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教材梳理 夯基础
考点突破 强技能
第46讲 两条直线的位置关系
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主干知识
知识点1 两条直线的位置关系
直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,l3:A1x+B1y+C1=0,l4:A2x+B2y+C2=0(其中l1与l3是同一条直线,l2与l4是同一条直线)的位置关系如表:
位置
关系 l1,l2满足条件 l3,l4满足的条件
平行 ____________ ________________________________________
垂直 ________ _____________
相交 ______ ____________
k1=k2且b1≠b2
A1B2-A2B1=0,且A1C2-A2C1≠0(或B1C2-B2C1≠0)
k1k2=-1
A1A2+B1B2=0
k1≠k2
A1B2-A2B1≠0
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知识点2 直线的交点与方程组解的关系
(1)两直线的交点
点P的坐标既满足直线l1的方程A1x+B1y+C1=0,也满足直线l2的方程A2x+B2y+C2=0,
即点P的坐标是方程组的解,解这个方程组就可以得到这两
条直线的______坐标.
交点
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(2)两直线的位置关系与方程组解的关系
方程组
的解 一组 无数组 ______
直线l1与l2的公共点的个数 一个 ________ 零个
直线l1与l2的位置关系 ______ 重合 ______
无解
无数个
相交
平行
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知识点3 三种距离公式
(1)两点间的距离公式
①条件:点P1(x1,y1),P2(x2,y2).
②结论:|P1P2|=_____________________.
③特例:原点O(0,0)与任一点P(x,y)间的距离|OP|=.
(2)点到直线的距离公式
点P(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.
(3)两条平行直线间的距离
两条平行直线l1:Ax+By+C1=0与l2:Ax+By+C2=0间的距离为d=.
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常用结论
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),点(x,y)关于点(a,b)的对称点为
(2a-x,2b-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x=a的对称点为(2a-x,y),关于直线y=b的对称点为(x,2b-y).
(4)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).
(5)点(x,y)关于y=x+b的对称点为(y-b,x+b),关于y=-x+b的对称点为(b-y,b-x).
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基础自测
类型 回源教材 澄清盲点 结论应用
题号 2,4 1 3
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)当直线l1和l2斜率都存在时,一定有k1=k2⇒l1∥l2.( )
(2)如果两条直线l1与l2垂直,那么它们的斜率之积一定等于-1.( )
(3)点P(x0,y0)到直线y=kx+b的距离为.( )
(4)若点A,B关于直线l:y=kx+b(k≠0)对称,则直线AB的斜率等于-,且线段AB的中点在直线l上.( )
×
×
×
√
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2.(选择性必修第一册P57例5变式)以A(5,-1),B(1,1),C(2,3)为顶点的三角形是
( )
A.锐角三角形
B.钝角三角形
C.以A为直角顶点的直角三角形
D.以B为直角顶点的直角三角形
【解析】选D.直线AB的斜率kAB==-,直线BC的斜率kBC==2,
由kAB·kBC=-1,所以AB⊥BC,
故△ABC是以B为直角顶点的直角三角形.
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3.(一题多法)已知点P(2,-1),直线l:x+y+2=0,则点P关于直线l的对称点Q点的坐标为________.
【解析】法一:设Q点的坐标为(x,y),则PQ中点坐标为(,),又直线l的斜率为-1,
所以
解得
即Q点坐标为(-1,-4).
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法二:直线l的方程可化为y=-x-2,
所以Q点坐标为(-2+1,-2-2),
即Q(-1,-4).
答案:(-1,-4)
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4.(选择性必修第一册P79习题2.3T9变式)若三条直线y=2x,x+y=3,mx+2y+5=0相交于同一点,则m的值为________.
【解析】由得
所以点(1,2)满足方程mx+2y+5=0,
即m×1+2×2+5=0,所以m=-9.
答案:-9
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考点突破 强技能
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考点一两条直线的位置关系 题组练通
【例1】已知两直线l1:x+my+6=0,l2:(m-2)x+3y+2m=0,根据下面l1与l2的位置关系,求实数m的值或取值范围.
(1)相交;(2)垂直;(3)平行;(4)重合.
【解析】(1)当m=0时,显然l1与l2相交;
当m≠0时,由-≠-,得m≠-1且m≠3,所以实数m的取值范围为{m|m≠-1且m≠3}.
(2)当m=0时,显然l1与l2不垂直;
当m≠0时,由(-)·(-)=-1,得m=,所以实数m的值为.
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(3)若l1与l2平行,易知m≠0,则-=-且-≠-,所以m=-1,所以实数m的值为-1.
(4)若l1与l2重合,易知m≠0,则-=-且-=-,所以m=3,所以实数m的值为3.
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解题技法
两直线位置关系的判断方法
已知两直线的斜率存在 (1)两直线平行⇔两直线的斜率相等且坐标轴上的截距不相等;
(2)两直线垂直⇔两直线的斜率之积为-1
已知两直线的斜率不存在 当两直线在x轴上的截距不相等时,两直线平行;否则两直线重合
已知两直线的一般方程 设直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1∥l2⇔A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1
≠0(或A1C2-A2C1≠0);l1⊥l2⇔A1A2+B1B2=0.此法可避免对斜率是否存在进行讨
论
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【训练1】 (1)(2025·丹东模拟)直线l1:x+ay-3=0与直线l2:(a+1)x+2y-6=0平行,则a=( )
A.-2 B.1
C.-2或1 D.-1或2
【解析】选A.由题意,直线x+ay-3=0与直线(a+1)x+2y-6=0平行,由1×2=a(a+1),解得a=-2或a=1.当a=-2时,l1:x-2y-3=0,l2:-x+2y-6=0,l1∥l2.当a=1时,l1:x+y-3=0,
l2:x+y-3=0,l1与l2重合.
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(2)(2025·桂林模拟)已知直线l1:ax+(a-1)y+3=0,l2:2x+ay-1=0,若l1⊥l2,则实数a的值是( )
A.0或-1 B.-1或1
C.-1 D.1
【解析】选A.由题意可知l1⊥l2,故2a+a(a-1)=0,解得a=0或a=-1,经验证,符合题意.
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(3)(2025·重庆模拟)已知直线l1:2x+2y-1=0,l2:4x+ny+3=0,l3:mx+6y-1=0,若l1∥l2且l1⊥l3,则m+n的值为( )
A.-10 B.10 C.-2 D.2
【解析】选C.由题意
解得则m+n=-2.
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(4)已知两直线l1:(m-1)x-6y-2=0,l2:mx+y+1=0,若l1⊥l2,则m=__________;若l1∥l2,则m=__________.
【解析】因为l1:(m-1)x-6y-2=0,l2:mx+y+1=0,所以,若l1⊥l2,则m(m-1)-6=0,解得m=3或m=-2,若l1∥l2,则m-1+6m=0,解得m=,经检验符合题意.
答案:3或-2
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考点二两直线的交点与距离问题
【例2】(1)已知直线l经过直线l1:x+y=2与l2:2x-y=1的交点,且直线l的斜率为-,则直线l的方程是( )
A.3x-2y-1=0 B.3x-2y+1=0
C.2x+3y-5=0 D.2x-3y+1=0
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【解析】选C.解方程组得
所以两直线的交点为(1,1).
因为直线l的斜率为-,
所以直线l的方程为y-1=-(x-1),
即2x+3y-5=0.
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(2)已知直线3x+y-3=0和直线6x+my+1=0互相平行,则它们之间的距离是( )
A.4 B. C. D.
【解析】选D.由直线平行可得3m-6=0,
解得m=2,
因此直线方程为6x+2y+1=0,
即3x+y+=0,
则所求距离是=.
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解题技法
1.求过两直线交点的直线方程的方法
求过两直线交点的直线方程,先解方程组求出两直线的交点坐标,再结合其他条件写出直线方程,也可借助直线系方程,利用待定系数法求出直线方程.
2.点到直线、两平行直线间的距离公式的使用条件
(1)求点到直线的距离时,应先将直线方程化为一般式.
(2)求两平行直线之间的距离时,应先将方程化为一般式且x,y的系数对应相等.
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【训练2】 (1)若点(m,n)在直线l:3x+4y-13=0上,则(m-1)2+n2的最小值为( )
A.3 B.4 C.2 D.6
【解析】选B.由(m-1)2+n2的几何意义为点(m,n)到点(1,0)距离的平方,
得其最小值为点(1,0)到直线l:3x+4y-13=0的距离的平方,
即d2=()2=4.
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(2)已知直线l经过直线2x+y-5=0与直线x-2y=0的交点P.
①若点A(5,0)到直线l的距离为3,求直线l的方程;
②求点A(5,0)到直线l的距离的最大值.
【解析】①因为经过两已知直线交点的直线系方程为2x+y-5+λ(x-2y)=0,
即(2+λ)x+(1-2λ)y-5=0,
所以=3,
解得λ=或λ=2.
所以直线l的方程为x=2或4x-3y-5=0.
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②由
解得交点P(2,1),
如图,过P作任一直线l,
设d为点A到直线l的距离,
则d≤|PA|(当l⊥PA时等号成立).
所以dmax=|PA|=.
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微拓展直线系方程在解题中的应用
1.平行直线系方程:与直线Ax+By+C=0平行的直线系方程为Ax+By+m=0(m为参数,且m≠C).
2.垂直直线系方程:与直线Ax+By+C=0垂直的直线系方程为Bx-Ay+m=0(m为参数).
3.过两直线交点的直线系方程:经过两直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0的交点的直线系方程为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ为参数,此直线不包括直线l2).
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[典例](1)(一题多法)已知两条直线l1:3x+4y-2=0与l2:2x+y+2=0的交点为P,过点P且平行于直线l3:x-y-1=0的直线l4的方程为____________.
【解析】法一:由解得
由平行关系可设直线l4的方程为x-y+c=0,其中c≠-1,将(-2,2)代入l4的方程可得c=4,
所以直线l4的方程为x-y+4=0.
法二:由题意可设直线l4的方程为(3x+4y-2)+λ(2x+y+2)=0,即(2λ+3)x+(4+λ)y-2+2λ=0①,因为直线l4与直线l3:x-y-1=0平行,所以-(2λ+3)=4+λ,解得λ=-,代入①式得直线l4的方程为-x+y-=0,化简得x-y+4=0.
答案:x-y+4=0
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(2)(一题多法)经过两条直线2x+3y+1=0和x-3y+4=0的交点,且垂直于直线
3x+4y-7=0的直线的方程为______________.
【解析】法一:由解得
故交点的坐标为(-,).
因为所求直线与直线3x+4y-7=0垂直,所以所求直线的斜率为,所以所求直线的方程为y-=(x+),即4x-3y+9=0.
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法二:由垂直关系可设所求直线方程为4x-3y+m=0.
由
可解得交点的坐标为(-,).
将点(-,)的坐标代入4x-3y+m=0,
得m=9,故所求直线的方程为4x-3y+9=0.
答案:4x-3y+9=0
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考点三对称问题
角度1 中心对称问题
【例3】(一题多法)过点P(3,0)有一条直线l,它夹在两条直线l1:2x-y-2=0与l2:x+y+3=0之间的线段恰被点P平分,则直线l的方程为______________.
【解析】法一:设直线l分别与直线l1,l2相交于点A(x1,y1),B(x2,y2),
因为线段AB被点P(3,0)平分.所以x1+x2=6,y1+y2=0.
于是x2=6-x1,y2=-y1.
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由于点A,B分别在直线l1,l2上,
所以解得
即A(,).直线PA的方程为=,
即8x-y-24=0.所以直线l的方程为8x-y-24=0.
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法二:可将点A,B的坐标分别设为(a,2a-2)和(b,-b-3),则得a=,
即A(,).直线PA的方程为=,即8x-y-24=0.所以直线l的方程为8x-y-24=0.
答案:8x-y-24=0
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解题技法
中心对称问题的解法
(1)若点P(x,y)关于Q(a,b)的对称点为P'(x',y'),则
(2)直线关于点的对称问题可转化为点关于点的对称问题来解决.
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【训练3】 直线2x+3y-6=0关于点(-1,2)对称的直线方程是( )
A.3x-2y-10=0 B.3x-2y-23=0
C.2x+3y-4=0 D.2x+3y-2=0
【解析】选D.设对称的直线方程上的一点的坐标为(x,y),则其关于点(-1,2)对称的点的坐标为(-2-x,4-y),
因为点(-2-x,4-y)在直线2x+3y-6=0上,
所以2(-2-x)+3(4-y)-6=0,
即2x+3y-2=0.
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角度2 轴对称问题
【例4】在平面直角坐标系Oxy中,已知点A(0,-2),点B(1,0),P为直线2x-4y+3=0上一动点,则|PA|+|PB|的最小值是( )
A. B.4 C.5 D.6
【解析】选B.设点A(0,-2)关于直线2x-4y+3=0的对称点为A'(x,y),
则解得
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所以A'(-,),
所以|PA|+|PB|=|PA'|+|PB|≥|A'B|==4,
当且仅当点P为线段A'B与直线2x-4y+3=0的交点时等号成立,
所以|PA|+|PB|的最小值是4.
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解题技法
轴对称问题的解法
(1)若点M(a,b)关于直线Ax+By+C=0(AB≠0)的对称点为M'(m,n),
则有
(2)直线关于直线的对称问题可转化为点关于直线的对称问题来解决.
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【训练4】 (多选题)(2024·徐州模拟)光线自点(4,2)射入,经倾斜角为45°的直线l:y=kx+1反射后经过点(3,0),则反射光线经过的点为( )
A. (14,) B.(9,-15)
C.(-3,15) D.(13,2)
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【解析】选BC.由题意知,k=tan 45°=1,
设点(4,2)关于直线y=x+1的对称点为(m,n),
则解得
所以反射光线所在的直线方程为y=(x-3)=(x-3),
所以当x=9时,y=-15;当x=-3时,y=15;当x=14时,y=-;当x=13时,y=-25.
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