“直线与直线垂直”是“”的必要不充分条件
D.过两点的直线方程为
10.(25-26高二上·江苏南京·阶段练习)下列说法正确的有( )
A.直线倾斜角越大,斜率越大
B.经过不同两点的直线方程是
C.经过点且在轴和轴上截距相等的直线为
D.经过点作直线分别交轴,轴的正半轴于两点,为坐标原点,当取最小值时,直线的方程为
11.(25-26高二上·江苏镇江·阶段练习)下列说法正确的有( )
A.过点并且倾斜角为的直线方程为
B.直线经过第一、二、三象限
C.过点且斜率为的直线的点斜式方程为
D.斜率为-2,在y轴上的截距为3的直线方程为
12.(25-26高二上·广东深圳·阶段练习)已知直线过定点,则下列说法正确的是( )
A.直线过定点
B.若直线在轴上的截距为,则
C.若直线不经过第四象限,则的取值范围为
D.若直线分别交x,y轴正半轴于A,B,则当取得最小值时,直线的方程为
13.(25-26高二上·湖南永州·阶段练习)已知直线l的倾斜角等于,且l经过点,则下列结论中正确的有( )
A.直线l在y轴上的截距为 B.l的一个方向向量为
C.l与直线垂直 D.l与直线平行
14.(25-26高二上·广东中山·阶段练习)已知直线 ,动直线 : , 则下列结论正确的是( )
A.存在k、使得的倾斜角为90°
B.对任意的k,与都有公共点
C.对任意的k,与都不重合
D.对任意的k,与都不垂直
三、填空题
15.(25-26高二上·安徽·阶段练习)已知中,,线段的中点分别在轴上,则边上的中线所在的直线的方程为 .(结果用一般式表示)
16.(25-26高二上·安徽·阶段练习)若,,且,则经过,的直线的一般方程为 .
17.(25-26高二上·福建福州·阶段练习)已知直线l过点,若l与x,y轴的正半轴围成的三角形的面积为S,则S的一个可能的值是 .
18.(25-26高二上·河南新乡·阶段练习)在平面直角坐标系中,过点作直线,分别与轴的正半轴,轴的正半轴交于点.当直线的斜率为 时,的面积最小(是坐标原点),最小面积是 .
19.(25-26高二上·全国·课后作业)已知平行四边形的顶点,边所在直线方程是,对角线的交点为,则边所在直线方程为 .
四、解答题
20.(25-26高二上·河南周口·阶段练习)已知△ABC的三个顶点为.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)求边上的中线所在直线的方程.
21.(25-26高二上·浙江嘉兴·阶段练习)已知直线,其中.
(1)求直线所过定点.
(2)当直线在轴上的截距是它在轴上的截距倍时,求实数的值.
(3)若直线不经过第四象限,求实数的取值范围.
22.(25-26高二上·辽宁·阶段练习)三角形中,,,.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)求经过点将面积二等分的直线的方程;
(3)直线过点,且与边有公共点,求直线的斜率的取值范围;
23.(25-26高二上·江苏盐城·阶段练习)已知直线.
(1)若直线不经过第二象限,求实数的取值范围;
(2)若直线与两坐标轴的正半轴围成的三角形面积最小,求的方程.
24.(25-26高二上·陕西西安·阶段练习)(1)若直线l沿x轴向左平移4个单位长度,再沿y轴向上平移3个单位长度后,回到原来的位置,求l的斜率;
(2)若一条光线从点射出,与x轴相交于点,经x轴反射,求入射光线和反射光线所在直线的方程;
(3)若直线l经过点,且在两坐标轴上的截距的绝对值相等,求直线l的方程.
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2.2 直线的方程
【考点梳理】
【知识梳理】
知识点1:直线的点斜式方程和斜截式方程
类别
点斜式
斜截式
适用范围
斜率存在
已知条件
点P(x0,y0)和斜率k
斜率k和在y轴上的截距b
图示
方程
y-y0=k(x-x0)
y=kx+b
截距
直线l与y轴交点(0,b)的纵坐标b叫做直线l在y轴上的截距
知识点2:直线的两点式方程和截距式方程
名称
两点式
截距式
条件
两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)
(x1≠x2,y1≠y2)
在x,y轴上的截距分别为a,b
( a≠0,b≠0)
示意图
方程
=
+=1
适用范围
斜率存在且不为0
斜率存在且不为0,不过原点
知识点3 直线的一般式方程
关于x和y的二元一次方程都表示一条直线.我们把关于x,y的二元一次方程Ax+By+C=0(其中A,B不同时为0)叫做直线的一般式方程,简称一般式.
知识点4 直线的五种形式的方程
形式
方程
局限
点斜式
y-y0=k(x-x0)
不能表示斜率不存在的直线
斜截式
y=kx+b
不能表示斜率不存在的直线
两点式
=
x1≠x2,y1≠y2
截距式
+=1
不能表示与坐标轴平行及过原点的直线
一般式
Ax+By+C=0
无
知识点5 直线各种形式方程的互化
知识点6一般式下直线的平行与垂直
设直线l1与l2的方程分别为A1x+B1y+C1=0(A1,B1不同时为0),A2x+B2y+C2=0(A2,B2不同时为0),
则l1∥l2⇔l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.
【例题详解】
题型一:直线方程的点斜式
【例1】.(24-25高二上)写出满足下列条件的直线的点斜式方程:
(1)经过点,斜率为;
(2)经过点,倾斜角是;
(3)经过点且与轴垂直.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)直接将点的坐标和斜率代入点斜式方程即可得出结果;
(2)利用倾斜角计算出直线斜率,再代入点斜式方程即可;
(3)由直线与轴垂直,斜率不存在,不能使用点斜式方程.
【详解】(1)直线的点斜式方程为:.
(2)由倾斜角是,则直线的斜率为,
所以直线的点斜式方程为:.
(3)由于直线与轴垂直,斜率不存在,
所以该直线的方程为.
【跟踪训练1】.(23-24高二下·全国·课堂例题)求分别满足下列条件的直线方程,如果能用点斜式表示的,请用点斜式表示.
(1)过点,斜率;
(2)经过点,倾斜角是直线的倾斜角的2倍;
(3)经过点,且平行于y轴.
【答案】(1)
(2)
(3)不能用点斜式,
【分析】(1)根据直线的点斜式可求得直线方程;
(2)由已知求得所求直线的倾斜角和斜率,根据直线的点斜式可求得直线方程;
(3)由于与y轴平行的直线,其斜率k不存在,由直线上的点的横坐标可求得直线方程;
【详解】(1)因为直线过点,斜率,
由直线的点斜式方程得直线方程为.
(2)因为直线的斜率为,则直线的倾斜角为,
可知所求直线的倾斜角为,故其斜率为.
所以所求直线方程为.
(3)因为直线平行于y轴,则直线的斜率不存在,
所以不能用点斜式方程,直线方程为.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·全国·课后作业)已知平面内两点.
(1)求过点且与直线平行的直线的点斜式方程;
(2)求过点且与直线垂直的直线的点斜式方程.
【答案】(1)
(2).
【分析】(1)求出直线的斜率,由平行关系得到,由点斜式求出直线方程;
(2)在(1)的基础上,由垂直关系得到,由点斜式求出直线方程.
【详解】(1)因为,所以.
因为直线与直线平行,所以.
又直线过点,
所以直线的点斜式方程为.
(2)由(1)知.
因为直线与直线垂直,所以,
又直线过点,
所以直线的点斜式方程为.
题型二:直线的两点式方程
【例2】.(21-22高二·全国·课后作业)已知的三个顶点分别为,,.
(1)求的三边所在直线的方程;
(2)求的三条中线所在直线的方程.
【答案】(1);;;
(2)边上的中线;边上的中线;边上的中线
【分析】(1)利用直线的两点式方程求解即可;
(2)先分别求出各边的中点,再利用直线的两点式方程求解即可;
【详解】(1)由,,
知直线的方程为,整理得
直线的方程为整理得
直线的方程为,整理得
(2)的中点坐标为,又
所以边上的中线所在的直线方程为,整理得
的中点坐标为,又
所以边上的中线所在的直线方程为,整理得
的中点坐标为,又
所以边上的中线所在的直线方程为,整理得
【跟踪训练1】.(23-24高二上·全国·课后作业)求过下列两点的直线的两点式方程:
(1),;
(2),.
【答案】(1);
(2).
【分析】由直线两点式方程的定义即可得解.
【详解】(1)因为直线过点,,
所以该直线的两点式方程为;
(2)因为直线过点,,
所以该直线的两点式方程为
【跟踪训练2】.(21-22高二上·全国·课后作业)求经过下列两点的直线的两点式方程.
(1),;
(2),.
【答案】(1);(2);
【分析】根据直线的两点式方程求解即可.
【详解】因为直线的两点式方程为:,
因为,,
所以直线的两点式方程:;
因为,,
所以直线的两点式方程:;
题型三:直线的截距式方程
【例3】.(23-24高二上·江苏南京·开学考试)已知直线过点,且与轴、轴的正半轴分别交于两点,为坐标原点.
(1)当时,求直线的方程;
(2)当的面积为时,求直线的方程.
【答案】(1);
(2)或
【分析】(1)设直线的截距式为,由题意列出方程组,求出截距即可得解;
(2)利用截距表示出三角形面积,再联立方程求出截距,即可得解.
【详解】(1)设直线的方程为,且
由,得,由直线过点,得,解得,
所以直线的方程为.
(2)设直线的方程为,且直线不经过原点,
由题意知,,,解得或,
所以直线的方程为或.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·广东·期中)(1)已知点,,求线段垂直平分线的斜截式方程;
(2)已知倾斜角为的直线经过点,求的截距式方程.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)先求得中点的坐标,再求得线段垂直平分线的斜率,进而得到线段垂直平分线的斜截式方程;
(2)先设出的截距式方程,列出关于的方程组,解之即可求得的截距式方程.
【详解】(1)由题意可得,,
所以线段的中点为,,
所以直线的垂直平分线的斜率为,
则线段垂直平分线的方程为,
故斜截式方程为.
(2)设直线的截距式方程为,
则 ①, ②.
由①②解得,,,
故直线的截距式方程为.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·辽宁大连·阶段练习)在平面直角坐标系中,过的直线与坐标轴交于两点,的面积记为.
(1)当直线在轴上截距为4时,求的值;
(2)当时,求直线在轴上的截距.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意知直线过点,,代入两点式方程并化简,可得直线:.令,求得纵截距,再求三角形的面积即可;
(2)由题知,截距一定不为,根据截距式方程,不妨设直线:,则再计算即可.
【详解】(1)当直线在轴上截距为4时,直线过点,又直线过,
根据两点式,得,即.
令,得,
所以的面积.
(2)由题知,截距一定不为,不妨设直线:.
则
得或或或
所以直线在轴上的截距为.
题型四、直线的一般式方程
【例4】.(25-26高二上·河南·阶段练习)已知三角形三顶点,求:
(1)直线关于轴对称的直线的一般式方程;
(2)边上的高所在直线的一般式方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求出点关于轴对称的点,由点斜式写出直线方程,化为一般式即可.
(2)根据垂直和直线的斜率,得到边上的高所在直线的斜率,点斜式写出直线方程,化为一般式即可.
【详解】(1)点关于轴对称的点分别为,
则,
整理得,
所以直线关于轴对称的直线的一般式方程为.
(2)直线的斜率为,边上的高所在直线的斜率为,
边上的高所在直线的方程为,即.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·广西河池·期末)已知三角形三顶点,,,求:
(1)直线AB的一般式方程;
(2)边上的高所在直线的一般式方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)两点式写出直线的方程,化为一般式即可;
(2)根据垂直和直线AB的斜率,得到边上的高所在直线的斜率,点斜式写出直线方程,化为一般式即可.
【详解】(1),,
直线AB的方程为,
化简得;
(2)直线AB的斜率为,
边上的高所在直线的斜率为,
边上的高所在直线的方程为,即
【跟踪训练2】.(24-25高二上·陕西渭南·阶段练习)根据下列条件,写出直线方程的一般式:
(1)经过点,且倾斜角为;
(2)经过点和点
(3)经过点,在x,y轴上有相等的截距.
【答案】(1)
(2);
(3)或.
【分析】(1)由题知直线的斜率为,进而根据斜截式方程求解并化为一般式方程即可;
(2)根据斜率公式得直线斜率为,进而根据点斜式方程求解并化为一般式方程即可;
(3)分截距为0和不为0两种情况求解.
【详解】(1)因为直线经过点,且倾斜角为,
所以直线的斜率为,则直线方程为,
所以直线的一般方程为;
(2)因为直线经过点和点,
所以直线斜率为,直线方程为,
所以直线的一般式方程为;
(3)当直线在x,y轴上截距都为0时,
设直线方程为,则,得,
设直线方程为,即;
当直线在x,y轴上截距都不为0时,
由题设直线方程为,
因为直线过点,所以,解得,
所以直线的一般式方程为,
综上所述,所求直线为或.
题型五:用合适的方法求直线方程
【例5】.(25-26高二上·甘肃武威·阶段练习)(1)的三个顶点是,求边上的中线所在直线的方程;
(2)的三个顶点是,,,求边上的高所在直线的方程;
(3)求经过点,且平行于过和两点的直线的直线方程.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)求得的中点坐标,结合点坐标求得斜率,代入点斜式即可求得中线方程;
(2)先求得的斜率,从而根据垂直关系求得高的斜率,代入点斜式直线方程求得高的方程;
(3)先求得的斜率,从而根据平行关系求得直线的斜率,代入点斜式直线方程求解即可.
【详解】(1)的中点坐标为,又,
则边上的中线所在直线的方程为,即;
(2)边的斜率为,则其上的高的斜率为,且过,
则边上的高所在直线的方程为,即;
(3)过和两点的直线斜率为,
则所求直线的斜率为,
又,所以所求直线的方程为即.
【跟踪训练1】.(25-26高二上·陕西西安·阶段练习)已知的三个顶点是,,.
(1)求边BC上的中线所在直线的截距式方程;
(2)求边BC上的高所在直线的斜截式方程;
(3)求边BC的垂直平分线的一般式方程
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)先求得BC的中点坐标,即可求得直线AD的斜率,代入点斜式方程,整理即可得答案;
(2)先求得BC所在直线的斜率,根据两直线的位置关系,可得BC上的高所在直线的斜率,代入点斜式方程,整理即可得答案;
(3)根据BC上的高所在直线的斜率和BC的中点坐标,代入点斜式方程,整理即可得答案.
【详解】(1)由题意得BC的中点坐标,
所以,
所以BC上的中线AD方程为,整理得截距式方程为.
(2)BC所在直线的斜率为,
所以BC上的高所在直线的斜率,
又BC上的高过点,
则BC上的高所在直线的方程为,整理得斜截式方程为.
(3)由(2)得,与BC垂直的直线斜率为,
由(1)得BC的中点坐标,
所以BC的垂直平分线的方程为,整理得一般式方程为.
【跟踪训练2】.(25-26高二上·福建厦门·阶段练习)根据下列条件分别写出直线的方程,并化为一般式方程.
(1)斜率是3,且经过点;
(2)经过两点,;
(3)在轴、轴上的截距分别是,;
(4)求过点且与直线:平行的直线的方程.
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【分析】(1)根据已知条件,结合点斜式方程,即可求解;
(2)根据已知条件,结合两点式方程,即可求解;
(3)根据已知条件,结合截距式方程,即可求解;
(4)根据平行关系可得直线的斜率,应用点斜式方程即可得方程.
【详解】(1)直线斜率是3,且经过点,
则直线方程为,化为一般式方程为;
(2)直线经过两点,
则直线方程为,化为一般式方程为;
(3)直线在x轴、y轴上的截距分别是,,
则直线方程为,化为一般式方程为;
(4)因为平行于,所以直线的斜率为,
又因为直线过点,所以由点斜式得直线方程为,即一般式方程为.
题型六:一般式下直线的平行的问题
【例6】.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知直线与直线相互平行,则实数的值是( )
A. B.1或 C. D.6
【答案】A
【分析】根据两直线平行列方程求解即可.
【详解】由题意,,解得或,
当时,,,满足;
当时,,即,,
两直线重合,不符合题意.
综上所述,.
故选:A.
【跟踪训练1】.(23-24高三上·山东青岛·期末)“”是“直线与平行”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】根据直线平行的条件,判断“”和“直线与平行”之间的逻辑关系,即可得答案.
【详解】当时,直线与平行;
当直线与平行时,
有且,解得,
故“”是“直线与平行”的充要条件,
故选:C
【跟踪训练2】.(23-24高二下·河南)已知直线,䒴,,则( )
A.或 B. C.或 D.
【答案】B
【分析】由两直线平行和垂直的条件,列方程求解.
【详解】已知直线,
由,得,且,解得,
由,得,故.
故选:B.
题型六:一般式下直线的垂直的问题
【例6】.(24-25高二上·北京东城·期末)已知直线,,若,则实数a的值为( )
A.3 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据两直线垂直的公式计算可得结果.
【详解】∵,
∴,解得.
故选:C.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·安徽·期中)“”是“直线与直线互相垂直”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】利用直线垂直条件,充分条件、必要条件的定义判断即得.
【详解】当时,直线与直线中,,它们互相垂直,
当直线与直线互相垂直时,,,
所以“”是“直线与直线互相垂直”的充要条件.
故选:A
【跟踪训练2】.(23-24高二上·福建福州·期末)若直线与直线垂直,则实数a的取值是( )
A.或 B.
C. D.
【答案】A
【分析】由两直线垂直的条件,列方程求实数a的值.
【详解】直线与直线垂直,
则有,解得或,
故选:A.
题型七:由两条直线平行或垂直求直线方程
【例7】.(24-25高二上·宁夏吴忠·期中)据下列条件分别写出直线的方程.并化为一般式方程.
(1)求经过点,且与直线平行的直线方程;
(2)已知点,.求线段的垂直平分线的方程;
(3)求经过点,且在两坐标轴上的截距相等的直线方程.
【答案】(1)
(2)
(3)和
【分析】根据题给条件设直线方程即可.
(1)设与直线平行的直线方程为,代点即可求解.
(2)根据点求中点坐标及其斜率,与线段的垂直的直线的斜率与,点斜式写直线方程即可.
(3)设截距,考虑截距为和不为的情况,根据点斜式写直线方程即可.
【详解】(1)设与直线平行的直线方程为,过,则,则,所以直线的一般方程为.
(2)因为点,,中点为,,
则垂直平分线的斜率,则,
直线方程为,所以直线的一般方程为.
(3)设直线在两坐标轴上的截距为,即直线过
当截距时,直线过,,则,即;
当截距时,直线斜率,则,即.
所以在两坐标轴上的截距相等的直线方程为和.
【跟踪训练1】.(25-26高二上·青海西宁·阶段练习)求满足下列条件的直线方程;
(1)过点,且与直线平行的直线方程;
(2)过点,且与直线垂直的直线方程;
(3)过点,且在两坐标轴上截距相反的直线方程.
【答案】(1);
(2);
(3)或
【分析】(1)根据平行直线的斜率相等即可求解;
(2)根据互相垂直的直线的斜率乘积为,从而求解直线方程;
(3)分直线过原点、不过原点讨论可得答案.
【详解】(1)设与直线平行的直线方程为,
由于过点,代入,
解得,可得,
所以所求的方程为;
(2)设与直线垂直的直线方程为;
由于过点,代入,解得,
可得,
所以所求的直线方程为;
(3)当直线过原点时,设直线方程为,
代入点,,可得,
当直线不过原点时,设直线方程为,
代入点,,可得,
综上,所求直线方程为或.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·湖北孝感·期中)求满足下列条件的直线方程;
(1)过点,且与直线平行的直线方程;
(2)过点,且与直线垂直的直线方程;
(3)过点,且在两坐标轴上截距相等的直线方程.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】(1)根据平行直线的斜率相等即可求解;
(2)根据互相垂线直线的斜率乘积为,从而求解直线方程;
(3)分直线过原点、不过原点讨论可得答案.
【详解】(1)设与直线平行的直线方程为,由于过点,代入,解得,可得,
所以所求的方程为;
(2)设与直线垂直的直线方程为;由于过点,代入,解得,
可得,
所以所求的直线方程为;
(3)当直线过原点时,设直线方程为,
代入点,,可得,当直线不过原点时,设直线方程为,代入点,,可得,综上,所求直线方程为或.
题型八:直线过定点问题
【例8】.(24-25高二上·重庆·阶段练习)过直线的定点,且与直线垂直的直线的一般式方程为 .
【答案】
【分析】求出点的坐标,再利用垂直关系设出直线方程,利用待定系数法求出方程.
【详解】直线,即,由得点,
设与直线垂直的直线方程为,则,解得,
所以所求直线方程为.
故答案为:
【跟踪训练1】.(24-25高二上·北京·期中)动直线与一点.当点到直线的距离最大时,直线的方程为 .
【答案】
【分析】根据分析直线过定点,当直线与直线垂直时,点到直线的距离最大,可得直线及其方程.
【详解】直线方程变形为:,
由解的:,即直线过定点,
当直线与直线垂直时,点到直线的距离最大,又
此时,则,则直线的方程为,即.
故答案为:.
【跟踪训练2】.(24-25高二上·浙江宁波·阶段练习)已知直线:,则直线过定点 ;若直线与两坐标轴围成的三角形的面积为,则这样的直线有 条.
【答案】
【分析】可化为,令,解出即可得空一;计算出直线横纵截距后,结合面积公式计算即可得空二.
【详解】由,得,
令,解得,所以直线l过定点;
当时,,此时直线l与x轴没有交点,所以,
在中,令,得,令,得,
依题意得,解得或,
所以满足条件的直线l有条.
故答案为:;.
题型九:直线和坐标轴围成的面积问题
【例9】.(24-25高二下·湖南·阶段练习)已知直线经过点,与两坐标轴的正半轴分别交于、两点,为坐标原点,则的面积的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】不妨设直线分别交、轴于点、,则,,可得出直线的截距式方程为,结合已知条件可得出,利用基本不等式可求得面积的最小值.
【详解】不妨设直线分别交、轴于点、,则,,
所以,直线的截距式方程为,因为点在直线上,则,
由基本不等式可得,可得,则,
当且仅当时,即当时,等号成立,
故的面积的最小值为.
故选:C.
【跟踪训练1】.(24-25高二上·吉林长春·期末)已知直线的斜率小于,且经过点,并与坐标轴交于两点,,当的面积取得最小值时,直线的斜率为 .
【答案】
【分析】由题意可设直线,分别求出两点坐标,即可表示出的面积,再由均值不等式即可求出答案.
【详解】设直线l的方程为,令,得,令,得.
则和坐标轴的交点为,.
所以,
可得的面积为,当且仅当,即等号成立;
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:解题的关键点是设出直线的方程并求出两点坐标.
【跟踪训练2】.(23-24高二上·四川眉山·阶段练习)已知直线l过点,且分别与x轴的负半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,则面积最小值为 .
【答案】24
【分析】根据题意,设直线的方程为,分别表示出坐标,结合三角形的面积公式代入计算,再由基本不等式即可得到结果.
【详解】
由题意可知,直线的斜率存在且不为0,设直线的斜率为,
则直线的方程为,
因为直线分别与x轴的负半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,所以,
令,则,即,
令,则,即,
所以
其中,当且仅当时,即时,等号成立,
所以,即面积最小值为.
故答案为:
题型十:直线方程的综合问题
【例10】.(25-26高二上·上海·期中)已知直线l过点,且分别与x轴的正半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,O为原点,分别根据下列条件,求直线l的方程;
(1)当的面积最小时;
(2)当取得最小值时;
(3)当两截距之和最小时;
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)先设直线方程,再根据基本不等式得面积的最小值,进而求得直线方程;
(2)先设直线方程,根据基本不等式或用向量的方法求得线段的积的最小值,进而得直线方程;
(3)设直线方程来截距式方程,再用基本不等式得截距之和最小值,进而得直线方程.
【详解】(1)方法一:因为直线l分别与x轴的正半轴、y轴的正半轴交于A,B两点,
所以l的斜率存在且不为0,可设直线l的方程为,
由题意可得,,且解得.
于是
当且仅当,即时,的面积取得最小值,且最小值为4.
此时,直线l的方程为,即.
方法二:设直线l的方程为,则.
又因为,即,得,当且仅当,即,时等号成立,
于是的面积有最小值,且最小值为4.
此时,直线l的方程是,即;
(2)方法一:由(1)方法一知,,,
所以,
当且仅当,即时取等号,此时直线l的方程为.
方法二:由(1)方法二知,,,,,
所以,
即
当且仅当时取等号,此时直线l的方程为.
(3)设直线l的方程为,则,
所以,即,
当且仅当即时取“=”,此时直线l的方程为.
【跟踪训练1】.(25-26高二上·重庆·阶段练习)已知的三个顶点是,,.
(1)若直线过点,且在两坐标轴上的截距相等,求直线的方程.
(2)若为直线上动点,为坐标原点,求的最小值及取最小值时直线的方程.
【答案】(1)或
(2),
【分析】(1)分为两种情况:直线过原点;直线不过原点,设出直线的方程,根据条件求解即可;
(2)求出关于直线的对称点为,则的最小值为,即可求解.
【详解】(1)①当直线过原点时,,则方程为,即;
②当直线不过原点时,设为,
又直线过点,则,即.
故此时,的方程为.
综上:直线的方程为或.
(2)设关于直线的对称点为,则中点为
直线的方程为,即.
则,即,所以.
,当共线时取等号,
则的最小值为.
此时直线方程即直线方程:,即.
【跟踪训练2】.(25-26高二上·福建福州·阶段练习)设直线的方程为.
(1)求出直线过的定点;
(2)若在两坐标轴上的截距相等,求直线的方程.
(3)若直线交轴正半轴于点,交轴负半轴于点,的面积为,求的最小值.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)由题意可得,从而得,即可求解;
(2)分截距是否为两种情况,求得参数,从而可求解.
(3)求出直线在坐标轴上的截距,结合题意确定参数范围,求出的面积的表达式,结合基本不等式即可求得答案.
【详解】(1)由直线的方程为,
化简整理得,
则,解得,
所以定点
故直线过定点.
(2)当直线过原点时满足条件,此时,解得,此时直线方程为.
当直线不过原点时,在两坐标轴上的截距相等,则直线斜率为,
所以,解得,可得直线方程为.
综上所述:直线方程为或.
(3)由题意知,令,解得,解得;
令,解得,解得或,
综上有.
所以,
当且仅当,即时取等号,
所以面积的最小值是.
【专项训练】
一、单选题
1.(25-26高二上·安徽合肥·阶段练习)若直线:与:平行,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据直线平行列方程计算即可.
【详解】由题意,,解得或,
当时,直线:,:,两直线平行;
当时,:,:,两直线重合.
综上所述,.
故选:A
2.(25-26高二上·北京房山·阶段练习)过点且斜率为的直线,其点斜式方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据直线方程的点斜式直接判断.
【详解】因为过点且斜率为的直线,
其点斜式方程为:.
故选:A
3.(25-26高二上·安徽·阶段练习)若直线过点,且与两坐标轴围成的三角形的面积为8,则直线的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】由题意可设直线的方程为:,利用三角形面积列方程,分类讨论求解即可.
【详解】由题意知,直线的斜率存在且不为0.设直线:.
设此直线与轴、轴的交点分别为,,
则点,的坐标分别为,,
因此面积为,
若,解得;
若,解得或.
综上,直线的个数为3.
故选:C.
4.(25-26高二上·重庆·阶段练习)已知点,,若直线与线段AB相交,则k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由直线方程易得直线过定点,结合图形进行求解即可.
【详解】直线过定点,
而,,
由图可知,要使直线与线段AB相交,
则或,即k的取值范围是.
故选:B.
5.(25-26高二上·广东清远·阶段练习)已知直线,则下列结论正确的是( )
A.直线的倾斜角是钝角 B.的一个方向向量为
C.直线在轴上截距为1 D.与直线垂直
【答案】B
【分析】根据直线方程的一般式求出其斜率为,可得倾斜角为锐角,因此A错误,再由方向向量的定义可得B正确;由截距定义计算可知直线在轴上截距为,可得C错误,易知两直线斜率乘积不为,因此两直线不垂直,可得D错误.
【详解】对于A,由,得直线,所以直线的斜率,
所以直线的倾斜角是锐角,故A错误;
对于B,易知直线的一个方向向量为,又直线的一个方向向量也可为,故B正确;
对于C,令代入直线的方程可得,因此直线在轴上截距为,即C错误;
对于D,直线的斜率为,所以,
所以直线与直线不垂直,故D错误.
故选:B
6.(25-26高二上·天津·阶段练习)“”是“直线与直线互相垂直的( )
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
【分析】利用直线垂直的判定列方程求参数值,再由充分、必要性定义及推出关系判断题设条件间的关系.
【详解】由两直线垂直,则,整理得,
所以或,经检验均满足题设,
所以“”是“直线与直线互相垂直的充分不必要条件.
故选:A
7.(25-26高二上·天津滨海新·阶段练习)点到直线的距离最大时,其最大值以及此时过点P且垂直于直线l的直线方程分别为( )
A.; B.;
C.; D.;
【答案】C
【分析】如果直接用点到直线距离公式,求出距离与之间的关系再求最值,计算会相当繁琐;所以先考虑直线过的定点,再从几何的角度求得距离最大值,进而求出直线方程.
【详解】直线变形得.
当时,方程成立;此时,因此直线过定点.
结合图象可知,随着直线绕点旋转,点到的距离也会变化,但距离都会小于等于.
所以点到直线的距离最大为.
此时过点且垂直于直线的直线即为直线.
直线的方程为,即.
故选:
8.(25-26高二上·河南·阶段练习)设,过定点A的动直线和过定点B的动直线交于点,点不与重合,则的最小值是( )
A.9 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据两条直线方程求出坐标,再依据两直线垂直得出,进而利用基本不等式即可.
【详解】由以及得,,
因,则两条直线垂直,
则,
则
,
等号成立时,
故的最小值是.
故选:C
二、多选题
9.(25-26高二上·甘肃武威·阶段练习)以下四个命题表述正确的是( )
A.直线恒过定点
B.已知直线过点,且在轴上截距相等,则直线的方程为
C.“直线与直线垂直”是“”的必要不充分条件
D.过两点的直线方程为
【答案】AC
【分析】对于A,对直线方程进行化简,即可确定直线所过定点坐标;对于B,漏掉了过原点的直线的情况;对于C,两条直线垂直求出的值有2个;对于D,根据两点式直线方程的条件即可判断.
【详解】对于A:
化简直线方程得,
直线恒过与的交点,解得,恒过定点,A正确;
对于B:
直线过点,在轴上截距相等,当截距不为0时为,
截距为0时为,故B错误;
对于C:
由题意,“直线与直线垂直”
则,解得或,
所以“直线与直线垂直”是“”的必要不充分条件,C正确;
对于D:
两点式直线方程的条件需满足且,所以D错误.
故选:AC
10.(25-26高二上·江苏南京·阶段练习)下列说法正确的有( )
A.直线倾斜角越大,斜率越大
B.经过不同两点的直线方程是
C.经过点且在轴和轴上截距相等的直线为
D.经过点作直线分别交轴,轴的正半轴于两点,为坐标原点,当取最小值时,直线的方程为
【答案】BD
【分析】举出反例可判断A;根据直线的两点式方程结合特殊情况下的直线方程可判断B;利用直线的截距式方程结合过原点时的情况判断C;设直线的截距式方程,结合条件等式求最值可判断D.
【详解】对于A,取直线的倾斜角分别为,,但两直线的斜率,A错误;
对于B,对于经过不同两点的直线,
当时,直线的两点式方程为,可化为;
当时,直线方程为,此时满足;
当时,直线方程为,此时满足;
故经过不同两点的直线方程是,B正确;
对于C,直线经过点且在轴和轴上截距相等,
若截距均为0,则直线方程为;
当截距不为0时,设直线方程为,将代入,得,
即直线方程为,即,C错误;
对于D,设直线方程为,将代入得,
则,
当且仅当,即时等号成立,
取最小值时,,此时直线方程为,即,D正确,
故选:BD
11.(25-26高二上·江苏镇江·阶段练习)下列说法正确的有( )
A.过点并且倾斜角为的直线方程为
B.直线经过第一、二、三象限
C.过点且斜率为的直线的点斜式方程为
D.斜率为-2,在y轴上的截距为3的直线方程为
【答案】ABC
【分析】求得直线方程判断A;利用直线斜率与在y轴上的截距可判断B;由直线的点斜式方程求得直线方程判断C;由直线的斜截式求得直线方程判断D.
【详解】对于A,直线的倾斜角为,所以该直线与横轴垂直,所以直线方程为,故A正确;
对于B,直线的斜率为2,在y轴上的截距为5,
可得直线经过第一、二、三象限,故B正确;
对于C,过点且斜率为的直线的点斜式方程为,故C正确;
对于D,斜率为-2,在y轴上的截距为3的直线方程为,故D错误.
故选:ABC.
12.(25-26高二上·广东深圳·阶段练习)已知直线过定点,则下列说法正确的是( )
A.直线过定点
B.若直线在轴上的截距为,则
C.若直线不经过第四象限,则的取值范围为
D.若直线分别交x,y轴正半轴于A,B,则当取得最小值时,直线的方程为
【答案】ABD
【分析】根据直线方程的相关知识、基本不等式的性质逐项判断计算即可.
【详解】对于A:
因为直线,化简得.
所以该直线过定点,所以A正确;
对于B:
若直线在轴上的截距为-3,即该直线过,
那么,解得,所以B正确;
对于C:
因为直线的方程为,要使得该直线不经过第四象限,
则.
当时,,解得.
当时,,符合题意.
所以的取值范围为,所以C错误;
对于D:
因为直线分别交轴正半轴于,所以.
设,因为,所以.
所以,其中.
且满足,.
所以.
根据基本不等式的性质可得,
当且仅当时即时等号成立.此时取最小值为4.
此时直线的方程为,所以D正确.
故选:ABD.
13.(25-26高二上·湖南永州·阶段练习)已知直线l的倾斜角等于,且l经过点,则下列结论中正确的有( )
A.直线l在y轴上的截距为 B.l的一个方向向量为
C.l与直线垂直 D.l与直线平行
【答案】ABC
【分析】先求出直线的方程,然后逐项判断计算即可.
【详解】因为直线的倾斜角为,所以斜率为.
因为直线经过点,所以该直线方程为,
即.
对于A:
令,则,所以该直线与轴上的截距为,所以A正确;
对于B:
因为,与斜率相等,所以B正确;
对于C:
因为直线的斜率为,
而,所以与该直线垂直,所以C正确;
对于D:
因为直线的斜率为,所以两直线不平行,所以D错误.
故选:ABC.
14.(25-26高二上·广东中山·阶段练习)已知直线 ,动直线 : , 则下列结论正确的是( )
A.存在k、使得的倾斜角为90°
B.对任意的k,与都有公共点
C.对任意的k,与都不重合
D.对任意的k,与都不垂直
【答案】ABD
【分析】根据两直线的位置关系求解判断.
【详解】对于A,当时,:,符合倾斜角为90°,故A正确;
对于B,:即,
令,解得,故过定点,
而点也在:上,所以对任意的k,与都有公共点,故B正确;
对于C,当时,:,与:重合,故C不正确;
对于D,要使与垂直,则,即,显然这样的k值不存在.故D正确.
故选:ABD.
三、填空题
15.(25-26高二上·安徽·阶段练习)已知中,,线段的中点分别在轴上,则边上的中线所在的直线的方程为 .(结果用一般式表示)
【答案】
【分析】根据设,根据中点坐标公式可得的值,再根据斜率公式求中线斜率,从而可得中线方程.
【详解】设,则,得,
而线段的中点坐标为,故边上的中线的斜率,
所以中线所在的直线的方程为,即.
故答案为:.
16.(25-26高二上·安徽·阶段练习)若,,且,则经过,的直线的一般方程为 .
【答案】
【分析】根据等式与直线方程的联系进行求解即可.
【详解】因为,,
所以在直线上,在直线上,
又过点的直线有且只有一条,
所以经过,的直线的一般方程为,
故答案为:
17.(25-26高二上·福建福州·阶段练习)已知直线l过点,若l与x,y轴的正半轴围成的三角形的面积为S,则S的一个可能的值是 .
【答案】6(答案不唯一)
【分析】由题意可设直线的截距式方程,代入已知点后,利用基本不等式求得,即得三角形面积的范围即可.
【详解】由题意知直线l在x,y轴上的截距存在且大于0,可设l的方程为(a,b>0),
由直线l过点,可得,
因,当且仅当,即时,等号成立,
即,此时.
故答案为:6(答案不唯一)
18.(25-26高二上·河南新乡·阶段练习)在平面直角坐标系中,过点作直线,分别与轴的正半轴,轴的正半轴交于点.当直线的斜率为 时,的面积最小(是坐标原点),最小面积是 .
【答案】 8
【分析】设、,,,则,将代入得,利用基本不等式可求出,从而求得的最小面积及此时直线的斜率.
【详解】设,
则直线,
将代入得,
由基本不等式得,,
当且仅当,即时,等号成立,
所以,,,
所以直线的斜率时,
的面积最小,最小值为8,
故答案为:,8.
19.(25-26高二上·全国·课后作业)已知平行四边形的顶点,边所在直线方程是,对角线的交点为,则边所在直线方程为 .
【答案】
【分析】由平行四边形中,可设平行直线系方程,结合中点坐标公式求出点坐标,求得.
【详解】 由,可设直线且,
设点的坐标为,又,为对角线的中点,
所以,即,则,
由点在直线上,故,
解得,所以.
故答案为:.
四、解答题
20.(25-26高二上·河南周口·阶段练习)已知△ABC的三个顶点为.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)求边上的中线所在直线的方程.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)求出直线的斜率,进而得出直线的斜率,利用点斜式即可;
(2)求出的中点,再利用点斜式即可.
【详解】(1)由题,如图
因的三个顶点为,则直线AC的斜率,
因,则,
故直线BD的方程为,即;
(2)因,则的中点为,
又,则直线的斜率为,
则直线的点斜式方程为,即.
21.(25-26高二上·浙江嘉兴·阶段练习)已知直线,其中.
(1)求直线所过定点.
(2)当直线在轴上的截距是它在轴上的截距倍时,求实数的值.
(3)若直线不经过第四象限,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)将直线的方程化为,列出相应的方程组,计算可得答案;
(2)求出直线在轴上的截距,在轴上的截距,列出方程,求出的值;
(3)由直线恒过定点,数形结合得即可.
【详解】(1)由直线可变为,
,解得,
所以直线恒过定点.
(2)由题可得,在直线的方程中,令,得,令,得,
所以,即,解得或,
经检验,或均符合要求,
所以实数的值为或.
(3)由直线恒过定点,如图,,,
要使直线不经过第四象限,则,解得,
所以实数的取值范围为.
22.(25-26高二上·辽宁·阶段练习)三角形中,,,.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)求经过点将面积二等分的直线的方程;
(3)直线过点,且与边有公共点,求直线的斜率的取值范围;
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)得出边上的高所在直线的斜率为即可;
(2)求出线段的靠近点的三等分点即可;
(3)画图可得,或,根据斜率公式即可求解.
【详解】(1)由题意,所以边上的高所在直线的斜率为,
故所求为,即;
(2)设线段的中点为,
因为,,
所以,
又,所以,
故所求为
即;
(3)如图所示,
若直线过点,且与边有公共点,则或,
而,,,
所以,,
所以直线的斜率的取值范围为.
23.(25-26高二上·江苏盐城·阶段练习)已知直线.
(1)若直线不经过第二象限,求实数的取值范围;
(2)若直线与两坐标轴的正半轴围成的三角形面积最小,求的方程.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)数形结合,结合直线图象可得解;
(2)求得直线与坐标轴的交点,可得面积,进而利用二次函数的性质可得最值.
【详解】(1)
如图所示,结合图象可知,
当时,直线斜率不存在,方程为,不经过第二象限,成立;
当时,直线斜率存在,方程为,
又直线不经过第二象限,则,解得;
综上,.
(2)已知直线,且由题意知,
令,得,得,
令,得,得,
则,
所以当时,取最小值,
此时直线的方程为,即.
24.(25-26高二上·陕西西安·阶段练习)(1)若直线l沿x轴向左平移4个单位长度,再沿y轴向上平移3个单位长度后,回到原来的位置,求l的斜率;
(2)若一条光线从点射出,与x轴相交于点,经x轴反射,求入射光线和反射光线所在直线的方程;
(3)若直线l经过点,且在两坐标轴上的截距的绝对值相等,求直线l的方程.
【答案】(1);(2),;(3)或或.
【详解】(1)由题意,直线存在斜率,可设直线方程为,
直线沿轴向左平移4个单位,沿轴向上平移3个单位后,
所得直线的方程为:
化简得.
因为平移后与原直线重合,则.
解得,即直线的斜率为.
(2)由两点坐标,可得直线的斜率为,
所以入射光线所在直线方程为,即.
因为反射光线与入射光线所在直线关于轴对称,
所以反射光线与入射光线所在直线的倾斜角互补,
所以反射光线与入射光线所在直线的斜率互为相反数,
所以反射光线所在直线的斜率为,
所以反射光线所在直线方程为,即.
(3)当直线的截距为0时,设直线的方程为,代入点,得,解得,
此时直线:,即;当直线的截距不为0时,设直线的方程为,
依题意有则,解得或若,则直线的方程为,即;
若,则直线的方程为,即.
综上所述,直线的一般式方程可能是.
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