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(全國版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第8章 平面解析幾何 第2講 兩直線的位置關(guān)系學(xué)案

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1、 第2講 兩直線的位置關(guān)系 板塊一 知識梳理·自主學(xué)習(xí) [必備知識] 考點1 兩條直線的位置關(guān)系 1.兩條直線平行與垂直 (1)兩條直線平行 ①對于兩條不重合的直線l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+b2,若其斜率分別為k1、k2,則有l(wèi)1∥l2?k1=k2,b1≠b2. ②當(dāng)直線l1,l2不重合且斜率都不存在時,l1∥l2. (2)兩條直線垂直 ①如果兩條直線l1,l2的斜率存在,設(shè)為k1、k2,則有l(wèi)1⊥l2?k1k2=-1. ②當(dāng)其中一條直線的斜率不存在,而另一條的斜率為0時,l1⊥l2. 2.兩條直線的交點 直線l1:A1x+B1y+C1=0

2、,l2:A2x+B2y+C2=0,則l1與l2的交點坐標(biāo)就是方程組的解. 考點2 三種距離公式 1.兩點P1(x1,y1),P2(x2,y2)之間的距離 |P1P2|=. 2.點P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離d=. 3.兩條平行線Ax+By+C1=0與Ax+By+C2=0(其中C1≠C2)間的距離d=. [必會結(jié)論] 1.與直線Ax+By+C=0(A2+B2≠0)垂直和平行的直線方程可設(shè)為: (1)垂直:Bx-Ay+m=0; (2)平行:Ax+By+n=0. 2.與對稱問題相關(guān)的兩個結(jié)論: (1)點P(x0,y0)關(guān)于A(a,b)的對稱點為P′(2a-

3、x0,2b-y0). (2)設(shè)點P(x0,y0)關(guān)于直線y=kx+b的對稱點為P′(x′,y′),則有 可求出x′,y′. [考點自測]                        1.判斷下列結(jié)論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”) (1)若兩直線的方程組成的方程組有解,則兩直線相交.(  ) (2)點P(x0,y0)到直線y=kx+b的距離為.(  ) (3)直線外一點與直線上一點的距離的最小值就是點到直線的距離.(  ) (4)兩平行線間的距離是一條直線上任一點到另一條直線的距離,也可以看作是兩條直線上各取一點的最短距離.(  ) (5)若點A,B關(guān)于直線l:

4、y=kx+b(k≠0)對稱,則直線AB的斜率等于-,且線段AB的中點在直線l上.(  ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ 2.[課本改編]過點(1,0)且與直線x-2y-2=0平行的直線方程是(  ) A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0 C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0 答案 A 解析 設(shè)直線方程為x-2y+c=0,又經(jīng)過點(1,0),故c=-1,所求方程為x-2y-1=0. 3.[2018·重慶模擬]若直線ax+2y+1=0與直線x+y-2=0互相垂直,那么a的值等于(  ) A.1 B.- C.- D.-2 答案 D

5、 解析 由a·1+2·1=0得a=-2,故選D. 4.[課本改編]已知點(a,2)(a>0)到直線l:x-y+3=0的距離為1,則a等于(  ) A. B.2- C.-1 D.+1 答案 C 解析 由題意知=1,∴|a+1|=,又a>0,∴a=-1. 5.[課本改編]平行線3x+4y-9=0和6x+8y+2=0的距離是(  ) A. B.2 C. D. 答案 B 解析 依題意得,所求的距離等于=2. 6.[2018·南寧模擬]直線x-2y+1=0關(guān)于直線x=1對稱的直線方程是(  ) A.x+2y-1=0 B.2x+y-1=0 C.2x+y-3=0

6、 D.x+2y-3=0 答案 D 解析 設(shè)所求直線上任一點(x,y),則它關(guān)于直線x=1的對稱點(2-x,y)在直線x-2y+1=0上,即2-x-2y+1=0,化簡得x+2y-3=0. 板塊二 典例探究·考向突破 考向 平行與垂直問題                       例1 (1)直線2x+y+m=0和x+2y+n=0的位置關(guān)系是(  ) A.平行 B.垂直 C.相交但不垂直 D.不能確定 答案 C 解析 由可得3x+2m-n=0,由于3x+2m-n=0有唯一解,故方程組有唯一解,故兩直線相交,兩直線的斜率分別為-2,-,斜率之積不等于-

7、1,故不垂直. (2)[2018·金華十校模擬]“直線ax-y=0與直線x-ay=1平行”是“a=1”成立的(  ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充要條件 D.既不充分也不必要條件 答案 B 解析 由直線ax-y=0與x-ay=1平行,得a2=1,即a=±1,所以“直線ax-y=0與x-ay=1平行”是“a=1”的必要不充分條件. 觸類旁通 兩直線位置關(guān)系問題的解題策略 (1)充分掌握兩直線平行與垂直的條件是解決此類試題的關(guān)鍵,對于斜率都存在且不重合的兩條直線l1和l2,l1∥l2?k1=k2,l1⊥l2?k1·k2=-1.若有一條直線的斜率不存在,那么

8、另一條直線的斜率是否存在一定要特別注意. (2)設(shè)l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,則l1⊥l2?A1A2+B1B2=0. 【變式訓(xùn)練1】 (1)“m=3”是“直線l1:2(m+1)x+(m-3)y+7-5m=0與直線l2:(m-3)x+2y-5=0垂直”的(  ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充分必要條件 D.既不充分也不必要條件 答案 A 解析 由l1⊥l2,得2(m+1)(m-3)+2(m-3)=0, ∴m=3或m=-2,∴m=3是l1⊥l2的充分不必要條件. (2)[2018·寧夏模擬]若直線l1:x+2my-1=0與l

9、2:(3m-1)x-my-1=0平行,則實數(shù)m的值為________. 答案 0或 解析 因為直線l1:x+2my-1=0與l2:(3m-1)x-my-1=0平行,則斜率相等或者斜率不存在,-=或者m=0,∴m=或0. 考向 距離公式的應(yīng)用 例2 [2018·濰坊模擬]已知點P(2,-1). (1)求過點P且與原點的距離為2的直線l的方程; (2)求過點P且與原點的距離最大的直線l的方程,最大距離是多少? (3)是否存在過點P且與原點的距離為6的直線?若存在,求出方程;若不存在,請說明理由. 解 (1)過點P的直線l與原點的距離為2,而點P的坐標(biāo)為(2,-1),顯然,過P(2,

10、-1)且垂直于x軸的直線滿足條件,此時l的斜率不存在,其方程為x=2. 若斜率存在,設(shè)l的方程為y+1=k(x-2), 即kx-y-2k-1=0. 由已知得=2,解得k=, 此時l的方程為3x-4y-10=0. 綜上,可得直線l的方程為x=2或3x-4y-10=0. (2)作圖可得過點P與原點O的距離最大的直線是過點P且與PO垂直的直線,如圖. 由l⊥OP,得klkOP=-1,所以kl=-=2. 由直線方程的點斜式得y+1=2(x-2),即2x-y-5=0. 所以直線2x-y-5=0是過點P且與原點O的距離最大的直線,最大距離為=. (3)由(2)可知,過點P不存在到

11、原點的距離超過的直線,因此不存在過點P且到原點的距離為6的直線. 觸類旁通 與距離有關(guān)問題的常見類型及解題策略 (1)求距離.利用距離公式求解法將兩條平行線間的距離轉(zhuǎn)化為點到直線的距離. (2)已知距離求參數(shù)值.列方程求出參數(shù). (3)求距離的最值.可利用距離公式得出距離關(guān)于某個點的函數(shù),利用函數(shù)知識求最值. 【變式訓(xùn)練2】 (1)若直線l1:x-2y+m=0(m>0)與直線l2:x+ny-3=0之間的距離是,則m+n=(  ) A.0 B.1 C.-1 D.2 答案 A 解析 ∵直線l1:x-2y+m=0(m>0)與直線l2:x+ny-3=0之間的距離為,∴∴n=-2

12、,m=2(負(fù)值舍去),∴m+n=0. (2)已知點A(-3,-4),B(6,3)到直線l:ax+y+1=0的距離相等,則實數(shù)a的值為________. 答案?。颍? 解析 由題意及點到直線的距離公式得=,解得a=-或-. 考向 對稱問題 命題角度1 點關(guān)于點的對稱                       例3 過點P(0,1)作直線l使它被直線l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的線段被點P平分,求直線l的方程. 解 設(shè)l1與l的交點為A(a,8-2a), 則由題意知,點A關(guān)于點P的對稱點B(-a,2a-6)在l2上,代入l2的方程得-a-3(2a-6)+1

13、0=0, 解得a=4,即點A(4,0)在直線l上, 所以由兩點式得直線l的方程為x+4y-4=0. 命題角度2 點關(guān)于線的對稱 例4 若將一張坐標(biāo)紙折疊一次,使得點(0,2)與點(4,0)重合,點(7,3)與點(m,n)重合,則m+n=________. 答案  解析 由題可知紙的折痕應(yīng)是點(0,2)與點(4,0)連線的中垂線,即直線y=2x-3,它也是點(7,3)與點(m,n)連線的中垂線,于是 解得故m+n=. 命題角度3 直線關(guān)于直線的對稱 例5 直線2x-y+3=0關(guān)于直線x-y+2=0對稱的直線方程是(  ) A.x-2y+3=0 B.x-2y-3=0 C.

14、x+2y+1=0 D.x+2y-1=0 答案 A 解析 設(shè)所求直線上任意一點P(x,y),則P關(guān)于x-y+2=0的對稱點為P′(x0,y0), 由得 由點P′(x0,y0)在直線2x-y+3=0上, 則2(y-2)-(x+2)+3=0,即x-2y+3=0. 命題角度4 對稱問題的應(yīng)用 例6 已知直線l:x-2y+8=0和兩點A(2,0),B(-2,-4). (1)在直線l上求一點P,使|PA|+|PB|最?。? (2)在直線l上求一點P,使||PB|-|PA||最大. 解 (1)設(shè)A關(guān)于直線l的對稱點為A′(m,n),則解得 故A′(-2,8). P為直線l上的一點,

15、則|PA|+|PB|=|PA′|+|PB|≥|A′B|,當(dāng)且僅當(dāng)B,P,A′三點共線時,|PA|+|PB|取得最小值,為|A′B|,點P即是直線A′B與直線l的交點,解得故所求的點P的坐標(biāo)為(-2,3). (2)A,B兩點在直線l的同側(cè),P是直線l上的一點,則||PB|-|PA||≤|AB|,當(dāng)且僅當(dāng)A,B,P三點共線時,||PB|-|PA||取得最大值,為|AB|,點P即是直線AB與直線l的交點,又直線AB的方程為y=x-2,解得故所求的點P的坐標(biāo)為(12,10). 觸類旁通 解決對稱問題的方法 (1)中心對稱 ①點P(x,y)關(guān)于O(a,b)的對稱點P′(x′,y′)滿足 ②直

16、線關(guān)于點的對稱可轉(zhuǎn)化為點關(guān)于點的對稱問題來解決. (2)軸對稱 ①點A(a,b)關(guān)于直線Ax+By+C=0(B≠0)的對稱點為A′(m,n),則有 ②直線關(guān)于直線的對稱可轉(zhuǎn)化為點關(guān)于直線的對稱問題來解決. 核心規(guī)律 1.兩直線的位置關(guān)系要考慮平行、垂直和重合. 2.對稱問題一般是將線與線的對稱轉(zhuǎn)化為點與點的對稱. 3.光線的反射問題具有入射角等于反射角的特點,這樣就有兩種對稱關(guān)系,一是入射光線與反射光線關(guān)于過反射點且與反射軸垂直的直線(法線)對稱,二是入射光線與反射光線所在直線關(guān)于反射軸對稱. 滿分策略 1.在判斷兩條直線的位置關(guān)系時,首先應(yīng)分析直線的斜率是否存在.若

17、直線無斜率,要單獨考慮. 2.使用點到直線的距離公式前必須將直線方程化為一般式,同時此公式對直線與坐標(biāo)軸垂直或平行的情況也適用;使用兩平行線間的距離公式時,一定要注意先把兩直線方程中的x,y的系數(shù)化成相等. 板塊三 啟智培優(yōu)·破譯高考 題型技法系列 13——物理光學(xué)中對稱思想的應(yīng)用                     [2018·湖南模擬]在等腰直角三角形ABC中,AB=AC=4,點P為邊AB上異于A,B的一點,光線從點P出發(fā),經(jīng)BC,CA反射后又回到點P.若光線QR經(jīng)過△ABC的重心,則AP等于(  ) A.2 B.1 C. D. 解題視點 依入射

18、光線與反射光線的對稱性知,點P關(guān)于直線BC的對稱點P2在直線RQ上,點P關(guān)于直線AC的對稱點P1也在直線RQ上,所以點P1,D,P2三點共線(D為△ABC的重心),利用kP1D=kP2D即可破解. 解析 以A為原點,AB為x軸,AC為y軸建立直角坐標(biāo)系如圖所示. 則A(0,0),B(4,0),C(0,4). 設(shè)△ABC的重心為D,則D點坐標(biāo)為. 設(shè)P點坐標(biāo)為(m,0),則P點關(guān)于y軸的對稱點P1為(-m,0),因為直線BC方程為x+y-4=0,所以P點關(guān)于BC的對稱點P2為(4,4-m),根據(jù)光線反射原理,P1,P2均在QR所在直線上, ∴kP1D=kP2D,即=, 解得m=或

19、m=0. 當(dāng)m=0時,P點與A點重合,故舍去.∴m=. 答案 D 答題啟示 許多問題都隱含著對稱性,要注意深刻挖掘,充分利用對稱變換來解決,如角平分線、線段中垂線、光線反射等,恰當(dāng)?shù)乩闷矫鎺缀蔚闹R對解題能起到事半功倍的效果. 跟蹤訓(xùn)練 光線從A(-4,-2)點射出,射到直線y=x上的B點后被直線y=x反射到y(tǒng)軸上的C點,又被y軸反射,這時反射光線恰好過點D(-1,6),求BC所在的直線方程. 解 作出草圖,如圖所示,設(shè)A關(guān)于直線y=x的對稱點為A′,D關(guān)于y軸的對稱點為D′, 則易得A′(-2,-4),D′(1,6).由入射角等于反射角可得A′D′所在直線經(jīng)過點B與C.

20、 故BC所在的直線方程為=. 即10x-3y+8=0. 板塊四 模擬演練·提能增分                       [A級 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)] 1.[2018·四川模擬]設(shè)a∈R,則“a=1”是“直線l1:ax+2y-1=0與直線l2:x+(a+1)y+4=0平行”的(  ) A.充分不必要條件 B.必要不充分條件 C.充分必要條件 D.既不充分也不必要條件 答案 A 解析 若兩直線平行,則a(a+1)=2,即a2+a-2=0,∴a=1或-2,故a=1是兩直線平行的充分不必要條件. 2.若直線mx+4y-2=0與直線2x-5y+n=0垂直,垂足為(1,p),則實數(shù)n

21、的值為(  ) A.-12 B.-2 C.0 D.10 答案 A 解析 由2m-20=0得m=10.由垂足(1,p)在直線mx+4y-2=0上,得10+4p-2=0,∴p=-2. 又垂足(1,-2)在直線2x-5y+n=0上,則解得n=-12. 3.[2018·啟東模擬]不論m為何值時,直線(m-1)x+(2m-1)y=m-5恒過定點(  ) A. B.(-2,0) C.(2,3) D.(9,-4) 答案 D 解析 由(m-1)x+(2m-1)y=m-5,得(x+2y-1)m-(x+y-5)=0,由得定點坐標(biāo)為(9,-4),故選D. 4.P點在直線3x+y-5

22、=0上,且點P到直線x-y-1=0的距離為,則P點坐標(biāo)為(  ) A.(1,2) B.(2,1) C.(1,2)或(2,-1) D.(2,1)或(-1,2) 答案 C 解析 設(shè)P(x,5-3x),則d==,化簡得|4x-6|=2,即4x-6=±2,解得x=1或x=2,故點P的坐標(biāo)為(1,2)或(2,-1). 5.[2018·綿陽模擬]若P,Q分別為直線3x+4y-12=0與6x+8y+5=0上任意一點,則|PQ|的最小值為(  ) A. B. C. D. 答案 C 解析 因為=≠,所以兩直線平行,由題意可知|PQ|的最小值為這兩條平行直線間的距離,即=,所以|PQ

23、| 的最小值為. 6.[2018·合肥模擬]已知直線l:x-y-1=0,l1:2x-y-2=0.若直線l2與l1關(guān)于l對稱,則l2的方程是(  ) A.x-2y+1=0 B.x-2y-1=0 C.x+y-1=0 D.x+2y-1=0 答案 B 解析 因為l1與l2關(guān)于l對稱,所以l1上任一點關(guān)于l的對稱點都在l2上,故l與l1的交點(1,0)在l2上.又易知(0,-2)為l1上一點,設(shè)它關(guān)于l的對稱點為(x,y),則解得即(1,0),(-1,-1)為l2上兩點,可得l2的方程為x-2y-1=0. 7.若動點A,B分別在直線l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0上移動,則

24、AB 的中點M到原點的距離的最小值為(  ) A.3 B.2 C.3 D.4 答案 A 解析 ∵l1:x+y-7=0和l2:x+y-5=0是平行直線,∴可判斷AB所在直線過原點且與直線l1,l2垂直時,中點M到原點的距離最小.∵直線l1:x+y-7=0,l2:x+y-5=0,∴兩直線的距離為=,又原點到直線l2的距離為,∴AB的中點M到原點的距離的最小值為+=3.故選A. 8.設(shè)點A(-1,0),B(1,0),直線2x+y-b=0與線段AB相交,則b的取值范圍是________. 答案 [-2,2] 解析 b為直線y=-2x+b在y軸上的截距, 如圖,當(dāng)直線y=-2x+

25、b過點A(-1,0)和點B(1,0)時,b分別取得最小值和最大值. ∴b的取值范圍是[-2,2]. 9.已知直線l1:ax-y+2a=0,l2:(2a-1)x+ay+a=0互相垂直,則實數(shù)a的值是________. 答案 0或1 解析 因為直線l1:ax-y+2a=0,l2:(2a-1)x+ay+a=0互相垂直,故有a(2a-1)+a(-1)=0,可知a的值為0或1. 10.[2018·銀川模擬]點P(2,1)到直線l:mx-y-3=0(m∈R)的最大距離是________. 答案 2 解析 直線l經(jīng)過定點Q(0,-3),如圖所示.由圖知,當(dāng)PQ⊥l時,點P(2,1)到直線l的距

26、離取得最大值|PQ|= =2,所以點P(2,1)到直線l的最大距離為2. [B級 知能提升] 1.[2018·東城期末]如果平面直角坐標(biāo)系內(nèi)的兩點A(a-1,a+1),B(a,a)關(guān)于直線l對稱,那么直線l的方程為(  ) A.x-y+1=0 B.x+y+1=0 C.x-y-1=0 D.x+y-1=0 答案 A 解析 因為直線AB的斜率為=-1,所以直線l的斜率為1,設(shè)直線l的方程為y=x+b,由題意知直線l過點,所以=+b,解得b=1,所以直線l的方程為y=x+1,即x-y+1=0.故選A. 2.[2018·宜春統(tǒng)考]已知直線l過點P(3,4)且與點A(-2,2),

27、B(4,-2)等距離,則直線l的方程為(  ) A.2x+3y-18=0 B.2x-y-2=0 C.3x-2y+18=0或x+2y+2=0 D.2x+3y-18=0或2x-y-2=0 答案 D 解析 依題意,設(shè)直線l:y-4=k(x-3), 即kx-y+4-3k=0, 則有=, 因此-5k+2=k+6或-5k+2=-(k+6), 解得k=-或k=2, 故直線l的方程為2x+3y-18=0或2x-y-2=0. 3.[2018·淮安調(diào)研]已知入射光線經(jīng)過點M(-3,4),被直線l:x-y+3=0反射,反射光線經(jīng)過點N(2,6),則反射光線所在直線的方程為__________

28、______. 答案 6x-y-6=0 解析 設(shè)點M(-3,4)關(guān)于直線l:x-y+3=0的對稱點為M′(a,b),則反射光線所在直線過點M′, 所以解得a=1,b=0. 又反射光線經(jīng)過點N(2,6), 所以所求直線的方程為=,即6x-y-6=0. 4.已知兩條直線l1:ax-by+4=0和l2:(a-1)x+y+b=0,求滿足下列條件的a,b的值: (1)l1⊥l2,且l1過點(-3,-1); (2)l1∥l2,且坐標(biāo)原點到這兩條直線的距離相等. 解 (1)由已知可得l2的斜率存在,且k2=1-a. 若k2=0,則1-a=0,a=1. ∵l1⊥l2,∴直線l1的斜率k1

29、必不存在,即b=0. 又∵l1過點(-3,-1), ∴-3a+4=0,即a=(矛盾), ∴此種情況不存在,∴k2≠0, 即k1,k2都存在.∵k2=1-a,k1=,l1⊥l2, ∴k1k2=-1,即(1-a)=-1.① 又∵l1過點(-3,-1),∴-3a+b+4=0.② 由①②聯(lián)立,解得a=2,b=2. (2)∵l2的斜率存在且l1∥l2,∴直線l1的斜率存在, k1=k2,即=1-a.③ 又∵坐標(biāo)原點到這兩條直線的距離相等,且l1∥l2, ∴l(xiāng)1,l2在y軸上的截距互為相反數(shù),即=b,④ 聯(lián)立③④,解得或 ∴a=2,b=-2或a=,b=2. 5.[2018·合肥

30、模擬]已知直線l:2x-3y+1=0,點A(-1,-2).求: (1)點A關(guān)于直線l的對稱點A′的坐標(biāo); (2)直線m:3x-2y-6=0關(guān)于直線l的對稱直線m′的方程; (3)直線l關(guān)于點A(-1,-2)對稱的直線l′的方程. 解 (1)設(shè)A′(x,y),由已知條件得 解得 ∴A′. (2)在直線m上取一點,如M(2,0),則M(2,0)關(guān)于直線l的對稱點M′必在直線m′上. 設(shè)對稱點M′(a,b),則 得M′. 設(shè)直線m與直線l的交點為N,則 由得N(4,3). 又∵m′經(jīng)過點N(4,3), ∴由兩點式得直線m′的方程為9x-46y+102=0. (3)解法一:

31、在l:2x-3y+1=0上任取兩點, 如M(1,1),N(4,3),則M,N關(guān)于點A(-1,-2)的對稱點M′,N′均在直線l′上, 易得M′(-3,-5),N′(-6,-7), 再由兩點式可得l′的方程為2x-3y-9=0. 解法二:∵l∥l′, ∴設(shè)l′的方程為2x-3y+C=0(C≠1). ∵點A(-1,-2)到兩直線l,l′的距離相等, ∴由點到直線的距離公式,得 =,解得C=-9, ∴l(xiāng)′的方程為2x-3y-9=0. 解法三:設(shè)P(x,y)為l′上任意一點, 則P(x,y)關(guān)于點A(-1,-2)的對稱點為 P′(-2-x,-4-y).∵點P′在直線l上, ∴2(-2-x)-3(-4-y)+1=0, 即2x-3y-9=0. 14

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