内容正文:
第二章 直线和圆的方程
2.1 直线的倾斜角与斜率
2.1.2 两条直线平行和垂直的判定
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第二章 直线和圆的方程
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≠90°
=90°
k1=k2
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k1·k2=-1
l1⊥l2
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第二章 直线和圆的方程
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学业标准
素养目标
1.理解并掌握两条直线平行或垂直的条件.
(重点)
2.会利用斜率判断两直线平行或垂直.
(重点、难点)
3.能应用两条直线的平行或垂直条件解决有关问题.(易错点)
通过学习两条直线平行与垂直的判定,提升数学抽象、数学运算及逻辑推理素养.
导学1 两直线平行的条件
若两条直线平行,则它们的倾斜角有什么关系?
[提示] 相等.
[提示] 相等.
[提示] 平行.
[提示] 不一定平行(两直线有可能重合).
◎结论形成 两条直线平行与斜率之间的关系
类型
斜率存在
斜率不存在
条件
α1=α2______
α1=α2_______
对应关系
l1∥l2⇔________
l1∥l2⇔两直线斜率都不存在
图示
导学2 两直线垂直的条件
若直线l1斜率为0,直线l2斜率不存在,则直线l1与l2有什么位置关系?
[提示] 垂直.
如图,斜率都存在的两条直线l1与l2,若l1⊥l2,则其倾斜角有什么关系?斜率有什么关系?
[提示] α2-α1=90°,k1·k2=-1.
◎结论形成 两条直线垂直与斜率之间的关系
类型
斜率存在
斜率不存在
对应关系
l1⊥l2(两直线斜率都存在,且都不为零)⇔____________
l1的斜率不存在,l2的斜率为0⇒_________
图示
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若两条直线斜率相等,则两直线平行.( )
(2)若l1∥l2,则k1=k2.( )
(3)若两直线中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率存在,则两直线相交.( )
(4)若两直线斜率都不存在,则两直线平行.( )
解析 (1)×.两直线有可能重合,故(1)错误;
(2)×.可能出现两直线斜率不存在情况,故(2)错误;
(3)√.正确.
(4)×.两直线斜率都不存在,也可能重合.
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
2.已知A(2,0),B(3,3),直线l∥AB,则直线l的斜率为( )
A.-3
B.3
C.- eq \f(1,3)
D. eq \f(1,3)
解析 kAB= eq \f(3-0,3-2)=3.
答案 B
3.已知直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,且k1=2,l1⊥l2,则k2=________.
解析 因为k1=2,l1⊥l2,
所以k1k2=-1,k2=- eq \f(1,k1)=- eq \f(1,2).
答案 - eq \f(1,2)
4.直线l1过A(-2,m)和B(m,4),直线l2的斜率为-2,且l1∥l2,则m=________.
解析 由题知直线l1的斜率存在,
则直线l1的斜率= eq \f(m-4,-2-m),
因为直线l2的斜率=-2,且l1∥l2,
所以=-2,即 eq \f(m-4,-2-m)=-2,所以m=-8.
答案 -8
题型一 直线平行的判定
A.l1经过点A(2,1),B(-3,5),l2经过点C(3,-3),D(8,-7)
B.l1经过点E(0,1),F(-2,-1),l2经过点G(3,4),H(2,3)
C.l1的倾斜角为60°,l2经过点M(1, eq \r(3)),N(-2,-2 eq \r(3))
D.l1平行于y轴,l2经过点P(0,-2),Q(0,5)
[解析] A.由题意知k1= eq \f(5-1,-3-2)=- eq \f(4,5),k2= eq \f(-7+3,8-3)=- eq \f(4,5),
所以直线l1与直线l2平行或重合,
又kBC= eq \f(5-(-3),-3-3)=- eq \f(4,3)≠- eq \f(4,5),故l1∥l2.
B.由题意知k1= eq \f(-1-1,-2-0)=1,k2= eq \f(3-4,2-3)=1,
所以直线l1与直线l2平行或重合,kFG= eq \f(4-(-1),3-(-2))=1,
故直线l1与直线l2重合.
C.由题意知k1=tan 60°= eq \r(3),k2= eq \f(-2\r(3)-\r(3),-2-1)= eq \r(3),k1=k2,所以直线l1与直线l2平行或重合.
D.由题意知l1的斜率不存在,且不是y轴,l2的斜率也不存在,恰好是y轴,所以l1∥l2.
[答案] AD
提醒:若已知直线上点的坐标,判断直线是否平行时,要考虑直线重合的情况.
[触类旁通]
1.若直线l1的倾斜角为135°,直线l2经过点P(-2,-1),Q(3,-6),则直线l1与l2的位置关系是( )
A.垂直
B.平行
C.重合
D.平行或重合
解析 由题意得,直线l1的斜率为tan 135°=-1,直线l2的斜率为 eq \f(-6-(-1),3-(-2))=-1,∴直线l1与l2平行或重合.
答案 D
题型二 两直线垂直的判定
(1)l1经过点A(-1,-2),B(1,2);l2经过点M(-2,-1),N(2,1);
(2)l1的斜率为-10;l2经过点A(10,2),B(20,3);
(3)l1经过点A(3,4),B(3,10);l2经过点M(-10,40),N(10,40).
[解析] (1)∵k1= eq \f(2-(-2),1-(-1))=2,
k2= eq \f(1-(-1),2-(-2))= eq \f(1,2),∴k1k2=1,∴l1与l2不垂直.
(2)∴k1=-10,k2= eq \f(3-2,20-10)= eq \f(1,10),∴k1k2=-1,∴l1⊥l2.
(3)由A,B的横坐标相等得l1的倾斜角为90°,则l1⊥x轴,
又k2= eq \f(40-40,10-(-10))=0,则l2∥x轴,因此l1⊥l2.
(1)一看:看所给两点的横坐标是否相等,若相等,则直线的斜率不存在;若不相等,则进行第二步.
(2)二代:将点的坐标代入斜率公式.
(3)求值:计算斜率的值,进行判断,尤其是点的坐标中含有参数时,应用斜率公式对参数进行讨论.
提醒:若已知点的坐标含有参数,利用两直线的垂直关系求参数值时,要注意讨论斜率不存在的情况.
[触类旁通]
2.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 kAB= eq \f(1-(-1),1-5)=- eq \f(1,2),
kBC= eq \f(3-1,2-1)=2,所以kAB·kBC=-1.
所以AB⊥BC.
故△ABC是以B为直角顶点的直角三角形.
答案 D
题型三 平行和垂直的综合应用 一题多变
[解析] 因为∠A为直角,则AC⊥AB,
所以kAC·kAB=-1,即 eq \f(m+1,2-5)· eq \f(1+1,1-5)=-1,
得m=-7.
[母题变式]
(变条件)若将例3中的条件“若△ABC是以点A为直角顶点的直角三角形”改为“若△ABC为直角三角形”,如何求解m的值?
解析 若∠A为直角,则AC⊥AB,所以kAC·kAB=-1,
即 eq \f(m+1,2-5)· eq \f(1+1,1-5)=-1,得m=-7;
若∠B为直角,则AB⊥BC,所以kAB·kBC=-1,
即 eq \f(1+1,1-5)· eq \f(m-1,2-1)=-1,得m=3;
若∠C为直角,则AC⊥BC,所以kAC·kBC=-1,
即 eq \f(m+1,2-5)· eq \f(m-1,2-1)=-1,得m=±2.
综上可知,m=-7或m=3或m=±2.
[素养聚焦] 本题通过两直线平行与垂直的综合应用,提升学生直观想象与数学运算核心素养.
利用两条直线平行或垂直的结论处理图形问题的步骤及注意点
(1)判定图形形状的步骤:
①描点:在坐标系中描出给定的点;
②猜测:根据描出的点,猜测图形的形状;
③求斜率:根据给定点的坐标求直线的斜率;
④结论:由斜率之间的关系,判断形状.
(2)注意点:判断四边形的形状时,最后的结论要彻底、具体,必要时要判断对角线的关系.如:结果是正方形时,不要答成矩形.
[触类旁通]
3.(教材例3·提升)已知在▱ABCD中,A(1,2),B(5,0),C(3,4).
(1)求点D的坐标;
(2)试判断▱ABCD是否为菱形?
解析 (1)设D点坐标为(a,b),
因为四边形ABCD为平行四边形,
所以kAB=kCD,kAD=kBC,
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(0-2,5-1)=\f(b-4,a-3),,\f(b-2,a-1)=\f(4-0,3-5),))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-1,,b=6.))
所以D(-1,6).
(2)因为kAC= eq \f(4-2,3-1)=1,kBD= eq \f(6-0,-1-5)=-1,
所以kAC·kBD=-1,
所以AC⊥BD,所以▱ABCD为菱形.
知识落实
技法强化
两条直线平行与垂直的判定、两条直线平行和垂直的应用.
(1)利用直线的斜率判断平面图形的形状时,一般先由图形进行猜测,然后利用直线的斜率关系进行判断.
(2)研究两直线平行、垂直关系时不要忽略直线斜率为0或不存在的情况.
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