内容正文:
两条直线的位置关系
知识点一:两直线平行与垂直的判定
两条直线平行与垂直的判定以表格形式出现,如表所示.
两直线方程
平行
垂直
(斜率存在)
(斜率不存在)
或
或中有一个为0,另一个不存在.
知识点二:三种距离
1.两点间的距离
平面上两点的距离公式为.
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
特别地,若直线为l:x=m,则点到l的距离;若直线为l:y=n,则点到l的距离
3.两条平行线间的距离
已知是两条平行线,求间距离的方法:
(1)转化为其中一条直线上的特殊点到另一条直线的距离.
(2)设,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.
4.双根式
双根式型函数求解,首先想到两点间的距离,或者利用单调性求解.
【方法技巧与总结】
1.点关于点对称
点关于点对称的本质是中点坐标公式:设点关于点的对称点为,则根据中点坐标公式,有可得对称点的坐标为
2.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.
3.直线关于点对称
法一:在已知直线上取两点,利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标,再由两点式求出直线方程;
法二:求出一个对称点,再利用两对称直线平行,由点斜式得到所求直线方程.
4.直线关于直线对称
求直线,关于直线(两直线不平行)的对称直线
第一步:联立算出交点
第二步:在上任找一点(非交点),利用点关于直线对称的秒杀公式算出对称点
第三步:利用两点式写出方程
5.常见的一些特殊的对称
点关于轴的对称点为,关于轴的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
点关于点的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
6.过定点直线系
过已知点的直线系方程(为参数).
7.斜率为定值直线系
斜率为的直线系方程(是参数).
8.平行直线系
与已知直线平行的直线系方程(为参数).
9.垂直直线系
与已知直线垂直的直线系方程(为参数).
10.过两直线交点的直线系
过直线与的交点的直线系方程:(为参数).
题型一:两直线位置关系的判定
例1(1)(25-26高二上·上海·阶段检测)已知直线,直线,若,则实数的值为( )
A.2 B. C.1 D.1或
【详解】若,则,即,解得或,当时,直线:与:,符合题意;当时,直线:与:,两直线重合,不合题意.综上, .故选:B.
(2)(2026·天津河西·三模)设,,则“”是“”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
【详解】由,若,则、重合,充分性不成立,由,则必有,必要性成立,所以“”是“”的必要不充分条件.
(3)(25-26高二上·重庆·期中)已知直线与垂直,则实数的值为( )
A. B.1或 C.1 D.或5
【详解】由于,所以,解得或.故选:B
(4)(25-26高二下·浙江·开学考试)已知,q:直线与直线平行,则是的( )
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
【详解】因为直线与直线平行,所以,即,解得或.当时,,满足平行条件.当时,,满足平行条件.所以,两直线平行时或.因此是的充分不必要条件.
例2(1)(25-26高二上·江苏常州·期末)已知直线平行,则实数的值为( )
A.-1 B.-7 C.-1或-7 D.1或7
【详解】直线平行,则
解得或;检验当时,两直线重合;当时,,两直线平行.实数的值应为-7.
(2)(高二上·湖北武汉·期末)张老师不仅喜欢打羽毛球,还喜欢玩折纸游戏,他将一张画了直角坐标系(两坐标轴单位长度相同)的纸折叠一次,使点与点重合,点与点重合,则( )
A. B. C. D.
【解析】设,,则点,所在直线的斜率为,由题意知,过点,的直线与直线平行,所以,整理得:.故选:B
(3)(多选题)瑞士数学家欧拉(Euler)在1765年在其所著作的《三角形的几何学》-书中提出:三角形的外心(中垂线的交点)、重心(中线的交点)、垂心(高的交点)在同一条直线上,后来,人们把这条直线称为欧拉线.若△ABC的顶点A(-4,0),B(0,4),其欧拉线方程为x-y+2=0,则下列说法正确的是( )
A.△ABC的外心为(-1,1) B.△ABC的顶点C的坐标可能为(-2,0)
C.△ABC的垂心坐标可能为(-2,0) D.△ABC的重心坐标可能为
【解析】由顶点A(-4,0),B(0,4),可知直线AB的垂直分线方程为,的外心在直线x-y+2=0上,联立,可得外心坐标为(-1,1),故A正确;设外心为G,则G(-1,1),故,所以外接圆方程为,设,则的重心为,代入欧拉线方程为x-y+2=0中,得:,和联立,解得或,即C点坐标可以为,故B错误;由C点坐标为,可知重心可能为,故D正确;当C点坐标为时,过C和AB垂直的直线方程为,联立欧拉线方程为x-y+2=0可解得垂心坐标为;当C点坐标为时,过C和AB垂直的直线方程为,联立欧拉线方程为x-y+2=0可解得垂心坐标为,故C正确
(4)(多选题)(25-26高二上·湖北十堰·期中)已知:,:,则下列说法正确的是( )
A.的充要条件是或 B.若,则
C.若直线不经过第四象限,则
D.若将直线关于原点对称后得到的直线纵截距为1,则
【详解】对于A:若,则,即,解得或,当时,:,:,则,符合题意;当时,:,:,则,符合题意,所以的充要条件是或,故A正确;对于B:若,则,解得,故B正确;对于C::即,若直线:不经过第四象限,则,解得,故C错误;对于D:直线:关于原点对称后得到的直线为,则纵截距为,解得,故D正确.故选:ABD
例3(1)(多选题)(25-26高二上·安徽宿州·期末)已知直线和直线,下列说法正确的是( )
A.始终过定点 B.若,则
C.若,则 D.当时,始终不过第三象限
【详解】对于A,直线:,由,得,,始终过定点,故A正确;对于B,若,则有,解得,故B正确;对于C,,则,解得或,故C错误;对于D,当时,始终过,因为,所以直线斜率,不会过第三象限,故D正确.故选:ABD.
(2)(25-26高二下·上海杨浦·期末)已知三条直线:,:,:,.
(1)若,求的值;
(2)若、、不能围成三角形,求的值.
【详解】(1)对于直线和,垂直的充要条件为,
代入、的系数得: ,解得
(2)三条直线不能围成三角形分两类: ① 三线共点:联立和的方程,解得交点为,代入得: ,化简得,解得或;
② 存在平行直线:若,则,解得,此时两直线平行;若,则,解得,此时两直线平行;若,则,即,无实根,不存在符合条件的, 综上,的取值为、、、.
题型二:直线的交点问题
例4(1)(25-26高二上·江苏常州·阶段检测)经过与的交点且垂直于的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【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.
(2)(24-25高二上·北京·期中)已知直线与互相垂直,垂足为,则的值是( )
A.24 B.0 C.20 D.
【详解】因为直线与互相垂直,所以,解得;
垂足在直线上,所以,垂足在直线上,所以,所以.故选:C
(3)(24-25高二上·江西抚州·阶段检测)已知直线与直线互相垂直,交点坐标为,则的值为( )
A.20 B. C.0 D.24
【详解】已知直线的斜率为,直线的斜率为.又两直线垂直,则,解得.
,即,将交点代入直线的方程中,得.将交点代入直线的方程中,得.所以,.故选:B.
(4)(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)直线与直线相交于点P,对任意实数m,直线,分别恒过定点A,B,则的最大值为( )
A.4 B.8 C. D.
【详解】直线,当,得,即点,直线,当,得,即点,且两条直线满足,所以,即,,
,当时,等号成立,所以的最大值为4.故选:A
例5(1)(25-26高二上·江西九江·阶段检测)下面三条直线,,不能构成三角形,则的集合是( )
A. B. C. D.
【详解】当直线平行于时,.当直线平行于时,,当 平行于时,,无解.当三条直线经过同一个点时,把直线 与的交点,代入,得,解得:或,综上,满足条件的的集合为为.故选:C.
(2)(24-25高二上·广东梅州·阶段检测)已知直线与的交点在第四象限,则实数k的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】由题意可得,两条直线不平行,故它们的斜率不相等,即,由,解得,两直线的交点在第四象限,则有,解得或,所以实数k的取值范围为.故选:D.
(3)(24-25高二下·上海·阶段检测)若点既是的中点,又是直线与的交点,则线段的垂直平分线的方程是( )
A. B.
C. D.
【详解】直线与直线的方程相减可得,,
把点代入可得,所以,所以线段的垂直平分线的方程是,即,故选:C
(4)(多选题)(25-26高二上·江苏扬州·阶段检测)已知三条直线能构成三角形,则实数可能为( )
A. B. C. D.6
【详解】若三条直线不能构成三角形,则直线存在以下三种情况;①当与平行(或重合)时,则,解得;
②当与平行(或重合)时,则,解得;
③当三条直线交于同一点时,由,解得,代入解得.
所以选项中,三条直线能构成三角形的实数可能为,AC正确,故选:AC.
例6(1)(多选题)(25-26高二上·安徽亳州·阶段检测)已知与是直线(k为常数)上两个不同的点,则关于和的交点情况说法错误的是( )
A.无论k、M、N如何,总是无交点 B.存在k、M、N使之无交点
C.无论k、M、N如何,总是唯一交点 D.存在k、M、N使之有无穷多交点
【详解】由于与是直线(k为常数)上两个不同的点,故,,
又,由于,因此,故直线不平行,也不重合,故两直线相交,因此只有唯一的交点,故C正确,ABD错误,故选:ABD
(2)(25-26高二上·山西·期中)在中,点A的坐标为,边的中线所在的直线方程为,边的高线所在的直线方程为,则点C的坐标为( )
A. B. C. D.
【详解】
设点,线段的中点为,则.因为点必在的高线上,故有;因为边的中线所在直线方程为上,即点在该直线方程上,故有.联立,解得.即点.故选:B.
(3)(25-26高二上·福建福州·期中)三条直线与相交于一点,则___________.
【详解】根据题意,联立方程,解得,所以与相交于点,因为三条直线与相交于一点,所以点在上,即,解得所以.故答案为:
(4)(24-25高二上·四川自贡·期中)设a为实数,若直线,,两两相交,且交点恰为直角三角形的三个顶点,则这样的,,有( )
A.2组 B.3组 C.4组 D.5组
【详解】由题设,的方向向量分别为,,,
若,则,此时,,,它们交于一点,不符;若,则或或,当时,,,,满足题设;
当时,,,,满足题设;
当时,,重合,不符;若,则或,当时,,,,满足题设;
当时,同上分析,不符.综上,、、时满足要求,故有3组.故选:B
例7(1)(多选题)(25-26高二上·河北秦皇岛·期末)已知三条直线,与共有两个不同的交点,则的值可能是( )
A. B. C. D.2
【详解】要使三条直线共有两个不同的交点,则有两条直线平行,第三条直线与它们不平行.
因为直线与不平行,所以或.当时,,解得;当时,,解得.综上,的值可能是或.
(2)(25-26高二上·江西南昌·期中)已知两直线,.
(1)求过直线交点P,且在两坐标轴上的截距相等的直线方程;
(2)若直线与直线能构成三角形,求实数a的取值范围.
【详解】(1)由题意得,,解得,∴点P的坐标为.设所求直线为l,
(i)当直线l在两坐标轴上的截距不为0时,设直线方程为,则,解得,所以直线l的方程为,即;
(ⅱ)当直线l在两坐标轴上的截距为0时,设直线方程为,则,解得,
∴直线l的方程为,即.综上,直线l的方程为或.
(2)(i)当直线与平行时,不能构成三角形,此时,解得;
(ⅱ)当直线与平行时,不能构成三角形,此时,解得;
(iii)当直线过与的交点时,不能构成三角形,此时,解得.综上,当,且,且时,能构成三角形.即实数a的取值范围为.
(3)(25-26高二上·安徽·阶段检测)已知直线,直线和.
(1)求证:直线恒过定点;
(2)设(1)中的定点为与的交点分别为,若恰为的中点,求.
【详解】(1)证明:可化为,由于,则,解得,即直线恒过定点.所以直线恒过定点.
(2)由(1)知,不妨设,因为恰为的中点,所以.因为分别在直线和直线上,所以,解得,所以.将代入直线的方程得:,解得.
题型三:有关距离的计算
例8(1)(24-25高二下·浙江·开学考试)已知点及直线上一点,则的值不可能是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】易知点到直线的距离为,所以,因此的值不可能是1.故选:A
(2)(25-26高二上·江苏镇江·期末)两条平行直线与之间的距离( )
A. B. C. D.
【详解】变形为,与之间的距离.故选:D.
(3)(2026·北京顺义·二模)已知直线过点,其倾斜角为,设原点到直线的距离为.当时,的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意,直线过点,且原点到直线的距离,则直线的斜率存在,设直线的方程为,即,则,由,则,解得或,
又,则的取值范围是.
(4)(25-26高二上·广东深圳·期中)已知,两点到直线的距离相等,求a的值( )
A. B. C.或 D.或
【解析】因为点到直线的距离相等,所以,即,化简得,解得或.故选:C.
例9(1)(25-26高二下·贵州·阶段检测)已知直线经过定点且与直线垂直.若点和点到直线的距离相等,则实数的值为( )
A.1或 B.1或 C. D.1
【详解】设直线的方程为,因为直线经过定点,故即,故直线的方程为,而点和点到直线的距离相等,故,
所以,所以或,A正确.
(2)(25-26高二上·江苏常州·期末)若两平行直线与之间的距离是,则( )
A.12 B. C. D.6
【详解】因为直线与平行,它们之间的距离是,所以,解得,即直线为:,即,又两条直线之间的距离是,所以有:,解得:或(舍去),所以.
(3)(25-26高二下·贵州黔南·阶段检测)已知点到直线的距离是,则下列结论正确的是( )
A. B.
C.若,则 D.若,则
【详解】易知点的轨迹为单位圆;对于A,B,圆心O到直线的距离为,则,当时等号成立,所以或5取不到,因此A,B均错误;对于C,D,由,可知点M到直线的最大距离,即,解得,所以C正确,D错误.
(4)(25-26高二上·湖北省直辖县级单位·期末)已知直线,且与不垂直,则直线与之间距离的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【详解】由可得,又与不垂直,所以;将直线化为,也即;因此直线与之间的距离为,令,整理可得,易知,整理可得,解得;当时,,此时两直线重合;当时,,满足条件,因此.
故选:C
例10(1)(2026·江苏南通·模拟预测)写一个到直线:,:的距离相等的点的坐标_____.
【详解】,,因为,所以到和距离相等的点在这两条直线的中位线上,设中位线的方程为,根据平行线间的距离公式可得到的距离为,到的距离为,,解得,即,当时,代入可得,即到直线和的距离相等.
(2)(多选题)(25-26高二上·江苏·期末)已知直线,,则下列说法正确的有( )
A.若,则 B.若,则直线,之间的距离为
C.直线过定点 D.若直线在两坐标轴的截距相等,则或
【详解】对于,直线的斜率为,若,则直线的斜率为,则,所以不垂直,故错误;对于,若,所以可得,则直线,由两平行直线距离公式可得,故正确;对于,可化为,所以直线恒过,故正确;对于,当直线与轴无截距,不满足条件,当,在两坐标轴的截距相等,分别令,可求出与轴截距为和轴截距,即
解之可得或,故正确.故选:
(3)(25-26高二上·浙江绍兴·阶段检测)已知直线.
(1)若直线过点,且,求直线的方程;
(2)若直线,且直线与直线之间的距离为,求直线的方程.
【详解】(1)直线的斜率,因为,所以直线的斜率为,又直线过点,所以直线的方程是,即;
(2)设直线,则直线与直线之间的距离,解得或,所以直线的方程是或.
(4)(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知直线: ,直线: ,其中为实数.
(1)当时,求的值;
(2)当 时,直线,的交点为,
①直线经过,且与直线 垂直,求直线的方程;
②设,若直线过交点,且点到直线的距离等于1,求直线的方程.
【详解】(1)直线: 的斜率为,由,得直线的斜率存在且为,
由得,即,解得.
(2)当 时,直线:,由,得,则,
①直线的斜率为,因为,所以,得,因为直线经过,其方程为,化简得直线的方程为.
②若直线的斜率不存在,则直线的方程为,此时点到直线的距离等于1,符合题意;
若直线的斜率存在且过点,设直线的方程为,即,
因为点到直线的距离等于1,则,化简得,解得,所以直线的方程为,综上所述,直线的方程为或.
(5)(25-26高二上·北京·阶段检测)已知点和点.
(1)求证:点在定直线上,并求直线的方程;
(2)点在直线上,且为等腰直角三角形,求点的坐标.
【详解】(1)设点,由点,得,消去得,
所以点在定直线上,直线的方程为.
(2)当为等腰的直角顶点时,,设,直线的方程为,则,解得,于是;由,解得或,则点或;当为等腰的直角顶点时,同理得点,或;
以点为顶点的三角形是等腰直角三角形,且点为直角顶点,因此为等腰的直角顶点时,点,或点,点,所以点的坐标是或或.
(6)(24-25高二上·甘肃白银·期中)已知的顶点,,直线l:过定点.
(1)若是的重心,求三边所在直线的方程;
(2)若,且,求顶点的坐标.
【详解】(1)将l:整理得,由,得,所以,设,因为是的重心,所以,解得,所以,故所在直线的方程为,整理得,
所在直线的方程为,整理得,
所在直线的方程为,整理得;
(2)因为点到直线的距离,又,所以点C到直线的距离为,因为,所以点C在的垂直平分线上,
中点坐标为,即,则的垂直平分线的方程为,即,
所以,解得或,所以或.
题型四:有关距离的最值问题
例11(1)(2025海浦东新·高二统考期中)已知点在直线上,则的最小值为________.
【解析】可以理解为点到点的距离,又∵点在直线上,∴的最小值等于点到直线的距离,且.
(2)(25-26高一上·江苏宿迁·开学考试)已知,是正数,且,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【详解】是正数,,,,,,
,
表示点到点的距离与点到点的距离之和,
的最小值就是的值,且,
的最小值即的最小值为.故选:A.
(3)(25-26高三上·北京海淀·期末)已知点,点,当变化时,的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【详解】已知点和点,根据两点间距离公式可得:
,故当时,.
故选:A
(4)已知两点,动点在线段AB上运动,则的范围是________,的范围是________.
【详解】,表示线段上的点与点连线的斜率(),
,结合图象知:的取值范围是.表示线段上的点与点连线的距离的平方,,直线的方程为则,到直线的距离为所以的范围是.故答案为:;
例12(1)(25-26高二上·山西晋中·阶段检测)函数的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【详解】由,设,,.得的几何意义为的值.点关于轴对称点,所以.故选:B
(2)(25-26高二上·江苏盐城·阶段检测)已知,是直线上两动点,且,点,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【详解】不妨设点在点的左边,因为直线的倾斜角为,且,所以点的坐标为,则.
记,则可将理解为直线上一动点到的距离之和,如图,作出点关于直线的对称点,则,连接,交直线于点,则即的最小值,且,故的最小值为.
故选:A.
(3)(多选题)(25-26高三·全国·一轮复习)已知,若过定点的动直线:和过定点的动直线:交于点(与,不重合),则下列说法正确的是( )
A. B.为定值
C.的最大值为 D.的最大值为
【详解】由,得.因为,所以,得.
由,得.因为,所以,得.所以,A正确.由直线:和直线:,知.所以.所以.所以,为定值,B正确.
,当且仅当时,等号成立,C错误.因为,所以,即的最大值为,当且仅当时,等号成立,D正确.故选:ABD.
例13(25-26高二上·四川自贡·期末)数学家华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微.”事实上,很多代数问题可以转化为几何问题加以解决.函数下列结论正确的是( )
A.的最小值为6 B.的最小值为
C.方程6有两解 D.方程7无解
【详解】因为,所以的几何意义是轴上的动点到两个定点和的距离之和,,作点关于轴的对称点,,当,,三点共线时,取得最小值,
,所以,故A错误,B正确,因为,所以无解,故C错误,因为,所以有两解,故D错误.
故选:B.
例14(1)(25-26高一上·浙江杭州·期中)关于的方程在上有实数解,其中为实数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【详解】由,得.设,当时为增函数,而,所以.
所以方程转化为.而即为点到点的距离的平方,而点满足,则的最小值即为点到直线距离的平方的最小值,即的最小值.而,设,则在为增函数,所以,则.所以最小值为.
(2)(25-26高二上·广东广州·期末)已知直线与相交于点,点为坐标原点,则直线的斜率的最大值与最小值之和为( )
A. B. C. D.
【详解】直线整理为,令,得定点;
直线整理为,令,得定点;因为,所以,则交点在以为直径的圆上.的中点为,半径,
圆的方程为.设直线的方程为,则圆心到直线的距离,
整理得,解得,所以斜率的最大值为,最小值为,最值和为.故选:
(3)(2025高三·全国·竞赛)已知点,若直线,且直线与内(包括边界)点的最短距离等于直线与内(包括边界)点的最短距离,则直线的方程为_____.
【详解】由题意,则直线,如图,点B到直线l的距离最短,在DF上取点G,使得,且直线于点M,则,即M为BG的中点,所以,又,则直线,联立,解得,由中点坐标公式得,且直线l的斜率,所以直线l的方程为,即.
故答案为:
(4)(25-26高二上·湖北十堰·期中)已知实数,,,满足,则的最小值为________.
【详解】由题意得,化简得,所以点分别在两平行直线上,且,而表示这两点之间距离的平方,所以其最小值为两平行直线间距离的平方,即为.故答案为:.
15.(1)(25-26高三上·黑龙江·阶段检测)函数的最大值为________.
【详解】因为,所以问题可转化为求动点与点,的距离之差的最大值.如图:
因为,当且仅当,,三点共线时等号成立,所以,此时.故答案为:
(2)(25-26高二上·浙江杭州·期中)已知,则的最大值是______.
【详解】因为,设,
,
令,则,则上式为,
设,点为双曲线位于第一象限的点,
可以看成点到点两点的距离之差,又,所以的最大值是.
故答案为:
(3)(2026高二·全国·专题练习)已知非负实数,满足,则的最小值为( )
A.8 B. C.7 D.
【详解】设原点关于直线的对称点为,则,故,故.
设,因为,为非负实数,且,欲求的最小值,即求线段上的点到轴的距离与到原点距离之和最小,即为的最小值,如图,设在轴上的垂足为,则, 当且仅当共线时等号成立,
故的最小值为.
题型五:直线的对称问题
16.(1)(25-26高二上·山东东营·阶段检测)点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
【详解】设点关于直线的对称点的坐标为,则,
所以对称点的坐标为,故选:A.
(2)(24-25高二上·浙江杭州·阶段检测)已知点关于直线对称的点为,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【详解】因为点关于直线对称的点为,所以直线为线段的中垂线,因为,中点为,且,所以直线的斜率为,所以直线的方程为即.故选:D
(3)(24-25高二上·广东深圳·期末)已知直线与直线关于直线对称,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【详解】由题意得,直线,∴两直线与直线间的距离相等,∵方程可化为:,,∴,解得.故选:C.
(4)(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.
【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
17.(1)(25-26高二上·广东·期末)一束光线从点射出,与直线相交于点.经直线反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A. B. C. D.
【详解】设点关于直线的对称点,则,解得,即点,故所求直线的斜率为,所以,所求直线的方程为,即.故选:A
(2)(24-25高二上·湖南岳阳·阶段检测)将一张画有平面直角坐标系的图纸折叠一次,使得点A(0,2)与点B(4,0)重合,若此时点C(7,3)与点D(m,n)也重合,则m+n的值为( )
A. B. C. D.
【详解】根据题意不妨设点A与点B关于直线l对称,则点C与点D也关于直线l对称.易知kAB=-,所以直线l的斜率为2,又易知AB的中点坐标为(2,1),则直线l的方程为y-1=2(x-2),即y=2x-3,
因为CD中点在直线l上,且kCD=-,所以可列方程组为解得所以m+n=.故选:A
(3)(25-26高二上·广东佛山·阶段检测)一条沿直线传播的光线经过点,且在轴上的截距为,然后被直线反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【详解】入射光线所在直线的方程为,即,由解得,即入射点的坐标为,设关于直线对称的点为,则,解得,即,因为反射光线所在直线经过入射点和点,所以反射光线所在直线的斜率为,所以反射光线所在直线的方程为,即.故选:B.
(4)(25-26高二上·广东惠州·期中)已知直线,则直线关于直线的对称直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【详解】由,解得,所以直线与直线的交点为,在直线上取点关于直线对称的点为,所以,解得,所以点关于直线对称的点为,所以直线的斜率为,故对称直线的方程为,即,故选:B.
18.(1)(25-26高二上·上海浦东新·期末)在等腰直角中,,点P是边上异于端点的一点,光线从点P出发经,边反射后又回到点P,若光线经过的重心,则的周长等于( )
A. B. C. D.
【详解】在等腰直角中,,建立如图所示的直角坐标系,则,
直线方程为,且的重心为,设,关于直线的对称点为,则,解得,则,而关于轴的对称点为,由光的反射定律知四点共线,且,,因此直线的方程为,即,由直线过,得,而,解得,即点,,,则,所以的周长为.故选:B
(2)(25-26高二上·内蒙古巴彦淖尔·期末)一条光线从点射出,与直线相交于点,经反射后,经过点,则( )
A. B.4 C. D.
【详解】设点关于直线的对称点,则中点在直线上,
且与直线垂直,的斜率为,则的斜率为.根据垂直斜率关系,即.将中点代入直线得,将代入可得:,解得,把代入得,所以,所以.故选:C.
(3)(25-26高二上·四川自贡·期中)在中,已知顶点,过点的角平分线方程是,过点的中线的方程是,则直线的方程为______________.
【详解】因为过点的角平分线方程是,所以设,又因为,所以线段的中点为,又因为过点的中线的方程是,所以,解之得,于是,设关于直线的对称点为,所以,解之得,即,因为直线为过点的角平分线方程,所以在直线上,所以直线即直线,所以直线的斜率为,所以直线的方程为,即,故答案为:.
(4)(25-26高三上·河北石家庄·阶段检测)已知直线:与直线:交于点M,点M关于直线对称的点为,则的取值范围是________.
【详解】由,解得,可得,所以,即,,当时,,,则无意义;当时,,当且仅当即时等号成立;当时,,当且仅当即时等号成立;综上,的取值范围是.故答案为:
(5)(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_____________
【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:
19.(1)(25-26高二上·贵州遵义·阶段检测)如图所示,在平面直角坐标中,已知矩形的长为2,宽为1,边、分别在轴、轴的正半轴上,点与坐标原点重合,将矩形折叠,使点落在线段上,若折痕所在直线的斜率为,则折痕所在的直线方程为__________.
【详解】当时,此时点和点重合,折痕所在的直线的方程,当时,将矩形折叠后点落在线段上的点为,,所以与关于折痕所在的直线对称,由,即,解得:,故折痕所在的直线的方程.
,从而折痕所在的直线与的交点坐标为,折痕所在的直线方程为,即,综上所述:折痕所在的直线的方程为:.故答案为:.
(2)(2026高二上·广东·专题练习)在等腰直角中,,点是边上异于,的一点,光线从点出发,经,反射后又回到点,如图所示,若光线经过的重心,则____________.
【详解】在等腰直角中,以为原点,分别为轴建立平面直角坐标系,则,的重心,直线方程为,设关于和直线的对称点分别为,则,记,则,解得,由光的反射定律知,三点共线,则,即,而,所以,即.故答案为:
(3)(25-26高二上·湖北·期中)已知的顶点,边上的中线所在直线方程为,的角平分线方程为.
(1)求点的坐标和直线的方程;
(2)求边上的高所在直线方程.
【详解】(1)设,点,则线段的中点,∵点在直线方程上,∴,即①,∵点在直线上,∴②,
联立①②解得,故,设点关于的角平分线的对称点为,则,解得,即,由题意在直线上,所以直线的方程为,即.
(2)联立中线与直线的方程,得,解得,即,
所以,则边上的高所在直线的斜率为,又在高线上,所以边上的高所在直线方程,即.
(4)(25-26高二上·江西·期中)已知直线,点.求:
(1)点关于直线的对称点的坐标;
(2)直线关于直线的对称直线的方程.
【详解】(1)直线的斜率为,设,又,依题意可得,解得,所以.
(2)在直线上取一点,则关于直线的对称点必在直线上,设对称点,
则,解得,故.设直线与直线的交点为,则由,解得,即.所以直线经过点,则,所以直线的方程为,即.
(5)(25-26高二上·江苏宿迁·期中)在中,的平分线所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为,已知点坐标为.
(1)求点的坐标;
(2)求直线的方程.
【详解】(1)设直线的方程为,把点代入直线方程可得,所以直线的方程为,联立,解得,即点的坐标为.
(2)设点关于直线的对称点为,直线的斜率为,则直线的斜率为,并且的中点在直线上,即,解得,所以,
,所以直线的方程为,即.
(6)(25-26高二上·湖北武汉·期中)在中,顶点在一三象限的角平分线上,顶点的坐标为,的角平分线CD所在的直线方程为,边上的高线斜率为3.
(1)求边所在的直线方程;
(2)若直线l过点B,且点A、C到直线l的距离相等,求直线l的方程.
【详解】(1)由顶点B的坐标为,BC边的高线的斜率为3,得直线BC方程为,即,而的角平分线CD所在的直线方程为,由,解得,则,设顶点B关于直线CD的对称点为,显然在直线AC上,
则,解得,即,直线的斜率,所以直线AC的方程为,即.
(2)由(1)知,直线,由点A在一三象限角平分线上,得点,由直线l过点B,且点A、C到直线l的距离相等,得直线l过边AC的中点或,当直线l过时,直线l的斜率为,方程为,即,当直线时,直线l的斜率为,方程为,即,所以直线l的方程为或.
题型六:直线的综合应用
20(1)(25-26高二上·安徽黄山·阶段检测)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,则使得这个四边形面积最小的k值为( )
A. B. C. D.
【详解】直线可化为,由可得,即直线恒过定点,直线可化为,由,解得,即直线恒过定点,
由可得,即直线与轴交点为,由可得,即直线与轴交点为,则四边形由点围成,
其面积,当时,取得最小值.
故选:D.
(2)(25-26高二上·广东东莞·期中)如图,“爱心”图案由函数的图像的一部分及其关于直线的对称图形组成,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_______.
【详解】由对称性可知,求的最大值,转化为该图案上的点到直线距离的最大值的2倍,
由对称性不妨设点为图案上上方的点,联立与,得,解得:,所以图案在上方的点的正坐标为,设图案在上方的点,,则点到直线的距离为,当时,取得最大值,所以的最大值为.
(3)(25-26高二上·宁夏银川·期中)已知实数,则的取值范围是______.
【详解】根据题意,设直线:,设点那么点到直线的距离为:,
因为,所以,且直线的斜率,当直线的斜率不存在时,,所以,当时, ,所以,即,因为,所以,故答案为:.
21(1)(25-26高二上·湖北·期中)已知在中,边上的高所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为,点的坐标为.
(1)求垂心的坐标;
(2)求所在的直线方程;
(3)若关于直线:的对称点为,求点到直线的距离.
【详解】(1)如图所示:设的边上的高为,边上的高为,
设:,:,联立得,
解得,所以垂心;
(2),由“三条高线交于一点”可得:,所以,因为,设所在直线方程为,代入解得:,所以所在直线方程:,联立直线与的方程,可得,解得,所以,所以所在直线方程:,整理后可得:.
(3)设关于直线:的对称点,则有,且的中点在上,所以,整理得,解得,所以,所以到直线的距离为.
(2)(25-26高二上·江苏无锡·期中)在平面直角坐标系中,已知两直线:和:,定点.
(1)若与相交于点,求直线的方程;
(2)若恰好是的角平分线所在的直线,是中线所在的直线,求的边所在直线的方程.
【详解】(1)由题意有:,所以,所以,所以 ,即,所以直线的方程为:
(2)由题意,可设,又为的中点,所以,又因为在直线上,所以,解得,所以,所以,又的方程为,所以的斜率为,因为恰好是的角平分线所在的直线,所以,即,解得,所以,即,所以直线的方程为:.
(3)(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知的三个顶点是.
(1)若直线过点,且点到直线的距离相等,求直线的方程;
(2)若直线过点,且与轴、轴的正半轴分别交于两点,求证:当取得最小值直线平分的面积.
【详解】(1)因为点到直线的距离相等,所以直线与平行或通过的中点,
①当直线与平行,因为,且过点,所以方程为,即;
②当直线通过的中点,所以,所以的方程为,即.综上:直线的方程为或.
(2)由题意设,其中为正数,可设直线的方程为,因为直线过点,所以,,由基本不等式可得,当且仅当即时,取等号,
此时直线的方程为,即,点到直线的距离,点到直线的距离,,,所以,
故当取得最小值时,直线平分的面积.
(4)(24-25高二上·广东珠海·阶段检测)已知直线,的方程分别是,点的坐标为,过点的直线的斜率为,且与,分别交于点,(,的纵坐标均为正数)
(1)当时,线段恰好被点平分,求斜率的值及的面积;
(2)问是否存在实数,使得的值与无关?若存在,求出所有这样的实数;若不存在,请说明理由.
【详解】(1)解:因为直线过点,且斜率为,可得直线的方程为,
因为直线与分别交于点,所以,联立方程组,解得,即,联立方程组,解得,即,又因为的纵坐标均为整数,可得,即,因为,所以,当时,可得,,,因为点为的中点,可得,解得,所以,,,则的面积.
(2)解:假设存在满足题意的实数,使得的值与无关,由(1)知,,,且,可得,所以,因为,所以当时,(定值),
所以存在实数时,使得的值与无关.
练习题
1.(25-26高二上·云南保山·期末)已知直线与平行,则两直线间的距离为( )
A. B. C. D.
【详解】因为直线与平行,所以,解得,则直线为,即,则两直线间的距离.
2.(2026·湖北·二模)将直线绕点逆时针旋转(为锐角,其中)后所得直线方程为( )
A. B. C. D.
【详解】设直线的倾斜角为,所求直线倾斜角为α,又为锐角,其中,所以,则,即,故直线方程为.故选:A
3.(25-26高二上·上海·期末)设常数,已知直线,直线,则“”是“直线与直线平行”的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【详解】当 时,直线 :,则,直线 :,则,两直线斜率相同,截距不同,故平行,所以 是直线 的充分条件;当 时,则 得 ,解得 或 ,验证 ::,:,两直线重合,不满足平行,故舍去,因此, 是直线 的必要条件.综上,“”是“直线 与直线 平行”的充要条件.故选:C.
4.(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知点,若直线与线段相交(包含端点的情况),则实数的取值范围是( )
A. B. 或 C. D.或
【详解】整理直线的方程,可知直线恒过定点,所以直线的斜率为,直线的斜率为, 直线与线段相交(包含端点),则直线的斜率需或:当时,直线的方程为,即轴,与线段交于点,符合条件;当时,直线的斜截式方程为,斜率为,若,解得;若,解得或,综上,的取值范围是或.
5.(25-26高二上·广东东莞·期中)已知,直线上存在点,满足,则的倾斜角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【详解】直线方程可化为:,令得,所以直线恒过定点,
因为,所以,又,所以直线与线段有交点,如图所示,
由,则,,要使直线与线段有交点,则直线的斜率需满足,则直线的倾斜角范围为.故选:B
6.(25-26高二上·江苏南京·期中)若既是的中点,又是直线与直线的交点,则线段的垂直平分线的方程是( )
A. B.
C. D.
【详解】由条件可知,,,且,两式相加得,即,得,点是直线和的交点,所以, 所以点满足直线,即直线方程为,,与直线垂直的直线方程的斜率为,所以中垂线方程为,整理为.故选:A
7.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)直线与直线相交于点P,对任意实数m,直线,分别恒过定点A,B,则的最大值为( )
A.4 B.8 C. D.
【详解】直线,当,得,即点,直线,当,得,即点,且两条直线满足,所以,即,,,当时,等号成立,所以的最大值为4.故选:A
8.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)在平面直角坐标系中,记动点P为,若点P在直线上,则的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【详解】如图,过点作点关于直线的对称点,则.
设,则有,解得,所以.设第一象限内的点,则,所以,而,,所以点到轴的距离为,所以可视为线段上的点到轴的距离和到的距离之和.
过作轴,显然有,当且仅当三点共线时,和有最小值.过点作轴,则即为的最小值,此时与重合.又,所以的最小值为.故选:B
9.(25-26高二上·广东东莞·期中)在等腰直角三角形中,,点是边上异于的一点,光线从点出发,经发射后又回到原点(如图).若光线经过的重心,则的长度等于( )
A. B. C. D.
【详解】 如图,建立平面直角坐标系,则,,,的重心坐标为,方程为,设,.根据光的反射原理以及已知可知,点关于的对称点在的反向延长线上,点关于轴的对称点在的延长线上,即四点共线.由已知可得点满足,解得,所以.易知.因为四点共线,所以有直线的斜率为,所以,直线的方程为.由于直线过重心,所以有,整理可得,解得或(舍去),所以直线的方程为,整理可得.所以,点坐标为.联立与的方程,解得,即,所以,.
10.(25-26高三下·湖南长沙·开学考试)在平面直角坐标系中,,直线的斜率与直线的斜率的差是2,则的最小值为( )
A. B. C. D.3
【详解】设 ,因为直线的斜率与直线的斜率的差是2,所以,
化简得到点 M 的轨迹方程, ,由,将代入得到
,令得到且,所以,(且)为开口朝上的二次函数,对称轴当时,,所以.故选:A.
11.(25-26高三上·河北张家口·期末)已知直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,绕点顺时针方向旋转得到直线,与轴的交点为点,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意,直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,所以,
又直线绕点顺时针方向旋转得到直线,所以直线的斜率,所以直线的方程为,令,可得,所以.故选:D
12.(25-26高二上·广西南宁·阶段检测)数学家欧拉在1765年发表的《三角形的几何学》一书中有这样一个定理:三角形的外心、垂心和重心都在同一条直线上.这条直线被后人称为三角形的欧拉线.已知的顶点,,则的欧拉线方程为( )
A. B.
C. D.
【详解】因为,所以的重心,即,
又因为,,所以,所以,所以的外心为的中点,即,所以直线的方程为,即,又三角形的外心、垂心和重心都在同一条直线上,所以的欧拉线方程为.故选:B.
13.(25-26高二上·广东东莞·阶段检测)已知点,且点在直线上,则下列说法错误的是( )
A.存在点,使得 B.存在点,使得
C.(为坐标原点)的最小值为 D.的最小值为3
【详解】因为点在直线上,所以设.对于A,因为点,
所以直线的方向向量分别为,.若,则,即,化简得.因为,所以此方程有两个不相等的实数根,所以存在点,使得,故A正确.对于B,由,,得,化简得.
因为,所以此方程有两个不相等的实数根,所以存在点,使得,故B正确.对于C,的最小值为点到直线的距离,由题意得,故C正确.对于D,因为点,所以线段的方程为,.在中,令,解得,所以点不在线段上,即点在直线的同侧.设点关于直线的对称点为,则当点为线段与直线的交点时,取得最小值,最小值为.
由题意,得,解得,所以,即的最小值为,故D错误,故选:D.
14.(24-25高二上·福建泉州·期中)已知为坐标原点,过点的直线分别与轴、轴交于两点,使的面积为的直线恰有3条,则为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【详解】由题意直线的斜率存在且不为0,设直线的方程为,,令,得;令,得,则,所以的面积为,当时,有,当时,得,解得;当时,得,此方程无解,所以满足条件的直线有2条,故A错误;当时,有,当时,得,解得;当时,得,解得,所以满足条件的直线有3条,故B正确;当时,有,
当时,得,解得;当时,得,解得,
所以满足条件的直线有4条,故C错误;当时,有,当时,得,解得;当时,得,解得,所以满足条件的直线有4条,故D错误.故选:B.
15.(多选题)(25-26高二上·广东·阶段检测)下列说法正确的是( )
A.“”是“直线与直线互相垂直”的充要条件
B.“”是“直线与直线互相平行”的充要条件
C.直线的倾斜角的取值范围是
D.若点,直线过点且与线段相交,则的斜率的取值范围是
【详解】对于A:当时,与的斜率分别为1和,斜率之积为,故两直线相互垂直,即充分性成立;若“直线与直线互相垂直”,则,解得或,所以推不出,即必要性不成立,故A错误;对于B:因两直线平行等价于,解得,故“”是“直线与直线互相平行”的充要条件,故B正确;对于C:直线的倾斜角为,当时,则直线方程为,则;
当时,则,因为,所以,综上可得,故C正确;对于D:如图所示:
可得,,结合图象知,故D正确.故选:BCD.
16.(多选题)(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)下列结论错误的是( )
A.过点且在,轴上的截距互为相反数的直线方程为
B.直线与直线之间的距离为
C.已知点,,点在轴上,则的最小值为
D.已知两点,,过点的直线与线段没有公共点,则直线的斜率的取值范围是
【详解】对于A,当直线过原点的方程为,故选项A错误;对于B,由可得,与平行,则两条平行直线间的距离为,故选项B错误,对于C,点关于轴的对称点为,则,所以,即的最小值为,故C正确,对于D,,,又直线与线段没有公共点,所以,故D错误.
故选:ABD
17.(多选题)(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)古代数学问题——“将军饮马”,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设将军的出发点是.军营所在位置为,河岸线所在直线的方程为,若将军从出发点到河边饮马,再回到军营(“将军饮马”)的总路程最短,则( )
A.将军从出发点到河边的路线所在直线的方程是
B.将军在河边饮马的地点的坐标为
C.将军从河边回军营的路线所在直线的方程是
D.“将军饮马”走过的总路程为
【详解】由题可知在的同侧,设点关于直线的对称点为,如下图所示:
则,解得,即.对于A,将军从出发点到河边的路线所在直线即为,又,所以直线的方程为,即,故A错误;对于B,设将军在河边饮马的地点为,则即为与的交点,联立两直线方程解得,故B正确;对于C,将军从河边回军营的路线所在直线为,又,所以直线的方程为,即,故C错误;对于D,总路程,所以“将军饮马”的总路程为,故D正确.
故选:BD.
18.(多选题)(24-25高二下·吉林·开学考试)“曼哈顿距离”是由赫尔曼•闵可夫斯基首先提出的,是一种使用在几何度量空间的几何学用语.在平面直角坐标系中,是坐标原点,定义点与点的曼哈顿距离为.若点,点,直线和的方程分别是和,则下列叙述正确的是( )
A. B.点与直线上任意一点的曼哈顿距离最小值为2
C.若动点满足,则的轨迹围成图形的面积是32
D.若动点与直线上任意一点的曼哈顿距离最小值等于,则的轨迹与直线围成的封闭图形面积是2
【详解】对于A,,A错误;对于B,令直线a上任意点为,
则,则当时,的最小值为1,B错误;
对于C,设,则,当时,则;当时,则;当时,则;当时,则;
则M点轨迹为上述四条线段围城的封闭曲线,如图示正方形:
则的轨迹围成图形的面积是,C正确;
对于D,,设,当M与直线b上的点连线垂直于b时曼哈顿距离最小,由此可得,
当时,,则,不符合题意;当时,,则,不符合题意;当时,,则, 当时,,则,当时,,则,当时,,则,
则M点轨迹如图示:
则的轨迹与直线围成的封闭图形面积为,D正确,故选:CD
19.(25-26高二上·福建莆田·期中)已知点与点关于直线对称,则点的坐标为_____.
【详解】设点,由点与点关于直线对称,得,解得,所以点的坐标为.故答案为:
20.(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___________.
【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:.
21.(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_____________
【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:
22.(25-26高二上·甘肃张掖·阶段检测)已知的顶点,高所在直线方程为,角B的平分线所在直线方程为,则边所在直线方程________.
【详解】的顶点,高所在直线方程为,角B的平分线所在直线方程为,直线的斜率,直线的方程为:,即,联立,得,B点坐标为;,,角B的平分线所在直线方程为,,,解得或(舍),直线的方程为:,即.故答案为:.
23.(25-26高二上·山东济宁·期中)已知的三个顶点是.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)若直线过点,且点到直线的距离相等,求直线的方程.
【详解】(1),,边上的高所在直线的斜率为,
又边上的高所在直线为,即为边上的高所在直线的方程.
(2)∵点到直线的距离相等,∴直线与平行或过的中点.
(i)当直线与平行,,,即.
(ii)当直线过的中点,,,即.
综上,直线的方程为或.
24.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)已知点,点与点关于直线对称,求:
(1)过点且与点距离为2的直线的方程;
(2)过点且与点距离最大的直线的方程,并求此最大距离.
【详解】(1)设,则的中点坐标为,所以,解得:,即,当直线斜率不存在时:直线:,此时点到直线的距离,满足题意;
当直线斜率存在时:设直线的斜率为,则直线为,化简得,点到直线的距离,解得,所以直线为,化简得,综上所述:直线为或
(2)由(1)知,由题意知当直线与垂直时,点到直线的距离最大为,
,设直线的斜率为,则,解得,所以直线为,化简得,.所以直线为,点到直线的最大距离.
25.(25-26高二上·江苏无锡·期中)在平面直角坐标系中,已知两直线:和:,定点.
(1)若与相交于点,求直线的方程;
(2)若恰好是的角平分线所在的直线,是中线所在的直线,求的边所在直线的方程.
【详解】(1)由题意有:,所以,所以,所以 ,即,所以直线的方程为:
(2)由题意,可设,又为的中点,所以,又因为在直线上,所以,解得,所以,所以,又的方程为,所以的斜率为,因为恰好是的角平分线所在的直线,所以,即,解得,所以,即,所以直线的方程为:.
26.(24-25高二上·福建福州·期中)平面直角坐标系Oxy中,射线,,过作直线分别与交于A,B两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)求面积的最小值.
【详解】(1)设,,则,
∵,∴,∴,则,∴,即
(2)当直线与的斜率不存在时,,与两个交点重合,舍去;当直线与的斜率存在时,设,联立方程组解得,即;同理,联立方程组,解得,即,原点到直线的距离∵,∴,当时,最大,此时取最小值,∴最小值为.
27.(24-25高二上·江西上饶·期中)已知直线:.
(1)求证:直线与直线总有公共点;
(2)若直线交轴的负半轴于点,交轴的正半轴于点,为坐标原点,设的面积为,求的最小值及此时直线的方程.
【详解】(1)直线变形为,令,解得,故直线恒过点,又,故点在上,故直线与直线总有公共点;
(2)直线交轴的负半轴于点,交轴的正半轴于点,故直线的斜率存在且大于0,故,中,令,得,
中,令,得,显然,解得,
则,令,则,因为,所以当时,取得最小值,最小值为,所以的最小值为16,此时,,直线的方程为.
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两条直线的位置关系
知识点一:两直线平行与垂直的判定
两条直线平行与垂直的判定以表格形式出现,如表所示.
两直线方程
平行
垂直
(斜率存在)
(斜率不存在)
或
或中有一个为0,另一个不存在.
知识点二:三种距离
1.两点间的距离
平面上两点的距离公式为.
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
特别地,若直线为l:x=m,则点到l的距离;若直线为l:y=n,则点到l的距离
3.两条平行线间的距离
已知是两条平行线,求间距离的方法:
(1)转化为其中一条直线上的特殊点到另一条直线的距离.
(2)设,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.
4.双根式
双根式型函数求解,首先想到两点间的距离,或者利用单调性求解.
【方法技巧与总结】
1.点关于点对称
点关于点对称的本质是中点坐标公式:设点关于点的对称点为,则根据中点坐标公式,有可得对称点的坐标为
2.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.
3.直线关于点对称
法一:在已知直线上取两点,利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标,再由两点式求出直线方程;
法二:求出一个对称点,再利用两对称直线平行,由点斜式得到所求直线方程.
4.直线关于直线对称
求直线,关于直线(两直线不平行)的对称直线
第一步:联立算出交点
第二步:在上任找一点(非交点),利用点关于直线对称的秒杀公式算出对称点
第三步:利用两点式写出方程
5.常见的一些特殊的对称
点关于轴的对称点为,关于轴的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
点关于点的对称点为.
点关于直线的对称点为,关于直线的对称点为.
6.过定点直线系
过已知点的直线系方程(为参数).
7.斜率为定值直线系
斜率为的直线系方程(是参数).
8.平行直线系
与已知直线平行的直线系方程(为参数).
9.垂直直线系
与已知直线垂直的直线系方程(为参数).
10.过两直线交点的直线系
过直线与的交点的直线系方程:(为参数).
题型一:两直线位置关系的判定
例1(1)(25-26高二上·上海·阶段检测)已知直线,直线,若,则实数的值为( )
A.2 B. C.1 D.1或
(2)(2026·天津河西·三模)设,,则“”是“”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
(3)(25-26高二上·重庆·期中)已知直线与垂直,则实数的值为( )
A. B.1或 C.1 D.或5
(4)(25-26高二下·浙江·开学考试)已知,q:直线与直线平行,则是的( )
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
例2(1)(25-26高二上·江苏常州·期末)已知直线平行,则实数的值为( )
A.-1 B.-7 C.-1或-7 D.1或7
(2)(高二上·湖北武汉·期末)张老师不仅喜欢打羽毛球,还喜欢玩折纸游戏,他将一张画了直角坐标系(两坐标轴单位长度相同)的纸折叠一次,使点与点重合,点与点重合,则( )
A. B. C. D.
(3)(多选题)瑞士数学家欧拉(Euler)在1765年在其所著作的《三角形的几何学》-书中提出:三角形的外心(中垂线的交点)、重心(中线的交点)、垂心(高的交点)在同一条直线上,后来,人们把这条直线称为欧拉线.若△ABC的顶点A(-4,0),B(0,4),其欧拉线方程为x-y+2=0,则下列说法正确的是( )
A.△ABC的外心为(-1,1) B.△ABC的顶点C的坐标可能为(-2,0)
C.△ABC的垂心坐标可能为(-2,0) D.△ABC的重心坐标可能为
(4)(多选题)(25-26高二上·湖北十堰·期中)已知:,:,则下列说法正确的是( )
A.的充要条件是或 B.若,则
C.若直线不经过第四象限,则
D.若将直线关于原点对称后得到的直线纵截距为1,则
例3(1)(多选题)(25-26高二上·安徽宿州·期末)已知直线和直线,下列说法正确的是( )
A.始终过定点 B.若,则
C.若,则 D.当时,始终不过第三象限
(2)(25-26高二下·上海杨浦·期末)已知三条直线:,:,:,.
(1)若,求的值;
(2)若、、不能围成三角形,求的值.
题型二:直线的交点问题
例4(1)(25-26高二上·江苏常州·阶段检测)经过与的交点且垂直于的直线方程是( )
A. B.
C. D.
(2)(24-25高二上·北京·期中)已知直线与互相垂直,垂足为,则的值是( )
A.24 B.0 C.20 D.
(3)(24-25高二上·江西抚州·阶段检测)已知直线与直线互相垂直,交点坐标为,则的值为( )
A.20 B. C.0 D.24
(4)(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)直线与直线相交于点P,对任意实数m,直线,分别恒过定点A,B,则的最大值为( )
A.4 B.8 C. D.
例5(1)(25-26高二上·江西九江·阶段检测)下面三条直线,,不能构成三角形,则的集合是( )
A. B. C. D.
(2)(24-25高二上·广东梅州·阶段检测)已知直线与的交点在第四象限,则实数k的取值范围为( )
A. B.
C. D.
(3)(24-25高二下·上海·阶段检测)若点既是的中点,又是直线与的交点,则线段的垂直平分线的方程是( )
A. B.
C. D.
(4)(多选题)(25-26高二上·江苏扬州·阶段检测)已知三条直线能构成三角形,则实数可能为( )
A. B. C. D.6
例6(1)(多选题)(25-26高二上·安徽亳州·阶段检测)已知与是直线(k为常数)上两个不同的点,则关于和的交点情况说法错误的是( )
A.无论k、M、N如何,总是无交点 B.存在k、M、N使之无交点
C.无论k、M、N如何,总是唯一交点 D.存在k、M、N使之有无穷多交点
(2)(25-26高二上·山西·期中)在中,点A的坐标为,边的中线所在的直线方程为,边的高线所在的直线方程为,则点C的坐标为( )
A. B. C. D.
(3)(25-26高二上·福建福州·期中)三条直线与相交于一点,则___________.
(4)(24-25高二上·四川自贡·期中)设a为实数,若直线,,两两相交,且交点恰为直角三角形的三个顶点,则这样的,,有( )
A.2组 B.3组 C.4组 D.5组
例7(1)(多选题)(25-26高二上·河北秦皇岛·期末)已知三条直线,与共有两个不同的交点,则的值可能是( )
A. B. C. D.2
(2)(25-26高二上·江西南昌·期中)已知两直线,.
(1)求过直线交点P,且在两坐标轴上的截距相等的直线方程;
(2)若直线与直线能构成三角形,求实数a的取值范围.
(3)(25-26高二上·安徽·阶段检测)已知直线,直线和.
(1)求证:直线恒过定点;
(2)设(1)中的定点为与的交点分别为,若恰为的中点,求.
题型三:有关距离的计算
例8(1)(24-25高二下·浙江·开学考试)已知点及直线上一点,则的值不可能是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
(2)(25-26高二上·江苏镇江·期末)两条平行直线与之间的距离( )
A. B. C. D.
(3)(2026·北京顺义·二模)已知直线过点,其倾斜角为,设原点到直线的距离为.当时,的取值范围是( )
A. B. C. D.
(4)(25-26高二上·广东深圳·期中)已知,两点到直线的距离相等,求a的值( )
A. B. C.或 D.或
例9(1)(25-26高二下·贵州·阶段检测)已知直线经过定点且与直线垂直.若点和点到直线的距离相等,则实数的值为( )
A.1或 B.1或 C. D.1
(2)(25-26高二上·江苏常州·期末)若两平行直线与之间的距离是,则( )
A.12 B. C. D.6
(3)(25-26高二下·贵州黔南·阶段检测)已知点到直线的距离是,则下列结论正确的是( )
A. B.
C.若,则 D.若,则
(4)(25-26高二上·湖北省直辖县级单位·期末)已知直线,且与不垂直,则直线与之间距离的取值范围为( )
A. B. C. D.
例10(1)(2026·江苏南通·模拟预测)写一个到直线:,:的距离相等的点的坐标_____.
(2)(多选题)(25-26高二上·江苏·期末)已知直线,,则下列说法正确的有( )
A.若,则 B.若,则直线,之间的距离为
C.直线过定点 D.若直线在两坐标轴的截距相等,则或
(3)(25-26高二上·浙江绍兴·阶段检测)已知直线.
(1)若直线过点,且,求直线的方程;
(2)若直线,且直线与直线之间的距离为,求直线的方程.
(4)(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知直线: ,直线: ,其中为实数.
(1)当时,求的值;
(2)当 时,直线,的交点为,
①直线经过,且与直线 垂直,求直线的方程;
②设,若直线过交点,且点到直线的距离等于1,求直线的方程.
(5)(25-26高二上·北京·阶段检测)已知点和点.
(1)求证:点在定直线上,并求直线的方程;
(2)点在直线上,且为等腰直角三角形,求点的坐标.
(6)(24-25高二上·甘肃白银·期中)已知的顶点,,直线l:过定点.
(1)若是的重心,求三边所在直线的方程;
(2)若,且,求顶点的坐标.
题型四:有关距离的最值问题
例11(1)(2025海浦东新·高二统考期中)已知点在直线上,则的最小值为________.
(2)(25-26高一上·江苏宿迁·开学考试)已知,是正数,且,则的最小值是( )
A. B. C. D.
(3)(25-26高三上·北京海淀·期末)已知点,点,当变化时,的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
(4)已知两点,动点在线段AB上运动,则的范围是________,的范围是________.
例12(1)(25-26高二上·山西晋中·阶段检测)函数的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
(2)(25-26高二上·江苏盐城·阶段检测)已知,是直线上两动点,且,点,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
(3)(多选题)(25-26高三·全国·一轮复习)已知,若过定点的动直线:和过定点的动直线:交于点(与,不重合),则下列说法正确的是( )
A. B.为定值
C.的最大值为 D.的最大值为
例13(25-26高二上·四川自贡·期末)数学家华罗庚曾说:“数缺形时少直观,形少数时难入微.”事实上,很多代数问题可以转化为几何问题加以解决.函数下列结论正确的是( )
A.的最小值为6 B.的最小值为
C.方程6有两解 D.方程7无解
例14(1)(25-26高一上·浙江杭州·期中)关于的方程在上有实数解,其中为实数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
(2)(25-26高二上·广东广州·期末)已知直线与相交于点,点为坐标原点,则直线的斜率的最大值与最小值之和为( )
A. B. C. D.
(3)(2025高三·全国·竞赛)已知点,若直线,且直线与内(包括边界)点的最短距离等于直线与内(包括边界)点的最短距离,则直线的方程为_____.
(4)(25-26高二上·湖北十堰·期中)已知实数,,,满足,则的最小值为________.
15.(1)(25-26高三上·黑龙江·阶段检测)函数的最大值为________.
(2)(25-26高二上·浙江杭州·期中)已知,则的最大值是______.
(3)(2026高二·全国·专题练习)已知非负实数,满足,则的最小值为( )
A.8 B. C.7 D.
题型五:直线的对称问题
16.(1)(25-26高二上·山东东营·阶段检测)点关于直线的对称点的坐标为( )
A. B. C. D.
(2)(24-25高二上·浙江杭州·阶段检测)已知点关于直线对称的点为,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
(3)(24-25高二上·广东深圳·期末)已知直线与直线关于直线对称,则的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
(4)(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.
17.(1)(25-26高二上·广东·期末)一束光线从点射出,与直线相交于点.经直线反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A. B. C. D.
(2)(24-25高二上·湖南岳阳·阶段检测)将一张画有平面直角坐标系的图纸折叠一次,使得点A(0,2)与点B(4,0)重合,若此时点C(7,3)与点D(m,n)也重合,则m+n的值为( )
A. B. C. D.
(3)(25-26高二上·广东佛山·阶段检测)一条沿直线传播的光线经过点,且在轴上的截距为,然后被直线反射,则反射光线所在直线的方程为( )
A. B.
C. D.
(4)(25-26高二上·广东惠州·期中)已知直线,则直线关于直线的对称直线的方程为( )
A. B.
C. D.
18.(1)(25-26高二上·上海浦东新·期末)在等腰直角中,,点P是边上异于端点的一点,光线从点P出发经,边反射后又回到点P,若光线经过的重心,则的周长等于( )
A. B. C. D.
(2)(25-26高二上·内蒙古巴彦淖尔·期末)一条光线从点射出,与直线相交于点,经反射后,经过点,则( )
A. B.4 C. D.
(3)(25-26高二上·四川自贡·期中)在中,已知顶点,过点的角平分线方程是,过点的中线的方程是,则直线的方程为______________.
(4)(25-26高三上·河北石家庄·阶段检测)已知直线:与直线:交于点M,点M关于直线对称的点为,则的取值范围是________.
(5)(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_____________
19.(1)(25-26高二上·贵州遵义·阶段检测)如图所示,在平面直角坐标中,已知矩形的长为2,宽为1,边、分别在轴、轴的正半轴上,点与坐标原点重合,将矩形折叠,使点落在线段上,若折痕所在直线的斜率为,则折痕所在的直线方程为__________.
(2)(2026高二上·广东·专题练习)在等腰直角中,,点是边上异于,的一点,光线从点出发,经,反射后又回到点,如图所示,若光线经过的重心,则____________.
(3)(25-26高二上·湖北·期中)已知的顶点,边上的中线所在直线方程为,的角平分线方程为.
(1)求点的坐标和直线的方程;
(2)求边上的高所在直线方程.
(4)(25-26高二上·江西·期中)已知直线,点.求:
(1)点关于直线的对称点的坐标;
(2)直线关于直线的对称直线的方程.
(5)(25-26高二上·江苏宿迁·期中)在中,的平分线所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为,已知点坐标为.
(1)求点的坐标;
(2)求直线的方程.
(6)(25-26高二上·湖北武汉·期中)在中,顶点在一三象限的角平分线上,顶点的坐标为,的角平分线CD所在的直线方程为,边上的高线斜率为3.
(1)求边所在的直线方程;
(2)若直线l过点B,且点A、C到直线l的距离相等,求直线l的方程.
题型六:直线的综合应用
20(1)(25-26高二上·安徽黄山·阶段检测)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,则使得这个四边形面积最小的k值为( )
A. B. C. D.
(2)(25-26高二上·广东东莞·期中)如图,“爱心”图案由函数的图像的一部分及其关于直线的对称图形组成,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_______.
(3)(25-26高二上·宁夏银川·期中)已知实数,则的取值范围是______.
21(1)(25-26高二上·湖北·期中)已知在中,边上的高所在的直线方程为,边上的高所在的直线方程为,点的坐标为.
(1)求垂心的坐标;
(2)求所在的直线方程;
(3)若关于直线:的对称点为,求点到直线的距离.
(2)(25-26高二上·江苏无锡·期中)在平面直角坐标系中,已知两直线:和:,定点.
(1)若与相交于点,求直线的方程;
(2)若恰好是的角平分线所在的直线,是中线所在的直线,求的边所在直线的方程.
(3)(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知的三个顶点是.
(1)若直线过点,且点到直线的距离相等,求直线的方程;
(2)若直线过点,且与轴、轴的正半轴分别交于两点,求证:当取得最小值直线平分的面积.
(4)(24-25高二上·广东珠海·阶段检测)已知直线,的方程分别是,点的坐标为,过点的直线的斜率为,且与,分别交于点,(,的纵坐标均为正数)
(1)当时,线段恰好被点平分,求斜率的值及的面积;
(2)问是否存在实数,使得的值与无关?若存在,求出所有这样的实数;若不存在,请说明理由.
练习题
1.(25-26高二上·云南保山·期末)已知直线与平行,则两直线间的距离为( )
A. B. C. D.
2.(2026·湖北·二模)将直线绕点逆时针旋转(为锐角,其中)后所得直线方程为( )
A. B. C. D.
3.(25-26高二上·上海·期末)设常数,已知直线,直线,则“”是“直线与直线平行”的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
4.(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知点,若直线与线段相交(包含端点的情况),则实数的取值范围是( )
A. B. 或 C. D.或
5.(25-26高二上·广东东莞·期中)已知,直线上存在点,满足,则的倾斜角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
6.(25-26高二上·江苏南京·期中)若既是的中点,又是直线与直线的交点,则线段的垂直平分线的方程是( )
A. B.
C. D.
7.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)直线与直线相交于点P,对任意实数m,直线,分别恒过定点A,B,则的最大值为( )
A.4 B.8 C. D.
8.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)在平面直角坐标系中,记动点P为,若点P在直线上,则的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
9.(25-26高二上·广东东莞·期中)在等腰直角三角形中,,点是边上异于的一点,光线从点出发,经发射后又回到原点(如图).若光线经过的重心,则的长度等于( )
A. B. C. D.
10.(25-26高三下·湖南长沙·开学考试)在平面直角坐标系中,,直线的斜率与直线的斜率的差是2,则的最小值为( )
A. B. C. D.3
11.(25-26高三上·河北张家口·期末)已知直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,绕点顺时针方向旋转得到直线,与轴的交点为点,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
12.(25-26高二上·广西南宁·阶段检测)数学家欧拉在1765年发表的《三角形的几何学》一书中有这样一个定理:三角形的外心、垂心和重心都在同一条直线上.这条直线被后人称为三角形的欧拉线.已知的顶点,,则的欧拉线方程为( )
A. B.
C. D.
13.(25-26高二上·广东东莞·阶段检测)已知点,且点在直线上,则下列说法错误的是( )
A.存在点,使得 B.存在点,使得
C.(为坐标原点)的最小值为 D.的最小值为3
14.(24-25高二上·福建泉州·期中)已知为坐标原点,过点的直线分别与轴、轴交于两点,使的面积为的直线恰有3条,则为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
15.(多选题)(25-26高二上·广东·阶段检测)下列说法正确的是( )
A.“”是“直线与直线互相垂直”的充要条件
B.“”是“直线与直线互相平行”的充要条件
C.直线的倾斜角的取值范围是
D.若点,直线过点且与线段相交,则的斜率的取值范围是
16.(多选题)(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)下列结论错误的是( )
A.过点且在,轴上的截距互为相反数的直线方程为
B.直线与直线之间的距离为
C.已知点,,点在轴上,则的最小值为
D.已知两点,,过点的直线与线段没有公共点,则直线的斜率的取值范围是
17.(多选题)(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)古代数学问题——“将军饮马”,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设将军的出发点是.军营所在位置为,河岸线所在直线的方程为,若将军从出发点到河边饮马,再回到军营(“将军饮马”)的总路程最短,则( )
A.将军从出发点到河边的路线所在直线的方程是
B.将军在河边饮马的地点的坐标为
C.将军从河边回军营的路线所在直线的方程是
D.“将军饮马”走过的总路程为
18.(多选题)(24-25高二下·吉林·开学考试)“曼哈顿距离”是由赫尔曼•闵可夫斯基首先提出的,是一种使用在几何度量空间的几何学用语.在平面直角坐标系中,是坐标原点,定义点与点的曼哈顿距离为.若点,点,直线和的方程分别是和,则下列叙述正确的是( )
A. B.点与直线上任意一点的曼哈顿距离最小值为2
C.若动点满足,则的轨迹围成图形的面积是32
D.若动点与直线上任意一点的曼哈顿距离最小值等于,则的轨迹与直线围成的封闭图形面积是2
19.(25-26高二上·福建莆田·期中)已知点与点关于直线对称,则点的坐标为_____.
20.(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___________.
21.(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__________
22.(25-26高二上·甘肃张掖·阶段检测)已知的顶点,高所在直线方程为,角B的平分线所在直线方程为,则边所在直线方程________.
23.(25-26高二上·山东济宁·期中)已知的三个顶点是.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)若直线过点,且点到直线的距离相等,求直线的方程.
24.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)已知点,点与点关于直线对称,求:
(1)过点且与点距离为2的直线的方程;
(2)过点且与点距离最大的直线的方程,并求此最大距离.
25.(25-26高二上·江苏无锡·期中)在平面直角坐标系中,已知两直线:和:,定点.
(1)若与相交于点,求直线的方程;
(2)若恰好是的角平分线所在的直线,是中线所在的直线,求的边所在直线的方程.
26.(24-25高二上·福建福州·期中)平面直角坐标系Oxy中,射线,,过作直线分别与交于A,B两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)求面积的最小值.
27.(24-25高二上·江西上饶·期中)已知直线:.
(1)求证:直线与直线总有公共点;
(2)若直线交轴的负半轴于点,交轴的正半轴于点,为坐标原点,设的面积为,求的最小值及此时直线的方程.
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