内容正文:
1.4 两条直线的平行与垂直
第1课时 两条直线平行
【学习目标】
1.理解两条直线平行的条件.
2.能根据斜率与法向量判定两条直线平行.
3.能应用两条直线平行解决相关问题.
◆ 知识点 两条直线相交、平行、重合
已知直线l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,则
l1与l2相交⇔ ;
l1与l2平行⇔ ;
l1与l2重合⇔ .
【诊断分析】 判断正误.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)如果两条直线平行,那么这两条直线的斜率一定相等. ( )
(2)如果两条直线平行,那么这两条直线的法向量一定相等. ( )
(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)如果两条直线平行,那么这两条直线的方向向量一定相同. ( )
(5)若两条直线的斜率都不存在,且两条直线不重合,则这两条直线平行. ( )
◆ 探究点一 两条直线平行的判定
例1 判断下列各组直线是否平行,并说明理由:
(1)l1:y=2x+1,l2:y=2x-1;
(2)l3:2x-y-7=0,l4:x+2y-1=0.
例2 根据下列给定的条件,判断直线l1与直线l2是否平行.
(1)l1经过点A(2,1),B(-3,5),l2经过点C(3,-3),D(8,-7);
(2)l1经过点E(0,1),F(-2,-1),l2经过点G(3,4),H(2,3);
(3)l1的倾斜角为60°,l2经过点M(1,),N(-2,-2);
(4)l1平行于y轴,l2经过点P(0,-2),Q(0,5).
变式 已知四边形ABCD的四个顶点分别为A(3,7),B(4,6),C(1,-2),D(0,-1),判断该四边形的形状.
[素养小结]
判断两条不重合的直线是否平行有两种方法:一是判断两直线的法向量或方向向量是否共线;二是利用斜率判定.利用斜率判定两条不重合的直线平行的方法如下:
拓展 若一束光线从点P(0,1)出发,射到x轴上的A点后被反射,反射光线过点Q(2,3),则点A的坐标为 .
◆ 探究点二 已知平行求直线方程
例3 已知直线l经过点M(2,1),且与直线m:2x-y=0平行,则l的方程为 .
变式 过点P(1,2)作直线l,若点A(2,3),B(4,-5)到它的距离相等,则直线l的方程为 ( )
A.4x+y-6=0或x=1
B.3x+2y-7=0
C.4x+y-6=0或3x+2y-7=0
D.3x+2y-7=0或x=1
[素养小结]
求与已知直线平行的直线的方程时,常常有两种方法:①由两平行直线(倾斜角不为90°)的斜率相等,求出所求直线的斜率,再结合条件求解;②由两直线的法向量或方向向量共线来求解.
◆ 探究点三 已知两直线平行求参数
例4 (1)已知直线l1:(m+3)x+5y=5-3m,l2:2x+(m+6)y=8,若l1∥l2,则m的值是 .
(2)直线l经过点A(m,2),B(-1,m),若直线l与直线y=x+1平行,则m= .
变式 若直线ax+(1-b)y+5=0和直线(1+a)x-y-b=0同时平行于直线x-2y+3=0,则 ( )
A.a=,b=0 B.a=2,b=0
C.a=-,b=0 D.a=-,b=2
[素养小结]
(1)当直线方程中存在字母参数时,不仅要考虑到斜率存在的一般情况,也要考虑到斜率不存在的特殊情况.同时还要注意x,y的系数不能同时为零这一隐含条件.
(2)在判断两直线平行时,可直接利用向量共线或直线方程的系数间的关系得出结论.
拓展 已知直线l1:x+ysin α-1=0和直线l2:2x·sin α+y+1=0,若l1∥l2,求α的值.
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1.4 两条直线的平行与垂直
第1课时 两条直线平行
【课前预习】
知识点
k1≠k2 k1=k2且b1≠b2 k1=k2且b1=b2
诊断分析 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
【课中探究】
例1 解:(1)由直线l1,l2的方程可知两直线的斜率都为2,
且直线l1,l2在y轴上的截距分别为1和-1,
所以l1与l2不重合,所以l1∥l2.
(2)由直线l3,l4的方程可知两直线的斜率分别为k3=2,k4=-,显然k3≠k4,所以l3与l4不平行.
例2 解:(1)由题意知,直线l1的斜率k1==-,直线l2的斜率k2==-,所以直线l1与直线l2平行或重合,又kBC==-≠-,所以l1∥l2.
(2)由题意知,直线l1的斜率k1==1,直线l2的斜率k2==1,所以直线l1与直线l2平行或重合,
又kFG==1,所以直线l1与直线l2重合.
(3)由题意知,直线l1的斜率k1=tan 60°=,直线l2的斜率k2==,则k1=k2,所以直线l1与直线l2平行或重合.
(4)由题意知l1的斜率不存在,且不与y轴重合,l2的斜率也不存在,且与y轴重合,所以l1∥l2.
变式 解:由题可知,四边形ABCD的任意三个顶点不共线,kAB==-1,kCD==-1,kAD==,kBC==,
由kAB=kCD,kAD=kBC,可得四边形ABCD为平行四边形.
拓展 [解析] 方法一(利用斜率):点Q(2,3)关于x轴的对称点为Q'(2,-3),连接AQ',设A(x0,0).∵P,A,Q'三点共线,∴-=,∴x0=,即A.
方法二(利用方向向量):点Q(2,3)关于x轴的对称点为Q'(2,-3),连接PQ',设A(x0,0).依题意得=(x0,-1),=(2,-4),由两向量共线得-4x0+2=0,解得x0=,即A.
例3 2x-y-3=0 [解析] 方法一:因为直线l经过点M(2,1),且与直线m:2x-y=0平行,所以可设直线l的方程为2x-y+λ=0(λ≠0),从而有2×2-1+λ=0,解得λ=-3,即直线l的方程为2x-y-3=0.
方法二:由直线l与直线m:2x-y=0平行,得l的一个法向量的坐标为(2,-1),又直线l过点(2,1),所以l的方程为2(x-2)-(y-1)=0,即2x-y-3=0.
变式 C [解析] 分以下两种情况讨论:①若l∥AB,则直线l的斜率k=kAB==-4,此时直线l的方程为y-2=-4(x-1),即4x+y-6=0;②若直线l过线段AB的中点M(3,-1),则直线l的斜率k==-,此时,直线l的方程为y-2=-(x-1),即3x+2y-7=0.综上所述,直线l的方程为4x+y-6=0或3x+2y-7=0.故选C.
例4 (1)-8 (2) [解析] (1)当m+6=0,即m=-6时,l1:-3x+5y=23,l2:2x=8,显然不满足题意;当m+6≠0,即m≠-6时,由题意得=≠,可得m=-8.
(2)∵直线l经过点A(m,2),B(-1,m),且与直线y=x+1平行,∴=1,解得m=,当m=时,直线l的方程为y=x+,满足题意.
变式 C [解析] ∵直线ax+(1-b)y+5=0和直线(1+a)x-y-b=0同时平行于直线x-2y+3=0,∴=≠,且=≠,解得a=-,b=0,故选C.
拓展 解:当sin α=0时,直线l1的斜率不存在,l2的斜率为0,显然l1不平行于l2.当sin α≠0时,直线l1的方程可化为y=-x+,直线l2的方程可化为y=-2xsin α-1,若l1∥l2,则-=-2sin α,且≠-1,得sin α=±,所以α=kπ±,k∈Z.
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