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1、2022年高考總復(fù)習(xí)文數(shù)(北師大版)講義:第9章 第02節(jié) 兩直線的位置關(guān)系 Word版含答案
考點
高考試題
考查內(nèi)容
核心素養(yǎng)
兩直線的位置關(guān)系
未單獨考查
點到直線的距離
未單獨考查
命題分析
本節(jié)知識很少單獨考查,常常與圓、圓錐曲線相結(jié)合,解題時要利用數(shù)形結(jié)合的思想.
點P1(x1,y1),P2(x2,y2)之間的距離
|P1P2|=
點P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離
d=
兩條平行線Ax+By+C1=0與Ax+By+C2=0間的距離
d=
2.與已知直線垂直及平行的直線系的設(shè)法
與直線Ax+By+C=0(A2+B2≠0)垂直
2、和平行的直線方程可設(shè)為:
(1)垂直:Bx-Ay+m=0(m∈R);
(2)平行:Ax+By+n=0(n∈R,且n≠C).
3.過兩直線交點的直線系方程的設(shè)法
過l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0的交點的直線方程為A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R),但不包括l2.
1.判斷下列結(jié)論的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)當(dāng)直線l1和l2的斜率都存在時,一定有k1=k2?l1∥l2.( )
(2)如果兩條直線l1與l2垂直,則它們的斜率之積一定等于-1.( )
(3)l1:y=k1x+b1,l2:y=k2x+
3、b2,當(dāng)k1≠k2時,l1與l2相交.( )
(4)點P(x0,y0)到直線y=kx+b的距離為.( )
(5)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.( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.直線l過點(-1,2)且與直線2x-3y+4=0垂直,則直線l的方程是( )
A.3x+2y-1=0 B.3x+2y+7=0
C.2x-3y+5=0 D.2x-3y+8=0
解析:選A 設(shè)與2x-3y+4=0垂直的直線為3x+2y+C=0,因為直線過點(-1,2),
所以3×(-1)+2×2+C=0,∴C=-1.
∴直線l的
4、方程是3x+2y-1=0.
3.(教材習(xí)題改編)已知直線l1:x+2y=0,l2:2x+4y-7=0,則l1,l2之間的距離為( )
A. B.
C. D.
解析:選B 直線l2:2x+4y-7=0,可化為x+2y-=0,
由平行線間距離公式d==.
4.(教材習(xí)題改編)若直線(3-a)x+(2a-1)y+7=0與直線(2a+1)x+(a+5)y-6=0互相垂直,則a的值為________.
解析:由兩直線垂直得:(3-a)(2a+1)+(2a-1)(a+5)=0,
化簡得:14a-2=0,所以a=.
答案:
兩直線的平行與垂直問題
[明技法]
5、
1.用一般式確定兩直線位置關(guān)系的方法
直線方程
l1:A1x+B1y+C1=0(A+B≠0)
l2:A2x+B2y+C2=0(A+B≠0)
l1與l2垂直
的充要條件
A1A2+B1B2=0
l1與l2平行
的充分條件
=≠(A2B2C2≠0)
(A1B2-A2B1=0 A1C2-A2C1≠0)
l1與l2相交
的充分條件
≠(A2B2≠0)(A1B2-A2B1≠0)
l1與l2重合
的充分條件
==(A2B2C2≠0)
(A1B2-A2B1=0 A1C2-A2C1=0)
2.用斜截式確定兩直線位置關(guān)系的方法
直線方程
l1:y=k1x+b1 l2:y
6、=k2x+b2
l1與l2垂直
的充分條件
k1k2=-1
l1與l2平行
的充分條件
k1=k2 b1≠b2
l1與l2相交
的充分條件
k1≠k2
l1與l2重合
的充分條件
k1=k2 b1=b2
注意:(1)當(dāng)直線方程中存在字母參數(shù)時,不僅要考慮到斜率存在的一般情況,也要考慮到斜率不存在的特殊情況.同時還要注意x,y的系數(shù)不能同時為零這一隱含條件.
(2)在判斷兩直線平行、垂直時,也可直接利用直線方程的系數(shù)間的關(guān)系得出結(jié)論.
[提能力]
【典例】 (1)已知兩條直線l1:(a-1)x+2y+1=0,l2:x+ay+3=0平行,則a=( )
A.-1
7、 B.2
C.0或-2 D.-1或2
(2)已知兩直線方程分別為l1:x+y=1,l2:ax+2y=0, 若l1⊥l2,則a=________.
(3)經(jīng)過兩直線l1:x-2y+4=0和l2:x+y-2=0的交點P,且與直線l3:3x-4y+5=0垂直的直線l的方程為________.
解析:(1)選D 若a=0,兩直線方程為-x+2y+1=0和x=-3,此時兩直線相交,不平行,所以a≠0.當(dāng)a≠0時,若兩直線平行,則有=≠,解得a=-1或a=2,選D.
(2)方法一 ∵l1⊥l2,∴k1k2=-1,即=-1,
解得a=-2.
方法二 ∵l1⊥l2,∴a+2=0,a=-
8、2.
答案:-2
(3)方法一 由方程組得
即P(0,2).
∵l⊥l3,∴直線l的斜率k1=-,
∴直線l的方程為y-2=-x,即4x+3y-6=0.
方法二 ∵直線l過直線l1和l2的交點,
∴可設(shè)直線l的方程為x-2y+4+λ(x+y-2)=0,
即(1+λ)x+(λ-2)y+4-2λ=0.
∵l與l3垂直,∴3(1+λ)+(-4)(λ-2)=0,∴λ=11,
∴直線l的方程為12x+9y-18=0,即4x+3y-6=0.
答案:4x+3y-6=0
[刷好題]
1.設(shè)不同直線l1:2x-my-1=0,l2:(m-1)x-y+1=0.則“m=2”是“l(fā)1∥l2”的
9、( )
A.充分而不必要條件
B.必要而不充分條件
C.充分必要條件
D.既不充分也不必要條件
解析:選C 當(dāng)m=2時,代入兩直線方程中,易知兩直線平行,即充分性成立.
當(dāng)l1∥l2時,顯然m≠0,從而有=m-1,
解得m=2或m=-1,
但當(dāng)m=-1時,兩直線重合,不合要求,
故必要性成立,故選C.
2.已知直線l1:ax+2y+6=0和直線l2:x+(a-1)y+a2-1=0.
(1)試判斷l(xiāng)1與l2是否平行;
(2)當(dāng)l1⊥l2時,求a的值.
解:(1)由A1B2-A2B1=0,得a(a-1)-1×2=0,
由A1C2-A2C1≠0,得a(a2-1)-1×6
10、≠0,
∴l(xiāng)1∥l2?
??a=-1,故當(dāng)a=-1時,l1∥l2.
(2)由A1A2+B1B2=0,得a+2(a-1)=0?a=.
距離公式的運用
[明技法]
距離的求法
(1)點到直線的距離
可直接利用點到直線的距離公式來求,但要注意此時直線方程必須為一般式.
(2)兩平行直線間的距離
①利用“化歸”法將兩條平行線間的距離轉(zhuǎn)化為一條直線上任意一點到另一條直線的距離;
②利用兩平行線間的距離公式.
[提能力]
【典例】 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?
11、(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,-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.
12、
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.
[刷好題]
1.點P在直線3x+y-5=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)
解析:選C 設(shè)P點坐標(biāo)為(x,5-3x),則P點到直線x-y-1=0的距離d===,
所以|2x-3|=1,所以x=1或x=2.
13、
所以P點坐標(biāo)為(1,2)或(2,- 1).
2.(xx·巴蜀月考)已知曲線y=在點P(2,4)處的切線與直線l平行且距離為2,則直線l的方程為( )
A.2x+y+2=0
B.2x+y+2=0或2x+y-18=0
C.2x-y-18=0
D.2x-y+2=0或2x-y-18=0
解析:選B 由題意得,y′==,
令x=2,則y′=-2,即切線的斜率為k=-2,
即直線l的斜率為k=-2,
設(shè)直線l方程為2x+y+b=0,由點到直線的距離公式可得d==2,
解得b=2或b=-18,所以直線l的方程為2x+y+2=0或2x+y-18=0,故選B.
對稱問題
[析考
14、情]
一般地,對稱問題包括點關(guān)于點的對稱,點關(guān)于直線的對稱,直線關(guān)于點的對稱,直線關(guān)于直線的對稱等情況,以上各種對稱問題最終轉(zhuǎn)化為點的對稱問題來解決.
[提能力]
命題點1:點關(guān)于點的對稱問題
【典例1】 (xx·蚌埠期末)點P(3,2)關(guān)于點Q(1,4)的對稱點M為( )
A.(1,6) B.(6,1)
C.(1,-6) D.(-1,6)
解析:選D 設(shè)M(x,y),則
∴x=-1,y=6,∴M(-1,6).
命題點2:點關(guān)于線的對稱問題
【典例2】 已知直線l:2x-3y+1=0,點A(-1,-2),則點A關(guān)于直線l的對稱點A′的坐標(biāo)為________
15、.
解析:設(shè)A′(x,y),再由已知得
解得故A′.
答案:
命題點3:直線關(guān)于直線的對稱問題
【典例3】 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.x+2y+1=0 D.x+2y-1=0
解析:選A 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,
∴2(y-2)-(x+2)+3=0,即x-2y+3=0.
命題點4:對稱問題的應(yīng)用
【典例4】 光線從A(-4,-2)點射出,到直線y=x
16、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.
故BC所在的直線方程為=,即10x-3y+8=0.
[明技法]
處理對稱問題的方法
(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
17、(B≠0)的對稱點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.
[刷好題]
已知直線l:3x-y+3=0,求:
(1)點P(4,5)關(guān)于l的對稱點;
(2)直線x-y-2=0關(guān)于直線l對稱的直線方程;
(3)直線l關(guān)于點(1,2)的對稱直線.
解:(1)設(shè)P(x,y)關(guān)于直線l:3x-y+3=0的對稱點為P′(x′,y′),
∵kPP′·kl=-1,即×3=-1.①
又PP′的中點在直線3x-y+3=0上,
∴3×-+3=0.②
由①②得
把x=4,y=5代入③④得x′=-2,y′=7,
∴P(4,5)關(guān)于直線l的對稱點P′的坐標(biāo)為(-2,7).
(2)用③④分別代換x-y-2=0中的x,y,
得關(guān)于l的對稱直線方程為--2=0,
化簡得7x+y+22=0.
(3)在直線l:3x-y+3=0上取點M(0,3)關(guān)于(1,2)的對稱點M′(x′,y′),
∴=1,x′=2,=2,y′=1,∴M′(2,1).
l關(guān)于(1,2)的對稱直線平行于l,∴k=3,
∴對稱直線方程為y-1=3×(x-2),即3x-y-5=0.