内容正文:
2.3.1 课时1 两条直线平行的判定
观察与思考:“过山车”是一项富有刺激性的娱乐项目.为了使设备安全,柱子之间还有一些小的钢筋连接,这些钢筋有的互相平行,有的互相垂直,如果把它们看成直线,那么两条直线的平行与垂直用什么来刻画呢?
一、利用斜率判定两条直线平行
问题1:平面中两条直线有两种位置关系:相交、平行.
当两条直线, 平行时,它们的斜率, 满足什么关系?
一般来说“两条直线, ”指两条不重合的直线.
形
数
反之,亦成立
故
⟹ ,
即
追问1:当两条直线斜率不存在时,这两条直线是什么关系?
追问2:当两条直线重合时,它们的斜率有什么关系?
y
x
O
•
A
B •
• C
斜率证明三点共线时,常常用到这个结论.
共线
前提:斜率存在
直线,的斜率不存在,此时
显然,当=90°时,
问题2:当直线l1和l2的斜截式方程为l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2时,两直线平行的条件如何?两条直线重合的条件又如何?
例1 判断下列各组直线是否平行,并说明理由:
(1)l1:y=3x+2, l2:y=3x+1;
(2)l1:x+2y-1=0, l2:x+2y=0;
(3)l1:x+2=0, l2:2x=1.
解:(1)设两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,
在y轴上的截距分别为b1,b2,
则由l1,l2的方程可知k1=k2=3,且b1≠b2,
所以l1∥l2.
例1 判断下列各组直线是否平行,并说明理由:
(2)l1:x+2y-1-0, l2:x+2y=0; (3)l1:x+2=0, l2:2x=1.
(2)设两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,在y轴上的截距分别为b1,b2.
因为l1,l2的方程分别可化为
所以k1=k2= ,且b1≠b2,所以l1∥l2.
(3)由l1,l2的方程可知,l1⊥x轴,l2⊥x轴,
且两条直线l1,l2在x轴上的截距不相同,所以l1∥l2.
判断两条直线是否平行的步骤
例2.已知四边形的四个顶点分别为,试判断四边形的形状,并给出证明.
解:如图,由已知可得
边所在直线的斜率,边所在直线的斜率,
边所在直线的斜率,边所在直线的斜率为.
画图会比较直观,便于判断和计算
∵由kAB≠kAD,可知A不在BC上,则AD与BC不重合,
又∴
同理由且AB与CD不重合,得
因此四边形ABCD是平行四边形.
利用两条直线平行或垂直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:若斜率不存在,则直接说明;若存在,则根据给定的坐标求直线的斜率.
(4)结论:由斜率之间的关系判断形状.
1× 1× =0
二、借助直线的方向向量或法向量来判定两直线平行
问题3:若直线l1和l2的斜截式方程为l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,l1l2的方向向量分别为a=(1,k1),b=(1,k2),若l1l2,则它们的方向向量存在怎样的关系?
前面我们是根据斜率来判定两条直线平行,事实上也可以借助直线的方向向量或法向量来判定.
问题4:已知两条直线的一般方程分别为l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则两条直线的法向量分别为 n1= (A1,B1),n2 = (A2,B2).若l1//l2,能得出怎样的数量关系?
l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0平行:
l1//l2
法向量平行且两直线不重合
A1= λ A2,B1= λB2,C1≠λC2.
确保两直线不重合
A1B2= A2B1,A1C2≠A2C1或B1C2≠B2C1.
例3 (1)已知直线l1:3x+2y-6=0,l2:6x+4y-10=0.试判断直线l1与l2是否平行.
(2) 已知直线l1:ax+2y+3a = 0与直线l2:3x+(a-1)y+7-a = 0平行,
则a = .
3
例4 求与直线3x+4y+1=0平行,且过点(1,2)的直线l的方程.
解:设直线l的斜率为k,
∵直线l与直线3x+4y+1=0平行,∴k=,
又直线过点(1,2),
∴所求直线的方程为y-2=(x-1),即3x+4y-11=0.
还有其他解法吗?
(法二):
例3 求与直线3x+4y+1=0平行,且过点(1,2)的直线l的方程.
解:设与直线3x+4y+1=0平行的直线l的方程为3x+4y+m=0(m≠1).
∵直线l经过点(1,2),
∴3×1+4×2+m=0,解得m=-11,
∴所求直线的方程为3x+4y-11=0.
(1)求与直线y=kx+b平行的直线的方程时,根据两直线平行的条件可巧设为y=kx+m(m≠b),然后通过待定系数法,求参数m的值.
(2)求与直线Ax+By+C=0平行的直线方程时,可设直线方程为Ax+By+m=0(m≠C),代入已知条件求出m即可.
注意:其中对于斜率为零及不存在的情形要单独讨论.
1.已知直线l1与l2为两条不重合的直线,则下列说法正确的是( )
A.若l1∥l2,则斜率k1=k2
B.若斜率k1=k2,则l1∥l2
C.若倾斜角α1=α2,则l1∥l2
D.若l1∥l2,则倾斜角α1=α2
BCD
2.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
D
3.过点A(1,-4)且与直线2x+3y+5=0平行的直线方程为 .
4.已知直线l1:ax+y-a=0,l2:4x+ay-a-2=0,则“a=-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
2x+3y+10=0
C
根据本节课所学回答下列问题:
1.直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,分别满足什么条件时,l1与l2平行和重合?
2.直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,l1与l2平行时,方程系数有怎样的关系?
位置关系
平行
重合
图示
k,b满足条件
k1=k2且b1≠b2
k1=k2且b1=b2
$