第51讲 两直线的位置关系、对称问题课件——2027届高三数学一轮复习
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普通
摘要:
该高中数学高考复习课件聚焦“两直线位置关系、对称问题”核心考点,依据课标要求梳理了平行垂直判定、交点坐标、距离公式及中心对称、轴对称五大考查方向,通过教材母题与2025 - 2026年重庆渝中、浙江绍兴等地期中真题分析,明确距离公式应用、对称问题转化等高频考点,构建“知识梳理 - 真题演练 - 题型归纳”复习体系。
课件亮点在于“真题情境 + 方法提炼 + 素养渗透”,如以光线反射问题为例,用对称点转化法突破轴对称考点,培养数学思维与几何直观。“规律与技巧”模块总结参数讨论、公式应用等应试策略,助力学生掌握答题逻辑,教师可依托此课件精准定位学情,提升高考复习效率。
内容正文:
专题8 直线与圆、圆锥曲线
1
第51讲 两直线的位置关系、对称问题
目
录
课标要求
夯基固本
考点探究
01
03
02
课标要求
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夯基固本
知识梳理
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k1=k2且b1≠b2
k1≠k2
k1k2=-1
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夯基固本
平行
垂直
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唯一解
无解
无穷多组解
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-y
y
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-x
x
x,y
-x
y
-y
x
2a-x
2b-y
x
y
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夯基固本
热身练习
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x-y+1=0
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2x+3y-5=0
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考点探究
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1 两直线位置关系的判定
B
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
探究点3
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A
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
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C
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探究点2
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探究点1
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探究点1
探究点2
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规律与技巧
探究点1
探究点2
探究点3
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变式探究
B
探究点1
探究点2
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变式探究
5x+3y-1=0
探究点1
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变式探究
C
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探究点1
探究点2
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探究点2 距离公式的应用
A
探究点1
探究点2
探究点3
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探究点1
探究点2
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3x+4y-11=0或x=1
探究点1
探究点2
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规律与技巧
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变式探究
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变式探究
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探究点3 对称问题
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规律与技巧
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变式探究
2x-3y-1=0
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变式探究
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探究点2
探究点3
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1.能判定两条直线平行或垂直的关系.
2.能用解方程组的方法判定并求两条直线相交的交点坐标.
3.探索并掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离.
4.掌握中心对称、轴对称等问题的几何特征和求解的基本方法,并能利用图形的对称性解决有关问题.
1.两条直线的平行与垂直
已知直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则:
(1)l1∥l2⇔ ;
(2)l1与l2相交⇔ ;
(3)l1⊥l2⇔ .
对于斜率不存在的情况,可以根据图形进行判断,若两条不重合直线的斜率都不存在,则这两条直线 ;若一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0,则这两条直线 .
2.两直线的交点
直线l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0的公共点的坐标与方程组 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A1x+B1y+C1=0,,A2x+B2y+C2=0))的解一一对应.
相交⇔方程组有 ,交点的坐标就是方程组的解;
平行⇔方程组 ;
重合⇔方程组有 .
eq \f(|C1-C2|,\r(A2+B2))
3.距离公式
(1)两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离公式|P1P2|= ;
(2)点到直线的距离公式:设点P(x0,y0),直线l:Ax+By+C=0,P到l的距离为d,则有d= ;
(3)两条平行直线间的距离公式:设两条平行直线l1:Ax+By+C1=0和l2:Ax+By+C2=0(C1≠C2),它们之间的距离为d,则有d= .
eq \r((x1-x2)2+(y1-y2)2)
eq \f(|Ax0+By0+C|,\r(A2+B2))
4.中心对称
(1)设平面上的点M(a,b),P(x,y),P′(x′,y′),若满足: eq \f(x+x′,2)=a, eq \f(y+y′,2)=b,那么,我们称P,P′两点关于点M对称,点M叫做对称中心.
(2)点与点对称的坐标关系:设点P(x,y)关于M(x0,y0)的对称点P′的坐标是(x′,y′),则 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x′=2x0-x,,y′=2y0-y.))
5.轴对称
(1)设平面上有直线l:Ax+By+C=0和两点P(x,y),P′(x′,y′),若满足下列两个条件:① ;②
,则点P,P′关于直线l对称.
(2)对称轴是特殊直线的对称问题
对称轴是特殊直线时可直接通过代换法得解:
①关于x轴对称(以 代 );
PP′⊥直线l
PP′的中点在直线l上
②关于y轴对称(以 代 );
③关于y=x对称( 互换);
④关于x+y=0对称(以 代 ,以
代 );
⑤关于x=a对称(以 代 );
⑥关于y=b对称(以 代 ).
(3)对称轴为一般直线的对称问题
可根据对称的意义,由垂直平分列方程,从而找到坐标之间的关系:
设点P(x1,y1),Q(x2,y2)关于直线l:Ax+By+C=0(AB≠0)对称,则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(y2-y1,x2-x1)= ,,A· +B· +C=0.))
eq \b\lc\ (\a\vs4\al\co1( \f(B,A) ,\f(x1+x2,2) \f(y1+y2,2) ))
1.(教材母题选必修习题2.2T8)已知直线l经过点P(2,-1),且与直线2x+3y+1=0垂直,则直线l的方程是( )
A.2x+3y-7=0 B.3x+2y-8=0
C.2x-3y-1=0 D.3x-2y-8=0
解析:因为直线l与直线2x+3y+1=0垂直,故可设直线l的方程是3x-2y+C=0.
将P(2,-1)代入直线l中,6+2+C=0,解得C=-8,故直线l的方程为3x-2y-8=0.故选D.
2.(教材母题选必修习题2.3T7改编)已知l1∥l2,l1:2x+y+4=0,l2:6x+ay+2=0,则它们间的距离为( )
A. eq \f(2\r(5),15) B. eq \f(2\r(5),5) C. eq \f(\r(5),5) D. eq \f(2\r(5),3)
解析:因为l1∥l2,所以2a=6,故a=3,故l2:2x+y+ eq \f(2,3)=0.故l1,l2之间的距离为 eq \f(|4-\f(2,3)|,\r(5))= eq \f(10,3\r(5))= eq \f(2\r(5),3),故选D.
3.(2026·浙江绍兴期末)原点到直线l:λx+y-λ+1=0(λ∈R)的距离的最大值为( )
A. eq \f(\r(2),5) B. eq \f(2\r(2),5)
C. eq \f(4\r(2),5) D. eq \r(2)
解析:(方法1)设原点到直线l的距离为d,由点到直线的距离公式得
d= eq \f(|-λ+1|,\r(λ2+1))= eq \r(\f(λ2-2λ+1,λ2+1))= eq \r(1-\f(2λ,λ2+1)),
显然当λ<0时,有最大值,此时- eq \f(2λ,λ2+1)= eq \f(2,(-λ)+(-\f(1,λ))).
因为(-λ)+(- eq \f(1,λ))≥2 eq \r((-λ)·(-\f(1,λ)))=2,
当且仅当λ=-1时等号成立,
所以 eq \f(2,(-λ)+(-\f(1,λ)))≤ eq \f(2,2)=1,所以dmax= eq \r(2).
(方法2)由直线l:λx+y-λ+1=0(λ∈R)过定点P(1,-1).当OP⊥l时,原点到直线l的距离最大,最大值为 eq \r((1-0)2+(-1-0)2)= eq \r(2),故选D.
4.(教材母题选必修习题2.2T3)若点A(a-1,a+1),B(a,a)关于直线l对称,那么直线l的方程为____________.
解析:由题意可得kAB= eq \f(a+1-a,a-1-a)=-1.
因为点A(a-1,a+1),B(a,a)关于直线l对称,
所以直线l的斜率为1,
直线l过AB的中点( eq \f(2a-1,2), eq \f(2a+1,2)),
所以直线l的方程为y- eq \f(2a+1,2)=x- eq \f(2a-1,2),
即x-y+1=0.
5.(2025·山东聊城期中)经过两条直线l1:x+y=2,l2:2x-y=1的交点,且直线的一个方向向量v=(-6,4)的直线方程为________________.
解析:联立方程 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+y=2,,2x-y=1,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=1,))
即直线l1:x+y=2,l2:2x-y=1的交点为(1,1).
又直线的一个方向向量v=(-6,4),
所以直线的斜率为- eq \f(2,3),
故该直线方程为y-1=- eq \f(2,3)(x-1),即2x+3y-5=0.
【例1】 (1)(2025·重庆渝中期中)已知直线2x+y+5=0与直线kx+2y=0互相垂直,则它们的交点坐标为( )
A.(-1,-3) B.(-2,-1)
C.(- eq \f(1,2),-1) D.(-1,-2)
解析:因为2x+y+5=0与kx+2y=0互相垂直,
所以2k+2=0,所以k=-1,
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2x+y+5=0,,x-2y=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-2,,y=-1,))
所以交点坐标为(-2,-1),故选B.
【例1】 (2)(2025·安徽马鞍山期中)已知直线l1:2ax-4y-3=0,l2:x-ay+1=0,则“a= eq \r(2)”是“l1∥l2”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
解析:当l1∥l2时,2a·(-a)-(-4)×1=0,解得a=± eq \r(2).
验证:当a= eq \r(2)时,l1:2 eq \r(2)x-4y-3=0,l2:x- eq \r(2)y+1=0,两直线平行,
当a=- eq \r(2)时,l1:-2 eq \r(2)x-4y-3=0,l2:x+ eq \r(2)y+1=0,两直线平行,
所以“a= eq \r(2)”是“l1∥l2”的充分不必要条件.故选A.
【例1】 (3)(2026·四川遂宁期中)已知直线ax+y+1=0,x+ay+1=0和x+y+a=0能构成三角形,则实数a的取值范围是( )
A.a≠-2
B.a≠±1
C.a≠-2且a≠±1
D.a≠-2且a≠1
解析:若三条直线能构成三角形,则两直线不平行,且三条直线不经过同一点.
若a=0,则三条直线围成三角形.
若a≠0,则 eq \f(a,1)≠ eq \f(1,a), eq \f(a,1)≠ eq \f(1,1),解得a≠±1.
当a≠±1时,
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ax+y+1=0,,x+y+a=0,))得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=-a-1,))
代入x+ay+1=0得1-a(a+1)+1=0,
解得a=1或a=-2,因此a≠-2.
综上,a≠±1且a≠-2.故选C.
(1)判断两直线的位置关系,当直线方程中含有参数时,常常要以斜率是否存在为依据进行讨论,不仅要考虑斜率存在的情况,还要考虑斜率不存在的情况.
(2)在讨论两直线平行时,要注意验证两直线是否重合.对于斜率不存在是否符合要求,对斜率不存在的情况一般可结合图形进行判断.对含参数的问题还要注意x,y的系数不能同时为零这一隐含条件.
1.设a,b,c分别为△ABC中角A,B,C所对边的边长,则x sin A+ay+c=0与bx-y sin B+sin C=0的位置关系是( )
A.相交但不垂直 B.垂直
C.平行 D.重合
解析:由题可知,直线sin A·x+ay+c=0与bx-sin B·y+sin C=0的斜率分别为- eq \f(sin A,a), eq \f(b,sin B).又在△ABC中 eq \f(a,sin A)= eq \f(b,sin B),所以- eq \f(sin A,a)· eq \f(b,sin B)=-1,所以两条直线垂直,故选B.
2.经过直线l1:3x+2y-1=0和l2:5x+2y+1=0的交点,且垂直于直线l3:3x-5y+6=0的直线l的方程为__________________.
解析:将直线l1,l2的方程联立,得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(3x+2y-1=0,,5x+2y+1=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1,,y=2,))即直线l1,l2的交点为(-1,2).
由题意得直线l3的斜率为 eq \f(3,5).又直线l⊥l3,
所以直线l的斜率为- eq \f(5,3),
则直线l的方程是y-2=- eq \f(5,3)(x+1),即5x+3y-1=0.
3.(2025·华师大二附中校考三模)已知三条直线l1:x-2y+2=0,l2:x-2=0,l3:x+ky=0将平面分为六个部分,则满足条件的实数k的值共有( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.无数个
解析:当三条直线交于一点时,可将平面分为六个部分,
联立方程 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+2=0,,x-2=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2,,y=2,))
则将 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=2,,y=2))代入l3:x+ky=0中,得2k+2=0,解得k=-1;
当l3:x+ky=0与l1:x-2y+2=0平行时,满足要求,此时k=-2;
当l3:x+ky=0与l2:x-2=0平行时,满足要求,此时k=0.
综上,满足条件的实数k的值共有3个.故选C.
【例2】 (1)若动点A,B分别在直线l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0上移动,则AB的中点M到原点的距离的最小值为( )
A.3 eq \r(2) B.2 eq \r(2)
C.3 eq \r(3) D.4 eq \r(2)
解析:依题意知AB的中点M的集合为到直线l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0距离都相等的直线,则M到原点的距离的最小值为原点到该直线的距离.设点M所在直线的方程为l:x+y+m=0,根据平行线间的距离公式得 eq \f(|m+7|,\r(2))= eq \f(|m+5|,\r(2))|m+7|=|m+5|m=-6,即l:x+y-6=0.根据点到直线的距离公式,得点M到原点的距离的最小值 eq \f(|-6|,\r(2))=3 eq \r(2).故选A.
【例2】 (2)过直线l1:x-2y+3=0与直线l2:2x+3y-8=0的交点,且到点P(0,4)的距离为1的直线l的方程为 .
解析:由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2y+3=0,,2x+3y-8=0,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=1,,y=2,))
所以l1,l2的交点为(1,2).
显然,直线x=1满足条件;
当直线斜率存在时,设直线方程为y-2=k(x-1),即kx-y+2-k=0.
依题意有 eq \f(|-2-k|,\r(1+k2))=1,解得k=- eq \f(3,4).
所以所求直线方程为3x+4y-11=0或x=1.
(1)运用距离公式时,要注意公式的运用条件.如运用点到直线的距离公式时,需把直线方程化为一般形式;运用两平行线间的距离公式时,首先要将x,y的系数变为对应相等.
(2)求与距离有关的最值时,一般思路是转化为函数的最值.要注意挖掘问题的几何特点,进行合理联想和转化,利用几何直观常可简捷地解答.
4.在平面直角坐标系中,A(-4,0),B(-1,0),点P(a,b)(ab≠0)满足|AP|=2|BP|,则 eq \f(4,a2)+ eq \f(1,b2)的最小值为________.
eq \f(9,4)
解析:由|AP|=2|BP|,
得 eq \r((a+4)2+b2)=2 eq \r((a+1)2+b2),化简得a2+b2=4.
则 eq \f(4,a2)+ eq \f(1,b2)=( eq \f(4,a2)+ eq \f(1,b2))· eq \f(1,4)·(a2+b2)= eq \f(1,4)(4+1+ eq \f(4b2,a2)+ eq \f(a2,b2))
≥ eq \f(1,4)(5+2 eq \r(\f(4b2,a2)·\f(a2,b2)))= eq \f(9,4),
当且仅当a2=2b2时取等号,所以 eq \f(4,a2)+ eq \f(1,b2)的最小值为 eq \f(9,4).
5.已知两条平行直线分别过点P(-2,-2),Q(1,3),它们之间的距离为d,这两条直线各自绕点P,Q旋转并保持互相平行,则实数d的取值范围为____________.
(0, eq \r(34)]
解析:当两平行直线的斜率存在时,
设平行直线的斜率为k,则直线l1:y+2=k(x+2),直线l2:y-3=k(x-1).
由平行直线间的距离公式得d= eq \f(|3k-5|,\r(k2+1)),
则d2= eq \f(9k2-30k+25,k2+1).
将问题转化为方程(d2-9)k2+30k+d2-25=0.
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(d2-9≠0,,Δ=900-4(d2-9)(d2-25)≥0,))或d2-9=0,
解得0<d≤ eq \r(34).
当两平行直线的斜率不存在时,两直线方程分别为x=-2,x=1,这时,d=3.故0<d≤ eq \r(34).
【例3】 (1)已知直线l与直线l1:y=1及直线l2:x+y-7=0分别交于点P,Q.若PQ的中点为点M(1,-1),则直线l的斜率为______________.
- eq \f(2,9)
解析:设P(a,1),
则Q(2-a,-3).
由点Q在直线l2上,
得2-a-3-7=0,a=-8,
故P(-8,1),
所以直线l的斜率为k= eq \f(1-(-1),-8-1)=- eq \f(2,9).
【例3】 (2)直线ax+y+3a-1=0恒过定点M,则直线2x+3y-6=0关于M点对称的直线方程为____________________.
2x+3y+12=0
解析:由ax+y+3a-1=0得(x+3)a+(y-1)=0,由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+3=0,,y-1=0,))得M(-3,1).
设直线2x+3y-6=0关于M点对称的直线方程为2x+3y+C=0,
所以 eq \f(|-6+3-6|,\r(4+9))= eq \f(|-6+3+C|,\r(4+9)),解得C=12或C=-6(舍),
所以直线2x+3y-6=0关于M点对称的直线方程为2x+3y+12=0.
【例3】 (3)如图,一次函数y=x+4的图象与x轴、y轴分别交于点A,B,点C(-2,0)是x轴上一点,点E,F分别为直线y=x+4和y轴上的两个动点,当△CEF周长最小时,点E,F的坐标分别为( )
A.E(- eq \f(5,2), eq \f(3,2)),F(0,2)
B.E(-2,2),F(0,2)
C.E(- eq \f(5,2), eq \f(3,2)),F(0, eq \f(2,3))
D.E(-2,2),F(0, eq \f(2,3))
C
解析:如图,作C(-2,0)关于y轴的对称点G(2,0),作
C(-2,0)关于y=x+4的对称点D(a,b).
连接DG交y轴于F,交AB于E,所以FG=FC,EC=ED.
此时△CEF周长最小,即EC+FC+EF=ED+FG+EF=DG.
由C(-2,0),直线AB的方程为y=x+4,
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(b,a+2)=-1,,\f(b,2)=\f(a-2,2)+4,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=-4,,b=2,))
所以D(-4,2),
可得直线DG的方程为 eq \f(y-0,2-0)= eq \f(x-2,-4-2),即y=- eq \f(1,3)x+ eq \f(2,3).
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=x+4,,y=-\f(1,3)x+\f(2,3),))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-\f(5,2),,y=\f(3,2),))所以E(- eq \f(5,2), eq \f(3,2)).
令x=0可得y= eq \f(2,3),所以F(0, eq \f(2,3)).故选C.
(1)常见对称问题包括:中心对称与轴对称.
中心对称——关键是点与点的对称,利用中点公式.
轴对称——关键是点关于直线的对称,充分利用对称的特点(抓住垂直、平分两个条件).
(2)对称问题应用很广泛,角平分线问题、光线的反射问题等都可考虑利用对称进行转化.
6.一条光线从点A(-1,1)出发射向x轴,经过x轴上的点P反射后经过点B(2,5),则点P的坐标为____________.
(- eq \f(1,2),0)
解析:由题意可得A(-1,1)关于x轴的对称点为(-1,-1).
而反射光线直线又过B(2,5),
所以其直线为y= eq \f(5+1,2+1)(x-2)+5,即y=2x+1.
当y=0时,x=- eq \f(1,2),即点P的坐标为(- eq \f(1,2),0).
7.已知△ABC的顶点A(1,2),边AB上的中线CM所在的直线方程为x+2y-1=0,∠ABC的平分线BH所在直线方程为y=x,则直线BC的方程为________________.
解析:由题意可知,点B在角平分线y=x上,可设点B的坐标是(m,m),
则AB的中点( eq \f(m+1,2), eq \f(m+2,2))在直线CM上,
所以 eq \f(m+1,2)+2· eq \f(m+2,2)-1=0,
解得m=-1,故点B(-1,-1).
设A关于y=x的对称点为A′(x0,y0),
则有 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(y0-2,x0-1)=-1,,\f(y0+2,2)=\f(x0+1,2),))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x0=2,,y0=1,))
即A′(2,1),又由A′在直线BC上,
可得直线BC的方程为 eq \f(y+1,1+1)= eq \f(x+1,2+1),
即3(y+1)=2(x+1),即2x-3y-1=0.
8.如图,在平面直角坐标系中,已知矩形ABCD的长为2,宽为1,边AB,AD分别在x轴、y轴的正半轴上,点A与坐标原点重合.现将矩形ABCD沿某一条直线折叠,使点A落在线段CD上,设此点为A1.
(1)若折痕所在的直线的斜率为k(k为常数),则用k表示点A1的坐标为___________.
(2)折痕所在的直线方程为______________________.
(- eq \f(k,2), eq \f(1,2))
y=kx+ eq \f(k2,2)+ eq \f(1,2)
解析:当k=0时,A1(0,1),折痕所在直线方程为y= eq \f(1,2).
当k≠0时,直线AA1的斜率为- eq \f(1,k),所以直线AA1的方程为y=- eq \f(1,k)x,
由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=-\f(1,k)x,,y=1))解得x=-k,所以A1(-k,1),
所以AA1的中点坐标为(- eq \f(k,2), eq \f(1,2)),
所以折痕所在的直线方程为y- eq \f(1,2)=k(x+ eq \f(k,2)),y=kx+ eq \f(k2,2)+ eq \f(1,2).
当k=0时,折痕y= eq \f(1,2)也符合上式,
综上所述,折痕所在的直线方程为y=kx+ eq \f(k2,2)+ eq \f(1,2).
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