(1)能根据两条直线的斜率判定这两条直线平行或垂直.
(2)能用解方程组的方法求两条相交直线的交点坐标.
(3)掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离.
一、两条直线的位置关系
斜截式
一般式
与相交
与垂直
与平行
且
或
与重合
且
注意:(1)当两条直线平行时,不要忘记它们的斜率不存在时的情况;(2)当两条直线垂直时,不要忘记一条直线的斜率不存在、另一条直线的斜率为零的情况.
二、两条直线的交点
对于直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,
与的交点坐标就是方程组的解.
(1)方程组有唯一解与相交,交点坐标就是方程组的解;
(2)方程组无解;
(3)方程组有无数解与重合.
三、距离问题
(1)平面上任意两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离|P1P2|=.
(2)点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离d=.
(3)两条平行线Ax+By+C1=0与Ax+By+C2=0(C1≠C2)间的距离d=.
四、对称问题
(1)中心对称:点为点与的中点,中点坐标公式为.
(2)轴对称:若点关于直线l的对称点为,则.
考向一 两直线平行与垂直的判断及应用
由两直线平行或垂直求参数的值:在解这类问题时,一定要“前思后想”.“前思”就是在解题前考虑斜率不存在的可能性,是否需要分情况讨论;“后想”就是在解题后,检验答案的正确性,看是否出现增解或漏解.
典例1 若直线与直线平行,则的值为
A. B.
C. D.2
【答案】B
【解析】直线化为,因为与直线平行,
,解得,故选B.
【名师点睛】本题主要考查两直线平行的充要条件,意在考查对基础知识掌握的熟练程度,属于简单题.直接根据两直线平行的充要条件,列出关于的方程求解即可.
1.“”是“直线和直线垂直”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
考向二 两直线的相交问题
1.两直线交点的求法
求两直线的交点坐标,就是解由两直线方程组成的方程组,以方程组的解为点的坐标,即交点的坐标.
2.求过两直线交点的直线方程的方法
求过两直线交点的直线方程,先解方程组求出两直线的交点坐标,再结合其他条件写出直线方程.也可借助直线系方程,利用待定系数法求出直线方程,这样能简化解题过程.
典例2 已知直线l经过直线2x-y-3=0和4x-3y-5=0的交点P,且垂直于直线2x+3y+5=0,求直线l的方程.
【答案】直线l的方程为3x-2y-4=0.
因为直线l与直线2x+3y+5=0垂直,所以·(-)=-1,解得λ=1.
故直线l的方程为3x-2y-4=0.
2.已知直线和直线相交于点P(2,3),则经过点P1(a1,b1)和P2(a2,b2)的直线方程是________.
考向三 距离问题
1.求两点间的距离,关键是确定两点的坐标,然后代入公式即可,一般用来判断三角形的形状等.
2.解决点到直线的距离有关的问题,应熟记点到直线的距离公式,若已知点到直线的距离求直线方程,一般考虑待定斜率法,此时必须讨论斜率是否存在.
3.求两条平行线间的距离,要先将直线方程中x,y的对应项系数转化成相等的形式,再利用距离公式求解.也可以转化成点到直线的距离问题.
典例3 (1)若点A(2,3),B(-4,5)到直线l的距离相等,且直线l过点P(-1,2),则直线l的方程为_________;
(2)若直线m被两直线l1:x-y+1=0与l2:x-y+3=0所截得的线段的长为,则直线m的倾斜角θ(θ 为锐角)为_________.
【答案】(1)x+3y-5=0或x=-1;(2)15°或75°
3.若动点分别在直线上移动,则的中点到原点的距离的最小值是
A. B.
C. D.
考向四 对称问题
解决对称问题要抓住以下两点:
(1)已知点与对称点的连线与对称轴垂直;(2)以已知点和对称点为端点的线段的中点在对称轴上.
典例4 已知直线l:3x-y+3=0,求:
(1)点P(4,5)关于直线l的对称点的坐标;
(2)直线x-y-2=0关于直线l对称的直线方程.
【答案】(1)(-2,7);(2)7x+y+22=0.
【解析】设P(x,y)关于直线l:3x-y+3=0的对称点为P'(x',y').
∵kPP'·kl=−1,
4.光线通过点,在直线上反射,反射光线经过点.
(1)求点关于直线对称点的坐标;
(2)求反射光线所在直线的一般式方程.
考向五 直线过定点问题
求解含有参数的直线过定点问题,有两种方法:
(1)任给直线中的参数赋两个不同的值,得到两条不同的直线,然后验证这两条直线的交点就是题目中含参数直线所过的定点,从而问题得解.
(2)分项整理,含参数的并为一项,不含参数的并为一项,整理成等号右边为零的形式,然后令含参数的项和不含参数的项分别为零,解方程组所得的解即为所求定点.
典例5 求证:不论m取什么实数,直线(2m-1)x+(m+3)y-(m-11)=0都经过一个定点,并求出这个定点的坐标.
【答案】详见解析.
5.已知点,点,直线l:(其中).
(1)求直线l所经过的定点P的坐标;
(2)若分别过A,B且斜率为的两条平行直线截直线l所得线段的长为,求直线的方程.
1.过两直线3x+y−1=0与x+2y−7=0的交点且与第一条直线垂直的直线方程是
A.x−3y+7=0 B.x−3y+13=0
C.3x−y+7=0 D.3x−y−5=0
2.已知为实数,直线,,则“”是“”的
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
3.已知倾斜角为α的直线l与直线x+2y-3=0垂直,则cos(-2α)的值为
A. B.-
C.2 D.-
4.若直线l1:x+ay+6=0与l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,则两直线间的距离为
A.2 B.2
C. D.
5.直线与直线垂直,垂足为,则
A. B.
C. D.
6.若点到直线的距离为,则
A. B.
C. D.
7.设两条直线的方程分别为,,已知a,b是方程的两个实根,且,则这两条直线之间的距离的最大值和最小值分别是
A., B.,
C., D.,
8.设直线与直线的交点为,分别为上任意两点,点为的中点,若,则的值为
A. B.
C. D.
9.已知三条直线,,不能构成三角形,则实数的取值集合为
A. B.
C. D.
10.已知点P(m,n)到点A(0,4)和B(-8,0)的距离相等,则()m+()n的最小值为
A.-3 B.3
C.16 D.4
11.若直线与直线互相垂直,则实数 .
12.若直线与直线关于直线对称,则直线恒过定点________.
13.若直线与直线的倾斜角相等,则实数 .
14.已知,,若直线与直线互相垂直,则的最大值是__________.
15.若直线与直线之间的距离是,则_________.
16.设是函数图象上的动点,当点到直线的距离最小时,_________.
17.一条光线从)发出,到轴上的点后,经轴反射通过点,则反射光线所在直线的斜率为________.
18.已知l1,l2是分别经过A(2,1),B(0,2)两点的两条平行直线,当l1,l2之间的距离最大时,直线l1的方程是 .
19.已知直线与相交于点
(1)求交点的坐标;
(2)设直线,分别求过点且与直线平行和垂直的直线方程.
20.已知直线.
(1)若,求实数的值;
(2)当时,求直线与之间的距离.
21.已知的三个顶点为、、.
(1)求过点A且平行于BC的直线方程;
(2)求过点B且与A、C距离相等的直线方程.
22.已知两条直线l1:ax-by+4=0和l2:(a-1)x+y-b=0.
(1)若l1⊥l2,且l1过点(-3,-1),求实数a,b的值.
(2)是否存在实数a,b,使得l1∥l2,且坐标原点到这两条直线的距离相等?并说明理由.
23.已知两条直线l1:(a-1)x-2y+b=0,l2:ax+(b-4)y+3=0,其中a>0.若l1⊥l2,且l1过点(1,3).
(1)求l1,l2的方程;
(2)若光线沿直线l1射入,遇到直线x=0后反射,求反射光线所在的直线方程.
24.已知三条直线l1:2x−y+a=0(a>0),直线l2:4x−2y−1=0和直线l3:x+y−1=0,且l1和l2的距离是.
(1)求a的值.
(2)能否找到一点P,使得P点同时满足下列三个条件:
①P是第一象限的点;
②P点到l1的距离是P点到l2的距离的;
③P点到l1的距离与P点到l3的距离之比是?
若能,求出P点坐标;若不能,请说明理由.
变式拓展
【名师点睛】本题主要考查充分条件与必要条件,两条直线垂直与斜率的关系,属于简单题. 对直线位置关系的考查是热点命题方向之一,这类问题以简单题为主,主要考查两直线垂直与两直线平行两种特殊关系:在斜率存在的前提下,(1);(2)
,这类问题尽管简单却容易出错,特别是容易遗忘斜率不存在的情况,这一点一定不能掉以轻心.
2.【答案】2x+3y=1
【解析】因为P(2,3)在直线l1和l2上,所以,则点和的坐标是方程2x+3y=1的解,所以经过点和的直线方程是2x+3y=1.
3.【答案】A
【解析】因为,所以的中点的轨迹为直线:,即,
因此到原点的距离的最小值是,故选A.
4.【答案】(1);(2).
【解析】(1)设点关于直线l的对称点为,则,
解得,即点关于直线l的对称点为.
(2)由于反射光线所在直线经过点和,
所以反射光线所在直线的方程为即.
5.【答案】(1)直线l过定点;(2)或.
则所求直线为或.
【名师点睛】本题考查了直线方程过定点问题,平行线间距离及夹角问题,主要是依据图象判断各条直线的位置关系,属于中档题.
(1)根据直线过定点,化简直线方程,得到关于 的表达式,令系数与常数分别为0即可求得过定点的坐标.
(2)根据平行线间距离公式,求得平行线间距离;由倾斜角与直线的夹角关系,求得直线的方程.
考点冲关
1.【答案】B
【解析】由,得,即交点为(−1,4).∵第一条直线的斜率为−3,
且与所求直线垂直,∴所求直线的斜率为.∴由点斜式方程得所求直线方程是y−4=(x+1),即x−3y+13=0.
2.【答案】A
【名师点睛】(1)本题主要考查充要条件的判断,考查两直线平行的等价条件,意在考查学生对这些知识的掌握水平和分析推理能力.
(2)本题也可以利用下面的结论解答,直线和直线平行,则且两直线不重合,求出参数的值后要代入检验看两直线是否重合.
3.【答案】B
【解析】由题意可知tan α=2,所以cos(-2α)=cos(1 008π+-2α)=-sin 2α=-=-=-.
4.【答案】C
【解析】由l1∥l2知,≠,解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,两条平行直线l1与l2间的距离d=.故选C.
5.【答案】B
【解析】∵直线与直线垂直,∴,∴,
∴直线即为.
将点的坐标代入上式可得,解得.
将点的坐标代入方程得,解得.
∴.
故选B.
【名师点睛】本题考查两直线的位置关系及其应用,考查学生的应用意识及运算能力,解题的关键是灵活运用所学知识解题,即明确点是两直线的交点.根据两直线垂直可得,然后将点的坐标代入直线可得,同理可得,于是可得的值.
6.【答案】B
【解析】由题意得.故选B.
7.【答案】A
【名师点睛】本题考查了平行线之间的距离的求法,函数的最值的求法,考查了计算能力,注意之间的关系,利用其关系进行转化,属于中档题.
8.【答案】A
【解析】根据题意画出图形,如图所示:
直线与直线的交点为,为的中点,
若,则即解得.
故选A.
9.【答案】D
10.【答案】C
【解析】因为点P(m,n)到点A(0,4)和B(-8,0)的距离相等,所以=
,即2m+n=-6,又()m>0,()n>0,所以()m+()n≥2=
2=2=16,当且仅当,即2m=n=-3时取等号.
11.【答案】
【解析】由题得,,解得.故答案为.
12.【答案】
【解析】直线经过定点,点关于直线对称的点为,∴点在直线上,即直线恒过定点,故答案为.
13.【答案】1
【解析】直线的倾斜角相等,则两直线平行或重合,据此有:,求解关于实数的方程可得:.
14.【答案】
【名师点睛】本题主要考查了两直线垂直的条件以及基本不等式,属于中档题.本题使用
基本不等式时,注意凑项,方便使用基本不等式.
15.【答案】0
【解析】直线与直线之间的距离是,
,解得,(负值舍去),则.
故答案为.
【名师点睛】本题主要考查了两条平行直线间的距离公式,理解题目意思,运用公式来求解即可,较为基础.
16.【答案】
【解析】是函数图象上的动点,则点到直线的距离为 ∴当时,取得最小值.
故答案为.
【名师点睛】本题考查了点到直线的距离公式应用问题,是基础题.由点到直线的距离公式求得的关系式,从而求得距离最小时n的值.
17.【答案】−2
【解析】如图所示:
【名师点睛】本题考查的是反射定律,以镜面反射为背景的问题,实质就是对称问题,求解这类问题一般要转化为求对称点的问题,判断点在直线上,是解题的关键.
18.【答案】2x-y-3=0
【解析】由平面几何知识,得当l1⊥AB时,l1,l2之间的距离最大.∵A(2,1),B(0,2),∴kAB=-,=2.
则直线l1的方程是y-1=2(x-2),即2x-y-3=0.
19.【答案】(1);(2),.
【解析】(1)由 ,得 ,
.
(2)与平行直线方程,即.
与垂直的直线方程,即.
20.【答案】(1);(2).
【解析】(1)由知,解得.
(2)当时,有,解得,
,即,
所求距离为=.
【名师点睛】本题考查直线与直线之间的位置关系.解答本题时要注意:
(1)利用直线垂直,结合斜率之间的关系,建立方程,求解实数的值;
(2)利用直线平行,确定参数的值,利用平行直线之间的距离公式,求值计算.
21.【答案】(1);(2)或.
【名师点睛】本题考查直线的点斜式,考查平行关系的应用,考查分类讨论思想与逻辑思维能力,属于中档题.
22.【答案】(1)a=2,b=2;(2)不存在.
【解析】(1)由已知可得l2的斜率存在,为k2=1-a.
若k2=0,则1-a=0,a=1.
∵l1⊥l2,
∴直线l1的斜率必不存在,即b=0.
又l1过点(-3,-1),
∴-3a+4=0,即a=(矛盾).
∴此种情况不存在,
∴不存在满足条件的实数a,b,使得l1∥l2,且坐标原点到这两条直线的距离相等.
23.【答案】(1)l1,l2的方程分别为l1:x-2y+5=0,l2:2x+y+3=0;(2)x+2y-5=0.
【解析】(1)∵l1过点(1,3),
∴(a-1)-6+b=0. ①
由l1⊥l2,得(a-1)a-2(b-4)=0. ②
联立①②,得a2+a-6=0⇒a=2或a=-3(舍去),
∴a=2,b=5.
∴l1,l2的方程分别为l1:x-2y+5=0,l2:2x+y+3=0.
(2)由,解得入射点A(0,).
取直线x-2y+5=0上一点B(-5,0),点B关于直线x=0的对称点B1(5,0)必在反射线上,
所以直线AB1的方程即为所求的反射光线所在的直线方程,
由y-0=(x-5),整理得x+2y-5=0.
即反射光线所在的直线方程为x+2y-5=0.
24.【答案】(1)3;(2)P().
【名师点睛】本题考查了直线与直线的平行关系、平行线间的距离、点到直线的距离等,关键计算量比较大,注意不要算错,属于中档题.
(1)根据两条直线是平行关系,利用两条平行线的距离公式即可求得a的值.
(2)根据点到直线的距离公式,讨论当P点满足②与③两种条件下求得参数的取值,并注意最后结果的取舍.