内容正文:
1.3 两条直线的平行与垂直
【课前预习】
知识点一
k1=k2
知识点二
k1k2=-1 l1⊥l2
诊断分析
1.(1)× (2)× (3)√ (4)×
2.解: l1∥l2⇔k1=k2成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②l1与l2不重合.l1⊥l2⇔k1k2=-1成立的前提条件是两条直线的斜率都存在.
【课中探究】
探究点一
例1 解:(1)由题意知,直线l1的斜率k1==-,直线l2的斜率k2==-,所以k1=k2,
又kAC==-4,kBD==-,所以A,B,C,D四点不共线,所以l1∥l2.
(2)由题意知,直线l1的斜率为tan 60°=,直线l2的斜率为=,
所以l1∥l2或l1与l2重合.
(3)由题意知,l1的斜率不存在,且l1不与y轴重合,l2的斜率不存在,且与y轴重合,所以l1∥l2.
(4)l1的斜率k1=-,l2的斜率k2=-=-,根据k1=k2且l1与l2在y轴上的截距不相等,可知l1与l2平行.
探究点二
例2 解:(1)因为l1的倾斜角为,所以l1的斜率为tan=-.
因为l2经过M(-4,-),N(5,2)两点,
所以l2的斜率为=.
因为-×=-1,所以l1⊥l2.
(2)因为l2经过P(3,-2),Q(-6,4)两点,所以l2的斜率为=-.因为l1的斜率为-,且-×≠-1,所以l1与l2不垂直.
(3)记l2的斜率为k,则k=tan α,
因为tan 2α=-,所以=-,解得k=3或k=-.
因为α为锐角,所以k=3.
因为l1的斜率为-,且3×=-1,所以l1⊥l2.
(4)l1的斜率k1=,l2的斜率k2=-=-,
因为k1k2=-1,所以l1与l2垂直.
变式 解:四边形OPQR为矩形.证明如下:由斜率公式,得kOP==t,kQR===t,
kOR==-,kPQ===-,kOQ=,kPR=,
∴kOP=kQR,kOR=kPQ,
∴OP∥QR,OR∥PQ,
∴四边形OPQR为平行四边形.
又kOP·kOR=-1,∴OP⊥OR.
又kOQ·kPR≠-1,∴OQ与PR不垂直,
∴四边形OPQR为矩形.
探究点三
例3 证明:(1)对于直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0.
①当B1≠0,B2≠0,即两直线斜率都存在时,可得l1:y=-x-,l2:y=-x-.
若l1∥l2,则-=-且-≠-,即A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0.
②当B1=0,A1≠0时,直线l1的斜率不存在,因为l1∥l2,所以B2=0,所以两条直线的斜率都不存在.
所以A1B2-A2B1=0,且A1C2-A2C1≠0.
综上,当l1∥l2时,A1B2-A2B1=0.当斜率存在时,B1C2-B2C1≠0,当斜率不存在时, A1C2-A2C1≠0.
(2) 对于直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0.
①当B1≠0,B2≠0,即两直线斜率都存在时,可得y=-x-和y=-x-.
因为l1⊥l2,所以-·=-1,即A1A2+B1B2=0.
②当B1=0,A1≠0时,直线l1的斜率不存在,
因为l1⊥l2,所以A2=0且B2≠0,即直线l2斜率为0,所以A1A2+B1B2=0.
当B2=0,A2≠0时,直线l2的斜率不存在,因为l1⊥l2,所以A1=0且B1≠0,即直线l1斜率为0,所以A1A2+B1B2=0.因此当l1⊥l2时,A1A2+B1B2=0.
变式 解:(1)当l1,l2相交时,1×3-(m-2)m≠0.
当1×3-(m-2)m=0,即m2-2m-3=0时,解得m=-1或m=3.
所以当m≠-1,且m≠3时,l1和l2相交.
(2)当l1⊥l2时,1×(m-2)+m×3=0,解得m=.
所以当m=时,l1⊥l2.
(3)因为当m=0时,l1不平行于l2,
所以m≠0,所以=,且≠m,解得m=-1.
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1.3 两条直线的平行与垂直
【学习目标】
1.理解并掌握两条直线平行与垂直的条件.
2.会运用条件判定两直线是否平行或垂直.
3.运用两直线平行或垂直时的斜率关系求直线方程,解决相应的几何问题.
◆ 知识点一 两条直线平行
类型
斜率k1,k2存在
斜率不存在
前提条件
α1=α2≠90°
α1=α2=90°
对应关系
l1∥l2⇔
l1∥l2⇔两条直线的
斜率都不存在
图示
◆ 知识点二 两条直线垂直
类型
斜率k1,k2存在
斜率不存在
前提条件
α1≠90°,α2≠90°
α1=90°,α2=0°
图示
对应关系
对于斜率分别为k1,k2的直线l1,l2,l1⊥l2⇔
若l1的斜率不存在,l2的斜率为0,则
【诊断分析】 1.判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)“直线l1与l2平行”是“直线l1与l2的斜率相等”的充要条件. ( )
(2)“直线l1,l2的斜率之积为-1”是“直线l1,l2互相垂直”的充要条件. ( )
(3)如果两条直线平行,那么这两条直线的倾斜角一定相等. ( )
(4)已知直线l1的倾斜角为α,直线l2的倾斜角为β,若l1⊥l2,则α-β=90°. ( )
2.l1∥l2⇔k1=k2成立的前提条件是什么? l1⊥l2⇔k1k2=-1成立的前提条件是什么?
◆ 探究点一 两条直线平行的判定
例1 根据下列条件,判断直线l1与直线l2是否平行或重合:
(1)l1经过点A(2,1),B(-3,5),l2经过点C(3,-3),D(8,-7);
(2)l1的倾斜角为60°,l2经过点M(3,2),N(-2,-3);
(3)l1平行于y轴,l2经过点P(0,-2),Q(0,5);
(4)l1:3x+5y-4=0,l2:6x+10y+7=0.
[素养小结]
利用两条直线的斜率判断两条直线是否平行的方法如下:
◆ 探究点二 两条直线垂直的判定
例2 根据下列条件,判断直线l1与l2是否垂直:
(1)l1的倾斜角为,l2经过M(-4,-),N(5,2)两点;
(2)l1的斜率为-,l2经过P(3,-2),Q(-6,4)两点;
(3)l1的斜率为-,l2的倾斜角为α,α为锐角,且tan 2α=-;
(4)l1:5x-11y+2=0,l2:33x+15y-7=0.
变式 在平面直角坐标系xOy中,四边形OPQR的四个顶点为O(0,0),P(1,t),Q(1-2t,2+t),R(-2t,2),其中t>0且t≠.试判断四边形OPQR的形状并证明.
[素养小结]
判断两直线是否垂直的依据:在这两条直线的斜率都存在(所给两点的横坐标是否相等,若相等,则直线的斜率不存在)的前提下,只需看它们的斜率之积是否等于-1即可,但应注意有一条直线与x轴垂直,另一条直线与x轴平行(或重合)时,两直线也垂直.
◆ 探究点三 利用一般式解决直线的平行和垂直问题
例3 求证:(1)若直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0,且l1∥l2,则A1B2-A2B1=0,且当斜率存在时,B1C2-B2C1≠0,当斜率不存在时,A1C2-A2C1≠0.
(2)若直线l1:A1x+B1y+C1=0,直线l2:A2x+B2y+C2=0,且l1⊥l2,则A1A2+B1B2=0.
变式 已知直线l1:x+my+6=0,l2:(m-2)x+3y+2m=0,求实数m的值,使得:
(1)l1,l2相交;(2)l1⊥l2;(3)l1∥l2.
[素养小结]
利用一般式解决直线的平行和垂直问题时,要对参数进行分类讨论,关注直线斜率是否存在、斜率是否为零等特殊情况.
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