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限时练习:40min 完成时间: 月 日 天气:
寒假作业02 直线方程的综合应用
一、直线方程的五种形式
名称
方程
适用范围
点斜式
不含垂直于轴的直线
斜截式
不含垂直于轴的直线
两点式
不含直线和直线
截距式
不含垂直于坐标轴和过原点的直线
一般式
平面直角坐标系内的直线都适用
二、三种距离公式
1、两点间的距离
(1)平面上两点的距离公式为.
(2)特别地,原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离
2、点到直线的距离
点到直线的距离
3、两条平行线间的距离
已知是两条平行线,则与之间的距离
注:两平行直线方程中,x,y前面对应系数要相等.
三、点关于直线对称
点关于直线对称的点为,连接,交于点,则垂直平分,所以,且为中点,又因为在直线上,故可得,解出即可.
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
题型一 求直线方程
1.求符合下列条件的直线方程
(1)斜率是,且经过点.
(2)经过,两点.
(3)经过,且在轴上的截距是在轴上的截距的.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【难度】0.85
【知识点】直线截距式方程及辨析、直线一般式方程与其他形式之间的互化、直线的点斜式方程及辨析、直线两点式方程及辨析
【分析】(1)利用点斜式求直线方程.
(2)利用两点式求直线方程.
(3)利用截距式求直线方程.
【详解】(1)由点斜式可得直线方程为:,整理得:.
(2)由两点式可得直线方程为:,整理得:.
(3)若直线过原点,则直线方程为:,即,满足题意;
若直线不过原点,设直线在轴上的截距为(),则直线在轴上的截距为,
则直线方程为,
因为直线过点,所以.
所以直线方程为:.
综上,所求直线方程为:或.
2.(25-26高二上·天津红桥·月考)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)斜率为4,在轴上的截距为;
(3)经过两点,;
(4)在轴、轴上的截距分别是,1.
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【难度】0.85
【知识点】直线的斜截式方程及辨析、直线截距式方程及辨析、直线的点斜式方程及辨析、直线两点式方程及辨析
【分析】(1)根据点斜式即可求出直线方程.
(2)根据斜截式即可求出直线方程.
(3)根据两点式即可求出直线方程.
(4)根据截距式即可求出直线方程.
【详解】(1)由题意知,,整理得.
(2)由题意知,,整理得.
(3)由题意知,,整理得.
(4)由题意知,,整理得
3.(25-26高二·全国·假期作业)求适合下列条件的直线方程.
(1)经过点,倾斜角等于直线的倾斜角的2倍;
(2)经过点,且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形.
【答案】(1)
(2)或.
【难度】0.85
【知识点】二倍角的正切公式、直线的点斜式方程及辨析、直线斜率的定义
【分析】(1)首先根据二倍角正弦公式求斜率,再代入点斜式直线方程,即可求解;
(2)首先确定直线的斜率,再代入点斜式直线方程,即可求解.
【详解】(1)设直线的倾斜角为,则所求直线的倾斜角为.
因为,
所以.
又直线经过点,
因此所求直线方程为,
即.
(2)由题意,可知所求直线的斜率为.
又过点,
由点斜式得.
所求直线的方程为或.
4.(25-26高二上·陕西西安·期中)已知的三个顶点的坐标分别为,,.
(1)求直线的方程;
(2)求边上的高所在直线的方程.
【答案】(1);
(2).
【难度】0.85
【知识点】已知两点求斜率、由两条直线垂直求方程、直线的点斜式方程及辨析
【分析】(1)先求出直线的斜率,再由点斜式即可求解;
(2)先由垂直关系求出所求直线斜率,再由点斜式即可求解.
【详解】(1)由题可得直线的斜率为,
所以由点斜式得直线的方程为即;
(2)由题可得边上的高所在直线的斜率为,
所以边上的高所在直线的方程为,即.
题型二 两条直线的位置关系
1.(25-26高二上·广东·期中)已知直线:与直线:交于点,则( )
A.点为定点 B.直线可能同时经过第三、四象限
C.直线可能不经过第三象限 D.存在定点,使得为定值
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】直线过定点问题
【分析】由的取值不确定,则点的位置不确定,判断A;根据直线过定点的位置,判断BC;由两直线垂直得,可得存在定点,使得为定值,判断D.
【详解】联立,可得,显然点随的变化而变动,故A错误;
直线的方程可化为,该直线经过点在轴的正半轴上,不可能同时经过第三、四象限,故B错误;
直线的方程可化为,该直线经过点在第三象限,直线经过第三象限,故C错误;
当时,;当时,,则,所以,
则,取的中点,则为定值,故D正确.
故选:D.
2.(25-26高二上·江苏常州·月考)经过与的交点且垂直于的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】直线的点斜式方程及辨析、由两条直线垂直求方程、求直线交点坐标
【分析】联立两直线的方程,解得交点坐标,根据两直线垂直可得所求直线斜率,利用点斜式方程,可得答案.
【详解】由题意联立方程,解得,则直线与的交点为,
由可知其斜率为,则与直线垂直的直线斜率为,
所以过直线与的交点且垂直于的直线方程为,化简可得.
故选:B.
3.(25-26高二上·天津和平·期中)已知直线:与:相交于点,则过点且与垂直的直线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】求直线交点坐标、由两条直线垂直求方程
【分析】通过解方程组求出交点坐标,再根据互相垂直两直线方程的特征进行求解即可.
【详解】由,
与垂直的直线方程可设为,
把代入,得,
故选:B
4.(25-26高二上·重庆·期中)直线:恒过定点 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】直线过定点问题
【分析】将直线方程变形为:,解,可得所过定点.
【详解】由,得.
由,.
所以直线:恒过定点.
故答案为:
5.(25-26高二上·天津静海·期中)过两条直线:,:的交点,且与直线垂直的直线的方程为
【答案】
【难度】0.85
【知识点】由两条直线垂直求方程、求直线交点坐标
【分析】求出直线与的交点坐标为,利用垂直关系求得斜率为,再由直线的点斜式方程可得结果.
【详解】联立两条直线方程,解得,
即交点坐标为;
易知直线的斜率为,可得所求直线的斜率为;
由直线的点斜式方程可得,即.
故答案为:.
6.(2025高二上·江苏南京·专题练习)已知直线,,直线与、分别交于B、C两点,若点在线段BC上,且,则的方程为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求直线交点坐标、直线的一般式方程及辨析
【分析】设点坐标,根据得到方程组,解出两点坐标即可得到直线方程.
【详解】由,且点在线段上,得.设,,
则,
即 解得 则.
因为,所以的方程为,即.
故答案为:.
题型三 三种距离公式的应用
1.(24-25高二上·安徽·期末)两平行直线与之间的距离是,则( )
A.-2 B.-12 C.12 D.14
【答案】C
【难度】0.4
【知识点】已知直线平行求参数、求平行线间的距离
【分析】先根据两直线平行的条件(),判断两直线平行求出,再由两平行直线间的距离公式求出,即可.
【详解】因为直线与平行,
所以,即,得:,
将变形为:,
则直线与之间的距离是,
所以,所以,解得或(舍去),
所以.
故选C.
2.(25-26高二上·河南南阳·月考)点坐标为,直线为,则到直线的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】求点到直线的距离
【分析】结合点到直线的距离公式即可求出结果.
【详解】根据点到直线的距离公式,将和直线(,,)代入,得.
故选:D.
3.(25-26高二上·重庆·期中)点到直线 的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】直线过定点问题、求点到直线的距离、求平面两点间的距离
【分析】求出直线所过定点,点到直线的距离的最大值为.
【详解】直线,
即,由,解得,
所以直线过定点,,
点到直线的距离的最大值为.
故选:C
4.(25-26高三上·山东·月考)若,,,则的最小值为( )
A.5 B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】条件等式求最值
【分析】令,利用点到直线的距离公式可求的最小值.
【详解】令,由,可得,
原点到直线的距离为,
所以,
联立,可得,
所以当,时,取最小值,最小值为.
故选:D.
5.(2025·上海普陀·一模)设,直线经过点,若向量,则点到直线的距离为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离
【分析】设出点的坐标,并求出点的坐标,再利用点到直线距离公式求解.
【详解】由直线经过点,设,
由向量,得,
所以点到直线的距离.
故答案为:
6.(25-26高二上·山东枣庄·期中)直线过点,,且与直线平行,则这两条平行直线之间的距离为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知直线平行求参数、求平行线间的距离
【分析】求出过直线方程,由直线平行求出,再由平行线间距离公式得解.
【详解】因为直线过点,,
所以直线的方程为:,即,
因为与直线平行,
所以,所以两平行线间的距离,
故答案为:
题型四 直线与坐标轴围成的三角形面积问题
1.(25-26高二上·安徽·期中)已知直线过点,且与两个坐标轴的正半轴分别交于点、,为坐标原点,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】基本不等式求积的最大值、直线与坐标轴围成图形的面积问题
【分析】设直线的方程为,可得出,利用基本不等式可求得的最小值,由此可得出的最小值.
【详解】不妨设直线的方程为,将点的坐标代入直线的方程得,
由基本不等式可得,可得,即,
当且仅当时,即当时,等号成立,
故,即面积的最小值为.
故选:B.
2.(25-26高二上·河南新乡·月考)已知的三个顶点分别为,则的面积是( )
A.5 B.10 C. D.20
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】已知两点求斜率、求平面两点间的距离
【分析】由的坐标易证,分别求出,再代入的面积公式即可.
【详解】因为,
所以直线的斜率,直线的斜率,
因为,所以,所以是直角三角形.
因为,
所以的面积.
故选:B.
3.(25-26高二上·山东聊城·期中)以和轴上一点为顶点的三角形的面积为5,则的纵坐标为 .
【答案】或
【难度】0.65
【知识点】求平面两点间的距离、已知点到直线距离求参数、直线两点式方程及辨析
【分析】求出,根据的面积为5,算出点P到的距离d.求出的方程,设点,利用点到直线的距离公式解出m的值,即可得到答案.
【详解】∵点,∴,
设点P到的距离为d,
∵的面积为5,∴,得,
∵直线的方程为,即,
设P的坐标为,
∴,解得或,
∴的纵坐标为或.
故答案为:或.
4.(25-26高二上·四川自贡·期中)已知的顶点,边上的中线所在直线方程为,的平分线所在直线方程为,则面积为
【答案】/
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离、求点关于直线的对称点、已知两点求斜率、求直线交点坐标
【分析】设,由AB的中点坐标在直线上,进而求出a的值,根据角平分线的性质知点A关于角平分线对称的点在直线BC上,进而求得,求出直线BC方程,进而求出点C坐标,结合两点距离公式和点线距公式计算即可求解.
【详解】由题意知,设,
∵AB的中点在直线上,
∴,解得,∴.
由角平分线的性质,点A关于平分线的对称点在直线BC上,
得,解得,所以,
由和B得BE的方程.
由,解得,即,
得,
点A到直线BE的距离为,
所以.
故答案为:
5.(25-26高二上·安徽阜阳·月考)已知点都在直线上,且点的横坐标之差为2,点,则的面积为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点到直线的距离
【分析】根据坐标的关系,求出,由点到直线的距离得出三角形的高,进而可得.
【详解】由题知,不妨设,
则,
根据点到直线的距离,到的距离是,
则的面积为
故答案为:
题型五 对称问题
1.(25-26高二上·河南洛阳·期中)如图,在中,,,点是边上异于端点的一点,光线从点出发经,边反射后又回到点,若光线经过的重心,则的周长等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】求点关于直线的对称点、光线反射问题(2)——直线关于直线对称
【分析】建立平面直角坐标系,利用光的反射以及轴对称的性质确定出直线的方程,再将重心坐标代入方程即可求解.
【详解】因为,所以,
建立平面直角坐标系如图,作关于的对称点,作关于轴的对称点,
设,则
因为,,
所以,解得,
由光的反射原理可知:四点共线,所以,
所以,代入重心坐标即,
所以,解得或 (舍).
得,,
则,
故的周长等于
故选:C.
2.已知两定点,,动点在直线上,则的最小值为( )
A. B.
C. D.5
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】求点关于直线的对称点、将军饮马问题求最值
【分析】求出对称点坐标,根据将军饮马模型即可求出最小值.
【详解】设点关于直线的对称点,
则,解得,即.
连接与直线相交于点,则的最小值为.
故选:A.
3.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知点,点在轴上,点在直线上,则周长的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】将军饮马问题求最值
【分析】求出点关于轴、直线的对称点、的坐标,可知,,则,当且仅当点、分别为线段与轴、直线的交点时,等号成立,即可求解.
【详解】如下图所示:
点关于轴的对称点为,设点关于直线的对称点为,
则,解得,即点,
由对称性可知,,
所以的周长为,
当且仅当点、分别为线段与轴、直线的交点时,等号成立,
故周长的最小值为.
故选:D.
4.(25-26高二上·山西晋中·期中)如图,已知两点,,从点射出的光线经直线反射后射到直线上,再经直线反射后射到点,则光线所经过的路程等于( )
A.2 B.6 C.3 D.2
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】光线反射问题(2)——直线关于直线对称
【分析】求出关于直线的对称点和它关于轴对称点,则就是所求的路程长.
【详解】易知直线的方程为,
设点关于直线的对称点,
则且,解得,即,
又点关于轴的对称点,
由光的反射规律可知,共线,共线,从而共线,
所以光线所经过的路程长为
.
故选:A.
5.(25-26高二上·新疆克拉玛依·期中)已知从点发出的一束光线,经轴反射后,反射光线恰好经过,则反射光线所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】求点关于直线的对称点、直线两点式方程及辨析
【分析】利用点关于轴的对称点在反射光线所在的直线上,由两点式写出反射光线所在的直线方程.
【详解】由点,得出其关于轴的对称点为,
又点在反射光线所在的直线上,且经轴反射后经过点,
所以反射光线所在的直线为,化简得.
故选:A
6.(25-26高二上·天津·期中)在中,顶点,点B在直线上,点C在x轴上,则周长的最小值为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】求点关于直线的对称点
【分析】折线段之和最值问题,利用对称,将直线同侧折线段化为直线异侧两定点间的折线段之和,由两点之间线段最短可知.
【详解】设关于直线的对称点为,关于轴的对称点为,与的交点即为,与轴的交点即为.
如图,两点之间线段最短可知,的长即为周长的最小值.
设,则,
解得,即,
关于轴的对称点为,
故周长的最小值为.
故答案为:.
7.(25-26高二上·重庆大足·期中)已知直线:和,若直线上存在点P使得最小,则最小值为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】将军饮马问题求最值、求点关于直线的对称点、求平面两点间的距离
【分析】利用对称关系求出点关于直线的对称点为,则最小值为之间的距离.
【详解】因为在直线同侧,
点关于直线的对称点为,
所以,
当且仅当点为线段与直线的交点时等号成立,得最小值为.
答案为:
8.(25-26高二上·河北·期中)一条光线从点射出,经直线反射后,反射光线经过点,则入射光线所在的直线方程为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】已知两点求斜率、光线反射问题(2)——直线关于直线对称、求点关于直线的对称点
【分析】先设点B的对称点,应用对称性得出对称点,再应用点斜式得出直线方程.
【详解】设关于直线的对称点,
所以,所以,
所以,
由题意知:入射光线所在的直线经过和,而斜率,
所以入射光线所在的直线方程为.
故答案为:.
题型六 直线方程的综合应用
1.(25-26高二上·重庆涪陵·月考)求满足题意的直线方程:
(1)求过点且与直线垂直的直线方程.
(2)求过点,且在轴上的截距等于在轴上的截距的直线方程.
【答案】(1)
(2)或
【难度】0.65
【知识点】直线截距式方程及辨析、由两条直线垂直求方程、直线的点斜式方程及辨析
【分析】(1)利用两条直线垂直,在两条直线都有斜率的情况下,利用求出所求直线的斜率,利用直线的点斜式求出所求直线方程;
(2)当所求直线过原点时,满足所求直线在轴上的截距等于在轴上的截距,利用已知两点的斜率公式求出所求直线的斜率为,利用直线的点斜式求出所求直线方程;当所求直线不过原点时,满足所求直线在轴上的截距等于在轴上的截距,设所求直线方程为截距式,代入点,计算出,将代入截距式整理得解.
【详解】(1)设所求直线的斜率为,已知直线的斜率为,
所求直线和已知直线垂直,,,,
又所求直线过点,由直线的点斜式得到所求直线方程为,
整理得即为所求;
(2)当所求直线过原点时,满足所求直线在轴上的截距等于在轴上的截距,
所求直线又过点,
则所求直线的斜率为,由直线的点斜式得到所求直线方程为,
即;
当所求直线不过原点时,满足所求直线在轴上的截距等于在轴上的截距,
设所求直线方程为截距式,又所求直线过点,
将点代入,得到,解得,
将代入得到,整理得即为所求;
综上可知,所求直线方程为或.
2.(25-26高二上·江苏淮安·期中)分别求满足下列条件的直线方程.
(1)过原点,且经过直线与直线的交点;
(2)斜率为,且到点的距离为.
【答案】(1)
(2)或
【难度】0.65
【知识点】直线的点斜式方程及辨析、已知点到直线距离求参数、求直线交点坐标
【分析】(1)求出直线交点的坐标,设所求直线方程为,将交点坐标代入所求直线方程,求出的值,即可得出所求直线的方程;
(2)设所求直线的方程为,利用点到直线的距离公式求出的值,即可得出所求直线的方程.
【详解】(1)联立得,故直线与直线的交点为,
根据题意,设所求直线的方程为,
将点的坐标代入直线方程得,故所求直线方程为.
(2)设所求直线的方程为,即,
由题意可得,解得,
故所求直线的方程为,即或.
3.已知直线:().
(1)证明:直线过定点;
(2)若直线不经过第四象限,求的取值范围;
(3)若直线交轴负半轴于点,交轴正半轴于点,为坐标原点,设的面积为,求的最小值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)4
【难度】0.65
【知识点】直线的斜截式方程及辨析、直线过定点问题、基本不等式求和的最小值
【分析】(1)将直线化成点斜式,可得直线经过的定点.
(2)考虑直线的斜率及在轴上的截距建立不等式求解.
(3)利用直线在坐标轴上的截距表示出三角形的面积,利用均值不等式求最值,确定等号成立条件即可求出直线方程.
【详解】(1)因为直线的方程可化为:,
所以直线过定点.
(2)因为直线过定点,在轴上的截距为:.
要使直线不经过第四象限,则.
即的取值范围是.
(3)直线与轴的交点为,与轴的交点为.
由题意,.
又,
当且仅当即时取等号.
所以的最小值为4.
4.(25-26高二上·陕西渭南·月考)已知直线.
(1)证明:直线过定点;
(2)若直线不经过第四象限,求的取值范围;
(3)若直线交轴负半轴于,交轴正半轴于,的面积为(为坐标原点),求的最小值并求此时直线的方程.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)最小值为4,直线方程为.
【难度】0.65
【知识点】求直线交点坐标、直线过定点问题、二次与二次(或一次)的商式的最值
【分析】(1)整理直线方程,即可求得定点;
(2)通过直线方程得到纵截距,由纵截距和斜率列出方程,即可求得的取值范围;
(3)通过直线方程得到交点的坐标,然后得到三角形面积,利用基本不等式即可求得最小值,同时求出此时的直线方程.
【详解】(1)∵,
∴直线过定点.
(2)∵,直线的纵截距为,
要使得直线不经过第四象限,则,
即.
(3)由题意可知:,
由直线方程可得,,,
∴,即,
,
当且仅当时,取等号.
即当直线方程时,面积取最小值4.
1.(25-26高三上·山东青岛·期中)设,为平面上两点,定义为,的“直角距离”.若,则线段长度的最小值为( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】距离新定义
【分析】令,根据题意可化为二次函数,即可求出结果.
【详解】根据题意,直角距离,
令,则,,
线段长度, 由,得,代入得:
,
当时,取最小值为,此时,即,满足条件.
故选:A
2.(25-26高二上·广东东莞·月考)已知平面坐标系中,定点,点B在x轴上运动,点C是坐标平面内一点,满足为正三角形,则线段长度的最小值为( )
A. B.3 C. D.4
【答案】B
【难度】0.4
【知识点】求点到直线的距离、轨迹问题——直线
【分析】解法一:若要OC最小,不妨设点,,根据两角和与差的正切公式可得直线BC,AC的方程,进而得到点C的轨迹为直线,进而结合点到直线的距离公式求解即可;
解法二:将绕点A顺时针旋转60°,得到,过点作轴,根据几何关系分析求解即可.
【详解】解法一:若要OC最小,不妨设点,,
设直线AB的倾斜角为,则,
于是,,
于是直线BC:,直线AC:,
由,解得,即,
则点C的轨迹为直线,
而点直线的距离,
则线段长度的最小值为3.
解法二:如图,将绕点A顺时针旋转60°,得到,
则,,则为正三角形,
则,,,
如图,过点作轴,则,则,
当且仅当取等号,
即线段长度的最小值为3.
故选:B
3.(25-26高一上·山东枣庄·期中)(多选题)瑞士数学家欧拉1765年在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.已知的顶点、,其欧拉线方程为,则顶点的坐标可以是( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【难度】0.4
【知识点】由两条直线垂直求方程、求直线交点坐标
【分析】由已知求出的垂直平分线方程,与欧拉线方程联立求得外心坐标,从而得到圆的方程,设,根据三角形的重心在欧拉线上,再与圆的方程联立即可求出的坐标,从而选出选项.
【详解】因为点、,的垂直平分线方程为,
又因为外心在欧拉线上,
联立,解得三角形的外心为,
又因为,
所以的外接圆方程为.
设,则三角形的重心在欧拉线上,
即,整理得:,
又因为在外接圆上,得,
联立,解得:或,
所以顶点的坐标可以是或,
故选:AD.
4.(25-26高二上·山东枣庄·月考)(多选题)在平面直角坐标系中,定义为两点,的“切比雪夫距离”.又设点P及直线上任意一点Q,称的最小值为点P到直线的“切比雪夫距离”,记作,则下列命题中正确的是( )
A.,,则
B.O为坐标原点,动点R满足,则R的轨迹为直线
C.对任意三点A、B、C,都有
D.已知点和直线:,则
【答案】ACD
【难度】0.4
【知识点】距离新定义
【分析】对于A:根据切比雪夫距离的定义直接运算即可;对于B:设,分析可得,且等号至少有一个成立,即可得结果;对于C:根据题意结合绝对值不等式的分析判断;对于D:设点可得,讨论可得距离,再由函数的性质,求得最小值即可.
【详解】对于选项A:若,,则,
因为,所以,故A正确;
对于选项B:设,若,则,且等号至少有一个成立,故轨迹不是直线,B错误;
对于选项C:设,
则
,
同理可得,
所以,故C正确;
对于选项D:设为直线上一点,
则,
当,即时,则,
可知当时,取得最小值;
当,即或,则,无最小值,
综上可得:,故D正确;
故选:ACD.
1.(25-26高二上·上海·期中)在平面直角坐标系中,已知点的坐标为为平面上动点,直线经过点,记到的距离分别为,若,则称直线为的“直线”.给出以下两个命题:
①存在点,有且仅有三条“直线”;
②存在点,有且仅有四条“直线”.
则下列说法正确的是( )
A.①②均正确 B.①②均错误 C.①正确②错误 D.①错误②正确
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】求点到直线的距离、已知点到直线距离求参数
【分析】分析得到直线的斜率存在,且,满足要求,要想存在有且仅有三条“直线”,需满足只有1个根,且,此时,,从而①正确;同理,要想存在有且仅有四条“直线”,需满足有2个根,且,不妨取,此时,故,故④正确.
【详解】对于①,当直线的斜率不存在时,设为,
若时,到直线的距离之和为4,不满足要求;
若或时,到直线的距离之和大于4,不满足要求;
当直线的斜率存在时,设直线为,
则,,由可得,
若,则,即,解得,
此时,即,
若,则,即,
解得,此时,即,
若,则,即,
两边平方得,将其看作关于的方程,
若,则,即,
两边平方得,将其看作关于的方程,
要想存在有且仅有三条“直线”,需满足只有1个根,且,
此时,,
故当点坐标为,此时和时,满足要求,
故存在点,有且仅有三条“直线”,①正确;
对于②,要想存在有且仅有四条“直线”,需满足有2个根,且,
不妨取,此时,故,
所以此时和,满足,
故存在点,有且仅有四条“直线”,②正确.
故选:A
2.(25-26高二上·北京·月考)曼哈顿距离()是由十九世纪赫尔曼闵可夫斯基所创词汇,是使用在几何度量空间的几何学用语,表示两个点在空间(或平面)直角坐标系中的“绝对轴距”总和.例如:在平面直角坐标系内有两个点,它们之间的曼哈顿距离.已知点,点是直线上的动点,点是直线上的动点,其中.则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【难度】0.4
【知识点】距离新定义
【分析】根据直线所过定点的求法和直线垂直关系判定可知,大致锁定两直线位置,并验证出可过点;根据曼哈顿距离的几何意义,结合直线位置关系可确定当过,即重合时,所求曼哈顿距离和取最小值,由此可得结果.
【详解】记直线,则,
由得:,恒过定点;
记直线,则,
由得:,恒过定点;
,;
若过点,则,解得:,与矛盾,不过点;
若过点,则,解得:,符合题意,可过点;
设曼哈顿距离,其中,则点到定点的曼哈顿距离为定值的轨迹是正方形,该正方形以为中心,其中一条对角线在轴上,另一条对角线平行于轴,且对角线长的一半为定值,如下图所示,
,,,
,可知轨迹为该正方形;
当正方形与相交于一点时,;当正方形与相交于一点时,,
(当过,即重合时取等号),
当过时,,此时,则,
的最小值为.
故选:A.
3.(25-26高二上·北京·期中)设计一条美丽的丝带,其造型可以看作图中的曲线的一部分.已知曲线过坐标原点,且曲线上的点满足:横坐标大于,到点的距离与到定直线的距离之积为.给出下列四个结论正确的是
①
②点在上
③曲线在第一象限的点的纵坐标的最大值为
④当点在上时,
【答案】①②④
【难度】0.4
【知识点】求点到直线的距离、求平面轨迹方程、由方程研究曲线的性质
【分析】根据题意得曲线的方程,再由原点及在曲线上可判断①②,结合不等式的放缩可判断③④.
【详解】设曲线C上任意一点,由题意得.
对于①:因曲线过原点,所以,且,所以,故①正确;
对于②:将代入方程得,所以②正确;
对于③:设是曲线在第一象限的点,
则有,
所以,
令,
则,
因为,且,所以函数在附近单调递减,
即必定存在一小区间使得单调递减,
所以在区间上均有,
所以的纵坐标的最大值一定大于,,故③不正确;
对于④:由,所以,即,
当时,;当时,因,即,所以成立;
所以当在上时,成立,故④正确.
故答案为:①②④.
4.(25-26高二上·山西吕梁·月考)如图,“爱心”图案是由函数的图象的一部分及其关于直线的对称图形组成.若该图案经过点,点是该图案上一动点,是其图象上点关于直线的对称点,连接,则的最大值为 .
【答案】
【难度】0.4
【知识点】求平行线间的距离、求点关于直线的对称点
【分析】根据题意利用点代入法得到,设直线与函数相切,得到,再根据平行线间距离公式求解即可.
【详解】因为函数经过点,得,所以,
根据题意可知,的最大值为图象上的点到直线的最大距离的两倍,
设直线与函数相切,
联立,消去,得,
则由,解得,
则直线与直线间的距离为,
故的最大值为.
故答案为:.
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寒假作业02 直线方程的综合应用
一、直线方程的五种形式
名称
方程
适用范围
点斜式
不含垂直于轴的直线
斜截式
不含垂直于轴的直线
两点式
不含直线和直线
截距式
不含垂直于坐标轴和过原点的直线
一般式
平面直角坐标系内的直线都适用
二、三种距离公式
1、两点间的距离
(1)平面上两点的距离公式为.
(2)特别地,原点O(0,0)与任一点P(x,y)的距离
2、点到直线的距离
点到直线的距离
3、两条平行线间的距离
已知是两条平行线,则与之间的距离
注:两平行直线方程中,x,y前面对应系数要相等.
三、点关于直线对称
点关于直线对称的点为,连接,交于点,则垂直平分,所以,且为中点,又因为在直线上,故可得,解出即可.
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
题型一 求直线方程
1.求符合下列条件的直线方程
(1)斜率是,且经过点.
(2)经过,两点.
(3)经过,且在轴上的截距是在轴上的截距的.
2.(25-26高二上·天津红桥·月考)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)斜率为4,在轴上的截距为;
(3)经过两点,;
(4)在轴、轴上的截距分别是,1.
3.(25-26高二·全国·假期作业)求适合下列条件的直线方程.
(1)经过点,倾斜角等于直线的倾斜角的2倍;
(2)经过点,且与两坐标轴围成一个等腰直角三角形.
4.(25-26高二上·陕西西安·期中)已知的三个顶点的坐标分别为,,.
(1)求直线的方程;
(2)求边上的高所在直线的方程.
题型二 两条直线的位置关系
1.(25-26高二上·广东·期中)已知直线:与直线:交于点,则( )
A.点为定点 B.直线可能同时经过第三、四象限
C.直线可能不经过第三象限 D.存在定点,使得为定值
2.(25-26高二上·江苏常州·月考)经过与的交点且垂直于的直线方程是( )
A. B.
C. D.
3.(25-26高二上·天津和平·期中)已知直线:与:相交于点,则过点且与垂直的直线方程是( )
A. B. C. D.
4.(25-26高二上·重庆·期中)直线:恒过定点 .
5.(25-26高二上·天津静海·期中)过两条直线:,:的交点,且与直线垂直的直线的方程为
6.(2025高二上·江苏南京·专题练习)已知直线,,直线与、分别交于B、C两点,若点在线段BC上,且,则的方程为 .
题型三 三种距离公式的应用
1.(24-25高二上·安徽·期末)两平行直线与之间的距离是,则( )
A.-2 B.-12 C.12 D.14
2.(25-26高二上·河南南阳·月考)点坐标为,直线为,则到直线的距离为( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二上·重庆·期中)点到直线 的距离的最大值为( )
A. B. C. D.
4.(25-26高三上·山东·月考)若,,,则的最小值为( )
A.5 B. C. D.
5.(2025·上海普陀·一模)设,直线经过点,若向量,则点到直线的距离为 .
6.(25-26高二上·山东枣庄·期中)直线过点,,且与直线平行,则这两条平行直线之间的距离为 .
题型四 直线与坐标轴围成的三角形面积问题
1.(25-26高二上·安徽·期中)已知直线过点,且与两个坐标轴的正半轴分别交于点、,为坐标原点,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.
2.(25-26高二上·河南新乡·月考)已知的三个顶点分别为,则的面积是( )
A.5 B.10 C. D.20
3.(25-26高二上·山东聊城·期中)以和轴上一点为顶点的三角形的面积为5,则的纵坐标为 .
4.(25-26高二上·四川自贡·期中)已知的顶点,边上的中线所在直线方程为,的平分线所在直线方程为,则面积为
5.(25-26高二上·安徽阜阳·月考)已知点都在直线上,且点的横坐标之差为2,点,则的面积为 .
题型五 对称问题
1.(25-26高二上·河南洛阳·期中)如图,在中,,,点是边上异于端点的一点,光线从点出发经,边反射后又回到点,若光线经过的重心,则的周长等于( )
A. B. C. D.
2.已知两定点,,动点在直线上,则的最小值为( )
A. B.
C. D.5
3.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知点,点在轴上,点在直线上,则周长的最小值为( )
A. B. C. D.
4.(25-26高二上·山西晋中·期中)如图,已知两点,,从点射出的光线经直线反射后射到直线上,再经直线反射后射到点,则光线所经过的路程等于( )
A.2 B.6 C.3 D.2
5.(25-26高二上·新疆克拉玛依·期中)已知从点发出的一束光线,经轴反射后,反射光线恰好经过,则反射光线所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
6.(25-26高二上·天津·期中)在中,顶点,点B在直线上,点C在x轴上,则周长的最小值为 .
7.(25-26高二上·重庆大足·期中)已知直线:和,若直线上存在点P使得最小,则最小值为 .
8.(25-26高二上·河北·期中)一条光线从点射出,经直线反射后,反射光线经过点,则入射光线所在的直线方程为 .
题型六 直线方程的综合应用
1.(25-26高二上·重庆涪陵·月考)求满足题意的直线方程:
(1)求过点且与直线垂直的直线方程.
(2)求过点,且在轴上的截距等于在轴上的截距的直线方程.
2.(25-26高二上·江苏淮安·期中)分别求满足下列条件的直线方程.
(1)过原点,且经过直线与直线的交点;
(2)斜率为,且到点的距离为.
3.已知直线:().
(1)证明:直线过定点;
(2)若直线不经过第四象限,求的取值范围;
(3)若直线交轴负半轴于点,交轴正半轴于点,为坐标原点,设的面积为,求的最小值.
4.(25-26高二上·陕西渭南·月考)已知直线.
(1)证明:直线过定点;
(2)若直线不经过第四象限,求的取值范围;
(3)若直线交轴负半轴于,交轴正半轴于,的面积为(为坐标原点),求的最小值并求此时直线的方程.
1.(25-26高三上·山东青岛·期中)设,为平面上两点,定义为,的“直角距离”.若,则线段长度的最小值为( )
A. B. C.2 D.
2.(25-26高二上·广东东莞·月考)已知平面坐标系中,定点,点B在x轴上运动,点C是坐标平面内一点,满足为正三角形,则线段长度的最小值为( )
A. B.3 C. D.4
3.(25-26高一上·山东枣庄·期中)(多选题)瑞士数学家欧拉1765年在其所著的《三角形的几何学》一书中提出:任意三角形的外心、重心、垂心在同一条直线上,后人称这条直线为欧拉线.已知的顶点、,其欧拉线方程为,则顶点的坐标可以是( )
A. B. C. D.
4.(25-26高二上·山东枣庄·月考)(多选题)在平面直角坐标系中,定义为两点,的“切比雪夫距离”.又设点P及直线上任意一点Q,称的最小值为点P到直线的“切比雪夫距离”,记作,则下列命题中正确的是( )
A.,,则
B.O为坐标原点,动点R满足,则R的轨迹为直线
C.对任意三点A、B、C,都有
D.已知点和直线:,则
1.(25-26高二上·上海·期中)在平面直角坐标系中,已知点的坐标为为平面上动点,直线经过点,记到的距离分别为,若,则称直线为的“直线”.给出以下两个命题:
①存在点,有且仅有三条“直线”;
②存在点,有且仅有四条“直线”.
则下列说法正确的是( )
A.①②均正确 B.①②均错误 C.①正确②错误 D.①错误②正确
2.(25-26高二上·北京·月考)曼哈顿距离()是由十九世纪赫尔曼闵可夫斯基所创词汇,是使用在几何度量空间的几何学用语,表示两个点在空间(或平面)直角坐标系中的“绝对轴距”总和.例如:在平面直角坐标系内有两个点,它们之间的曼哈顿距离.已知点,点是直线上的动点,点是直线上的动点,其中.则的最小值为( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二上·北京·期中)设计一条美丽的丝带,其造型可以看作图中的曲线的一部分.已知曲线过坐标原点,且曲线上的点满足:横坐标大于,到点的距离与到定直线的距离之积为.给出下列四个结论正确的是
①
②点在上
③曲线在第一象限的点的纵坐标的最大值为
④当点在上时,
4.(25-26高二上·山西吕梁·月考)如图,“爱心”图案是由函数的图象的一部分及其关于直线的对称图形组成.若该图案经过点,点是该图案上一动点,是其图象上点关于直线的对称点,连接,则的最大值为 .
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