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《正禾一本通》
高中同步高效导学案
数学(人教)·选择性必修一
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第二章 直线和圆的方程
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目
录
自主学习·新知感悟
合作探究·思维进阶
学以致用·课堂评价
课后分层练
自主学习·新知感悟
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2.3 直线的交点坐标与距离公式
2.3.1 两条直线的交点坐标
学习目标 1.会用解方程组的方法求两条相交直线的交点坐标,以培养数学运算能力.(重点) 2.会根据直线方程判定两条直线的位置关系,以提升逻辑推理、数学运算能力.(重点)
在平面几何中,我们对直线作了定性研究.引入平面直角坐标系后,我们用二元一次方程表示直线,直线的方程就是相应直线上每一个点的坐标所满足的一个关系式.这样,我们可以通过方程把握直线上的点,进而用代数方法对直线进行定量研究,例如求两条直线的交点坐标,平面内与点、直线相关的距离问题等.
问题1 已知 l1:2x+y+3=0,l2:x-2y-1=0,请求解此方程组,并思考方程组的解相当于什么.
提示:解方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x+y+3=0,,x-2y-1=0,))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1,,y=-1,))
所以它们可以抽象成直线l1与l2相交,交点坐标为(-1,-1).
【自主评测】
1.教材挖掘:请认真阅读教材P70,分析思考: 若直线l1:a1x+b1y+2=0和直线l2:a2x+b2y+2=0的交点是P(3,4),则点P在l1,l2上吗?由此能求出过A(a1,b1),B(a2,b2)两点的直线的方程吗?
提示:点P在l1,l2上,由已知得3a1+4b1+2=0且3a2+4b2+2=0,所以A,B都在直线3x+4y+2=0上,所以过点A,B两点的直线的方程是3x+4y+2=0.
2.判断是非:判断下面结论是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”.
(1)由两条直线的方程组成的方程组有解,则两直线相交.( )
(2)若两条直线的斜率不相等,则两直线一定相交.( )
(3)两直线l1:A1x+B1y+C1=0;l2:A2x+B2y+C2=0相交的充要条件是A1B2-A2B1≠0.( )
(4)方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0,表示经过直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0的交点的所有直线.( )
提示:(1)× (2)× (3)√ (4)×
求相交直线的交点坐标
问题2 关于x,y的二元一次方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a1x+b1y+c1=0,,a2x+b2y+c2=0))的解如何求?
提示:加减消元法或代入消元法.
问题3 已知两条直线l1:3x+4y-2=0,l2:2x+y+2=0,画出两条直线的图象,分析交点坐标M与直线l1,l2的方程有什么关系?
提示:直线l1,l2的图象如图所示.点M既在直线l1上,也在直线l2上,满足直线l1的方程3x+4y-2=0,也满足直线l2的方程2x+y+2=0,
即交点坐标是方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+4y-2=0,,2x+y+2=0))的解.
已知两条直线l1:A1x+B1y+C1=0, l2:A2x+B2y+C2=0,设这两条直线的交点为P,则点P的坐标是方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))的解.
eq \x(,(1)解方程组时需注意消元法的使用,可用加减消元或代入消元.,(2)图象可以大致判断交点位置,解方程组更为准确.) 温馨提示
(1)解方程组时需注意消元法的使用,可用加减消元或代入消元.
(2)图象可以大致判断交点位置,解方程组更为准确.
例1 (链接教材:人A版教材P71例2)求经过两直线l1:3x+4y-2=0和l2:2x+y+2=0的交点且过坐标原点的直线l的方程.
解:由方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+4y-2=0,,2x+y+2=0))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-2,,y=2,))即l1与l2的交点坐标为(-2,2).
∵直线l也过坐标原点,∴其斜率k= eq \f(2,-2)=-1.故直线l的方程为y=-x,即x+y=0.
eq \x(,(1)求两直线的交点坐标可直接建立方程组求解,并可利用解的个数判断直线的位置关系.,(2)当多条直线相交于同一点时,先选两直线求交点,此点必须满足其他直线.) 类题通法
(1)求两直线的交点坐标可直接建立方程组求解,并可利用解的个数判断直线的位置关系.
(2)当多条直线相交于同一点时,先选两直线求交点,此点必须满足其他直线.
【迁移运用】 1.(1)当0<k< eq \f(1,2)时,直线l1:kx-y-k+1=0与直线l2:ky-x-2k=0的交点在( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:选B.由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(kx-y-k+1=0,,ky-x-2k=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(k,k-1),,y=\f(2k-1,k-1).))
当0<k< eq \f(1,2)时,∵ eq \f(k,k-1)<0, eq \f(2k-1,k-1)>0,∴交点在第二象限.
(2)(一题多解)若直线2x+3y-k=0与直线x-ky+12=0的交点在y轴上,则k的值为( )
A.-24
B.6
C.±6
D.24
解析:选C.法一 联立方程得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x+3y-k=0,,x-ky+12=0,))
消去y得x= eq \f(k2-36,3+2k) (k≠-).
由题意知 eq \f(k2-36,3+2k)=0,解得k=±6.
法二 显然k≠0,在2x+3y-k=0中,
令x=0,得y= eq \f(k,3),
在x-ky+12=0中,令x=0,得y= eq \f(12,k),
由题意可得 eq \f(12,k)= eq \f(k,3),解得k=±6.
利用直线的交点判断两直线的位置关系
问题4 设直线l1:A1x+B1y+C1=0,①
l2:A2x+B2y+C2=0.②
由①×B2-②×B1,得(A1B2-A2B1)x=-(C1B2-C2B1).③
当A1B2-A2B1≠0时,方程③的解为x=- eq \f(C1B2-C2B1,A1B2-A2B1),l1与l2相交,还有其他情况吗?
提示:当A1B2-A2B1=0且C1B2-C2B1≠0时,方程③无解,l1∥l2;
当A1B2-A2B1=C1B2-C2B1=0时,方程③有无数个解,l1与l2重合.
相交
平行
已知直线l1:A1x+B1y+C1=0(A eq \o\al(2,1)+B eq \o\al(2,1)≠0),直线l2:A2x+B2y+C2=0(A eq \o\al(2,2)+B eq \o\al(2,2)≠0):
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
例2 (链接教材:人A版教材P72练习T1)判断下列直线是否相交,若相交,求出交点的坐标.
(1)l1:3x-y+4=0,l2:x+3y+2=0;
(2)l1:3x-5y+10=0,l2:9x-15y+30=0.
解:(1)解方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x-y+4=0,,x+3y+2=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-\f(7,5),,y=-\f(1,5).))
所以这两条直线相交,交点坐标是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(7,5),-\f(1,5))).
(2)由9x-15y+30=0能化为方程3x-5y+10=0可知,
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x-5y+10=0,,9x-15y+30=0))有无数组解,所以这两条直线重合.
eq \x(,1.判断两直线位置关系的方法,关键是看两直线的方程组成的方程组的解的情况.,\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))有唯一解的等价条件是A1B2-A2B1≠0,即两条直线相交的等价条件是A1B2-A2B1≠0.,2.虽然利用方程组解的个数可以判断两直线的位置关系,但是由于运算量较大,一般较少使用.) 类题通法
1.判断两直线位置关系的方法,关键是看两直线的方程组成的方程组的解的情况.
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))有唯一解的等价条件是A1B2-A2B1≠0,即两条直线相交的等价条件是A1B2-A2B1≠0.
2.虽然利用方程组解的个数可以判断两直线的位置关系,但是由于运算量较大,一般较少使用.
【迁移运用】 2.已知直线5x+4y=2a+1与直线2x+3y=a的交点位于第四象限,则a的取值范围是________.
解析:由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(5x+4y=2a+1,,2x+3y=a))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(2a+3,7),,y=\f(a-2,7),))
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(2a+3,7)>0,,\f(a-2,7)<0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a>-\f(3,2),,a<2.))所以- eq \f(3,2)<a<2.
答案: eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,2),2))
直线系过定点问题
问题5 在直线的点斜式方程y-y0=k(x-x0)中,如果k为变量,则该直线恒过定点吗?
提示:恒过点(x0,y0).
问题6 方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0代表直线吗?它有什么特征?
提示:化成(A1+λA2)x+(B1+λB2)y+(C1+λC2)=0,即为直线方程;表示恒过A1x+B1y+C1=0与A2x+B2y+C2=0的交点.
Bx-Ay+λ=0
1.平行于直线Ax+By+C=0的直线系方程为 (λ≠C).
2.垂直于直线Ax+By+C=0的直线系方程为 .
3.过两条已知直线A1x+B1y+C1=0,A2x+B2y+C2=0交点的直线系方程为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(不包括直线A2x+B2y+C2=0).
eq \x(,一般情况下,若直线方程中含有一个参数,则该直线过定点.) 温馨提示
一般情况下,若直线方程中含有一个参数,则该直线过定点.
Ax+By+λ=0
角度一 定点的求解
例3 求证:不论m为何实数,直线(m-1)x+(2m-1)y=m-5都过某一定点.
证明:法一 取m=1时,直线方程为y=-4;
取m= eq \f(1,2)时,直线方程为x=9.
两直线的交点为P(9,-4),将点P的坐标代入原方程,左边=(m-1)×9+(2m-1)×(-4)=m-5=右边.
故不论m取何实数,点P(9,-4)总在直线(m-1)x+(2m-1)y=m-5上,即直线恒过点P(9,-4).
法二 原方程可化为(x+2y-1)m+(-x-y+5)=0.
若对任意m都成立,
则 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+2y-1=0,,x+y-5=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=9,,y=-4,))
所以不论m为何实数,所给直线都过定点P(9,-4).
类题通法
解含参数的直线恒过定点问题的策略一
(1)任给直线中的参数赋两个不同的值,得到两条不同的直线,然后验证这两条直线的交点就是题目中含参数直线所过的定点,从而问题得解.
(2)若整理成y-y0=k(x-x0)的形式,则表示的直线必过定点(x0,y0).
【迁移运用】 3.若a+b+c=0,且a,b不同时为0,求证:直线ax+by+c=0必过一个定点.
证明:因为a+b+c=0,且a,b不同时为0,
不妨设b≠0,则a=-(b+c).
代入直线方程ax+by+c=0,得-(b+c)x+by+c=0,即(x-y)+ eq \f(c,b)(x-1)=0,
此方程可视为过直线x-y=0与x-1=0的交点的直线系方程(不包括直线x-1=0).
解方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-1=0,,x-y=0,))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1,))
即两条直线的交点的坐标为(1,1).
故直线ax+by+c=0必过定点(1,1).
例4 (链接教材:人A版教材P72练习T3)求经过两直线l1:x-2y+4=0和l2:x+y-2=0的交点P,且与直线l3:3x-4y+5=0垂直的直线l的方程.
解:法一 由方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+4=0,,x+y-2=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=0,,y=2,))即P(0,2).
设l:4x+3y+c=0,将(0,2)代入得c=-6,∴l:4x+3y-6=0.
法二 设l:x-2y+4+λ(x+y-2)=0,
即(1+λ)x+(λ-2)y+4-2λ=0 *,
∵l3的斜率为 eq \f(3,4),∴- eq \f(1+λ,λ-2)=- eq \f(4,3),得λ=11,代入*中,整理得4x+3y-6=0.
类题通法
解含参数的直线恒过定点问题的策略二
含有一个参数的二元一次方程若能整理为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0,其中λ是参数,这就说明了它表示的直线必过定点,其定点可由方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))解得.
若整理成y-y0=k(x-x0)的形式,则表示的所有直线必过定点(x0,y0).
【迁移运用】 4.求证:不论m取什么实数,直线(2m-1)x+(m+3)y-(m-11)=0都经过一定点,并求出这个定点坐标.
解:将已知方程(2m-1)x+(m+3)y-(m-11)=0,整理为(2x+y-1)m+(-x+3y+11)=0.
由于m取值的任意性,所以有 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x+y-1=0,,-x+3y+11=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2,,y=-3.))
所以不论m取什么实数,所给直线均经过定点(2,-3).
1.两条直线l1:2x-y-1=0与l2:x+3y-11=0的交点坐标为( )
A.(3,2)
B.(2,3)
C.(-2,-3)
D.(-3,-2)
解析:选B.解方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x-y-1=0,,x+3y-11=0,))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2,,y=3.))
2.直线3x+4y-2=0与直线2x+y+2=0的位置关系( )
A.相交但不垂直
B.平行
C.重合
D.垂直
解析:选A.由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+4y-2=0,,2x+y+2=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-2,,y=2,))此方程组有唯一解,又因为3×2+4×1≠0,所以两直线不垂直.
3.不论m为何实数,直线l:(m-1)x+(2m-3)y+m=0恒过定点( )
A.(-3,-1)
B.(-2,-1)
C.(-3,1)
D.(-2,1)
解析:选C.直线l的方程可化为m(x+2y+1)-x-3y=0,
令 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+2y+1=0,,-x-3y=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-3,,y=1,))
∴直线l恒过定点(-3,1).
4.斜率为-2,且过两条直线3x-y+4=0和x+y-4=0交点的直线方程为________.
解析:法一 由方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x-y+4=0,,x+y-4=0,))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=0,,y=4,))
∴交点坐标为(0,4),
即y-4=-2x,∴所求直线方程为2x+y-4=0.
法二 设所求直线方程为3x-y+4+λ(x+y-4)=0,
即(3+λ)x+(λ-1)y+4-4λ=0,
∴k= eq \f(3+λ,1-λ)=-2,解得λ=5.∴所求直线方程为2x+y-4=0.
答案:2x+y-4=0
直线系方程
(链接教材P67“习题2.2T11结论”栏目)
具有某种共同属性的一类直线的集合称为直线系,表示直线系的方程叫做直线系方程,其特点是除含坐标变量x,y以外,还含有特定系数(也称参变量).
名师点拨
(1)已知直线的纵截距b,常设该直线的方程为y=kx+b(不适用于斜率不存在的直线);
(2)已知直线的横截距a,常设该直线的方程为x=ky+a(不适用于斜率为0的直线);
(3)与直线Ax+By+C=0平行的直线系方程为Ax+By+m=0(其中m为参数且m≠C);
(4)与直线Ax+By+C=0垂直的直线系方程为Bx-Ay+m=0(其中m为参数);
(5)设点P0(x0,y0)在直线Ax+By+C=0上,则这条直线的方程还可以写成A(x-x0)+B(y-y0)=0.
因此有如下结论:①过点P(x0,y0),且与直线Ax+By+C=0平行的直线方程为A(x-x0)+B(y-y0)=0;
②过点P(x0,y0),且与直线Ax+By+C=0垂直的直线方程为B(x-x0)-A(y-y0)=0.
其中点P(x0,y0)不在直线Ax+By+C=0上.
对于选择题、填空题,利用上述结论非常简便.
【基础巩固】
1.直线3x+2y+6=0和2x+5y-7=0的交点坐标为( )
A.(-4,-3)
B.(4,3)
C.(-4,3)
D.(3,4)
解析:选C.由方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+2y+6=0,,2x+5y-7=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-4,,y=3.))
2.直线3x+my-1=0与4x+3y-n=0的交点为(2,-1),则m+n的值为( )
A.12
B.10
C.-8
D.-6
解析:选B.将点(2,-1)代入3x+my-1=0得3×2+m×(-1)-1=0,即m=5,
将点(2,-1)代入4x+3y-n=0得4×2+3×(-1)-n=0,即n=5,
∴m+n=10.
3.(多选)下列选项中,正确的有( )
A.直线l1:x-y+2=0和l2:2x+y-5=0的交点坐标为(1,3)
B.直线l1:x-2y+4=0和l2:2x-4y+8=0的交点坐标为(2,1)
C.直线l1:2x+y+2=0和l2:y=-2x+3交点坐标为(-2,2)
D.直线l1:x-2y+1=0和l2:y=x,l3:2x+y-3=0两两相交
解析:选AD.方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-y+2=0,,2x+y-5=0))的解为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=3.))因此直线l1和l2相交,交点坐标为(1,3),A正确;
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+4=0,,2x-4y+8=0))有无数个解,这表明直线l1和l2重合,B错误;
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x+y+2=0,,2x+y-3=0))无解,这表明直线l1和l2没有公共点,故l1∥l2,C错误;
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+1=0,,y=x))的解为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1.))
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=x,,2x+y-3=0))的解为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1.))
方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+1=0,,2x+y-3=0))的解也为 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1.))
所以三条直线两两相交且交于同一点(1,1),D正确.
4.(易错题)直线x+a2y+6=0和(a-2)x+3ay+2a=0无公共点,则a的值为( )
A.-1或2
B.0或3
C.-1或0
D.-1或3
解析:选C.两直线无公共点,即两直线平行.
当a=0时,这两条直线分别为x+6=0和x=0,无公共点.
当a≠0时, eq \f(a-2,1)= eq \f(3a,a2)≠ eq \f(2a,6),解得a=-1.
综上,a=0或a=-1.
5.△ABC的三个顶点分别为A(0,3),B(3,3),C(2,0),如果直线x=a将△ABC分割成面积相等的两部分,那么实数a的值等于( )
A. eq \r(3)
B.1+ eq \f(\r(2),2)
C.1+ eq \f(\r(3),3)
D.2- eq \f(\r(2),2)
解析:选A.lAC: eq \f(x,2)+ eq \f(y,3)=1,即3x+2y-6=0.
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+2y-6=0,,x=a))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=a,,y=\f(6-3a,2),))
因为S△ABC= eq \f(9,2),
所以 eq \f(1,2)×a×(3- eq \f(6-3a,2))= eq \f(9,4),
得a= eq \r(3)或a=- eq \r(3)(舍去).
6.已知直线ax+2y-1=0与直线2x-5y+c=0垂直相交于点(1,m),则m=________.
解析:由两直线垂直得2a-10=0,解得a=5.又点(1,m)在直线上,所以a+2m-1=0,所以m=-2.
答案:-2
7.已知直线l1:kx+y-1=0,l2:x+ky+1=0,若l1∥l2,则k=________;若曲线y=|x|与直线l1有两个公共点,则实数k的取值范围是________.
解析:因为l1∥l2,所以k2-1=0,即k=±1,经检验k=1.
y=|x|= eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x,x≥0,,-x,x<0,))
直线l1化为y=-kx+1,恒过(0,1),画出函数图象,如图,因为曲线y=|x|与直线l1有两个公共点,
所以-k=0或0<-k<1或-1<-k<0,
即-1<k<1.
答案:1 (-1,1)
8.经过直线3x+2y+6=0和2x+5y-7=0的交点,且在两坐标轴上的截距相等的直线方程为____________.
解析:由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+2y+6=0,,2x+5y-7=0))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-4,,y=3,))
①若所求直线在两坐标轴上的截距都为0,设直线方程为y=kx,代入点(-4,3),得k=- eq \f(3,4),∴3x+4y=0;
②若所求直线在两坐标轴上的截距不为0,设直线方程为 eq \f(x,a)+ eq \f(y,a)=1.
代入(-4,3),得a=-1.
∴x+y+1=0.
综上所述,所求直线方程为x+y+1=0或3x+4y=0.
答案:x+y+1=0或3x+4y=0
9.求经过直线l1:3x+4y-5=0与直线l2:2x-3y+8=0的交点M,且满足下列条件的直线方程:
(1)与直线2x+y+5=0平行;
(2)与直线2x+y+5=0垂直.
解:法一 由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+4y-5=0,,2x-3y+8=0))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1,,y=2,))
所以交点M的坐标为(-1,2).
(1)斜率k=-2,由点斜式得所求直线方程为y-2=-2(x+1),即2x+y=0.
(2)斜率k= eq \f(1,2),由点斜式得所求直线方程为y-2= eq \f(1,2)(x+1),
即x-2y+5=0.
法二 设直线方程为(3x+4y-5)+λ(2x-3y+8)=0,
即(3+2λ)x+(4-3λ)y+(-5+8λ)=0.(*)
(1)因为与直线2x+y+5=0平行,
所以(3+2λ)×1-(4-3λ)×2=0,解得λ= eq \f(5,8).
经检验λ= eq \f(5,8)符合题意.
代入(*)式化简得2x+y=0.
(2)因为与直线2x+y+5=0垂直,
所以2×(3+2λ)+1×(4-3λ)=0,解得λ=-10.
代入(*)式化简得x-2y+5=0.
【综合运用】
10.已知a,b满足2a+b=1,则直线ax+3y+b=0必过定点( )
A.(- eq \f(1,3),2)
B.( eq \f(1,6), eq \f(1,2))
C.( eq \f(1,2), eq \f(1,6))
D.(2,- eq \f(1,3))
解析:选D.由2a+b=1,得b=1-2a,
代入直线方程ax+3y+b=0中,得ax+3y+1-2a=0,即a(x-2)+3y+1=0,
令 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2=0,,3y+1=0,)) 解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2,,y=-\f(1,3),))
所以该直线必过定点(2,- eq \f(1,3)).
11.若直线l:y=kx- eq \r(3)与直线x+y-3=0相交,且交点在第一象限,则直线l的倾斜角θ的取值范围是( )
A.{θ|0°<θ<60°}
B.{θ|30°<θ<60°}
C.{θ|30°<θ<90°}
D.{θ|60°<θ<90°}
解析:选C.由题可知k≠-1,
联立 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=kx-\r(3),,x+y-3=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=\f(3+\r(3),1+k),,y=\f(3k-\r(3),1+k),))
∴两直线的交点坐标为( eq \f(3+\r(3),1+k), eq \f(3k-\r(3),1+k)).
∵两直线的交点在第一象限,
∴ eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(3+\r(3),1+k)>0,,\f(3k-\r(3),1+k)>0,))解得k> eq \f(\r(3),3).
又直线l的倾斜角为θ,则tan θ> eq \f(\r(3),3),
∴30°<θ<90°.
12.(多选)已知三条直线2x-3y+1=0,4x+3y+5=0,mx-y-1=0不能构成三角形,则实数m的取值可以为( )
A.- eq \f(4,3)
B.- eq \f(2,3)
C. eq \f(2,3)
D.2
解析:选ABC.设三条直线2x-3y+1=0,4x+3y+5=0,mx-y-1=0分别为l1,l2,l3,斜率分别为k1,k2,k3,且k1= eq \f(2,3),k2=- eq \f(4,3),k3=m,
当l3∥l1时,k3=k1即m= eq \f(2,3),l1,l2,l3不能构成三角形;
当l3∥l2时,k3=k2即m=- eq \f(4,3),l1,l2,l3不能构成三角形;
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x-3y+1=0,,4x+3y+5=0))可得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1,,y=-\f(1,3),))
所以直线l1,l2的交点为(-1,- eq \f(1,3)),
当直线l3过直线l1,l2的交点(-1,- eq \f(1,3))时,l1,l2,l3不能构成三角形,
此时-m+ eq \f(1,3)-1=0,可得m=- eq \f(2,3),
综上所述,实数m的取值集合为{- eq \f(4,3),- eq \f(2,3), eq \f(2,3)}.
13.(2025·湖南长沙期末模拟)设直线l1:x=0,l2:3x-4y=0,点A的坐标为(1,1),过点A的直线l的斜率为k,且与l1,l2分别交于点M,N(M,N的纵坐标均为正数).
(1)点A是M,N中点,求斜率k;
(2)求△MON(O为坐标原点)面积的最小值.
解:(1)由题意可得直线l的方程为y-1=k(x-1),如图所示,
联立 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y-1=k(x-1),,x=0,))解得M(0,1-k),
联立 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y-1=k(x-1),,3x-4y=0,))
解得N( eq \f(4(k-1),4k-3), eq \f(3(k-1),4k-3)),
又点A是M,N中点,可得 eq \f(4(k-1),4k-3)+0=2,且 eq \f(3(k-1),4k-3)+1-k=2,
解得k= eq \f(1,2).
(2)因为M,N的纵坐标均为正数,
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1-k>0,,\f(3(k-1),4k-3)>0,))解得k< eq \f(3,4),
易知△MON的面积为S= eq \f(1,2)|OM||xN|= eq \f(1,2)×|1-k|×| eq \f(4(k-1),4k-3)|= eq \f(2(k-1)2,3-4k),
令3-4k=t,则t>0,
因此S= eq \f(2(\f(3-t,4)-1)2,t)= eq \f((1+t)2,8t)= eq \f(1,8)(t+ eq \f(1,t)+2)≥ eq \f(1,8)(2 eq \r(t·\f(1,t))+2)= eq \f(1,2),
当且仅当t= eq \f(1,t)时,即t=1时,等号成立,此时k= eq \f(1,2),
所以S的最小值为 eq \f(1,2),即△MON的面积的最小值为 eq \f(1,2).
14.(2025·湖北武汉高二期末模拟)已知0<k<4,直线l1:kx-2y-2k+8=0和直线l2:2x+k2y-4k2-4=0与两坐标轴围成一个四边形,求使得这个四边形面积最小的k值.
解:由题意知直线l1,l2恒过定点P(2,4),直线l1的纵截距为4-k,直线l2的横截距为2k2+2,如图,所以四边形的面积S= eq \f(1,2)×(2k2+2-2)×4+(4-k+4)×2× eq \f(1,2)=4k2-k+8(0<k<4),故四边形面积最小时,k= eq \f(1,8).
【创新探索】
15.如图,已知在△ABC中,A(-8,2),AB边上的中线CE所在直线的方程为x+2y-5=0,AC边上的中线BD所在直线的方程为2x-5y+8=0,求直线BC的方程.
解:设B(x0,y0),则AB的中点E的坐标为,
由条件得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x0-5y0+8=0,,\f(x0-8,2)+\f(2(y0+2),2)-5=0,))
得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x0-5y0+8=0,,x0+2y0-14=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x0=6,,y0=4,))即B(6,4).
同理可求得C点的坐标为(5,0).
故所求直线BC的方程为 eq \f(y-0,4-0)= eq \f(x-5,6-5),即4x-y-20=0.
$