1.3 两条直线的位置关系
[学习目标] 1. 能根据两条直线的斜率判定两条直线是否平行或垂直.2. 能根据两条直线平行或垂直的关系确定两条直线斜率的关系.
[知识链接]
1.直线的倾斜角的取值范围[0°,180°) .
y 2-y 12.经过两点P 1(x 1,y 1) ,P 2(x 2,y 2)(x 1≠x 2) 的直线的斜率k .
x 2-x 1[预习导引]
1.两条直线平行与斜率的关系
(1)如图①设两条不重合的直线l 1,l 2的斜率分别为k 1,k 2,若l 1∥l 2,则k 1=k 2;反之,若k 1=k 2,则l 1∥l 2.
(2)如图②若两条不重合的直线的斜率不存在,则这两条直线也平行.
2.两条直线垂直与斜率的关系
(1);反之,如果它们的斜率之积等于-1,那么它们互相垂直.即l 1⊥l 2,l 1⊥l 2(2)如图②,若l 1与
l
2中的一条斜率不存在,另一条斜率为零,则l 1与l 2的位置关系是垂直.
要点一 两条直线平行关系的判定与应用
例1 根据下列给定的条件,判断直线l 1与直线l 2的位置关系. (1)l 1经过点A (2,1),B (-3,5) ,l 2经过点C (3,-3) ,D (8,-7) ; (2)l 1的倾斜角为60°,l 2经过点M 3) ,N (-2,-3) .
5-14
解 (1)由题意知k 1=
5-3-2-7+34
k 2=.
58-3
因为k 1=k 2,且A ,B ,C ,D 四点不共线,所以l 1∥l 2. -33-23
(2)由题意知k 1=tan60°=3,k 2=3.
-2-3因为k 1=k 2,
所以l 1∥l 2或l 1与l 2重合.
规律方法 1. 判断两直线是否平行,应首先看两直线的斜率是否存在,即看两点的横坐标是否相等,若存在再看斜率是否相等.
2.判断斜率是否相等实际是看倾斜角是否相等,归根结底是充分利用两直线平行的条件. 跟踪演练1 根据给定的条件,判断直线l 1与直线l 2的位置关系. (1)l 1平行于y 轴,l 2经过点P (0,-2) ,Q (0,5);
(2)l 1经过点E (0,1),F (-2,-1) ,l 2经过点G (3,4),H (2,3).
解 (1)由题意知l 1的斜率不存在,且不是y 轴,l 2的斜率也不存在,恰好是y 轴,所以l 1∥l 2. -1-13-4
(2)由题意知k 1==1,k 2==1,
-2-02-3
虽然k 1=k 2,但是E ,F ,G ,H 四点共线,所以l 1与l 2重合. 要点二 两条直线垂直关系的判定与应用 例2 判断下列各组中的直线l 1与l 2是否垂直:
(1)l 1经过点A (-1,-2) ,B (1,2),l 2经过点M (-2,-1) ,N (2,1); (2)l 1的斜率为-10,l 2经过点A (10,2),B (20,3);
(3)l 1经过点A (3,4),B (3,100),l 2经过点M (-10,40) ,N (10,40).
2-(-2)1-(-1)1
解 (1)直线l 1的斜率k 1=2,直线l 2的斜率k 2==k k =1,故l 1与l 2
1-(-1)2-(-2)212不垂直.
3-21
(2)直线l 1的斜率k 1=-10,直线l 2的斜率k 2=k 1k 2=-1,故l 1⊥l 2.
20-1010(3)l 1的倾斜角为90°,则l 1⊥x 轴. 直线l 2的斜率k 2=故l 1⊥l 2.
规律方法 使用斜率公式判定两直线垂直的步骤:
(1)一看:就是看所给两点的横坐标是否相等,若相等,则直线的斜率不存在,若不相等,则进行第二步;
40-40
0,则l 2∥x 轴.
10-(-10)
(2)二用:就是将点的坐标代入斜率公式;
(3)三求值:计算斜率的值,进行判断.尤其是点的坐标中含有参数时,应用斜率公式要对参数进行讨论.
跟踪演练2 已知直线l 1⊥l 2,若直线l 1的倾斜角为30°,则直线l 2的斜率为________. 答案 -3
解析 由题意可知直线l 1的斜率k 1=tan30°=设直线l 2的斜率为k 2,则k 1·k 2=-1, ∴k 23.
要点三 平行与垂直关系的综合应用
例3 已知A (-4,3) ,B (2,5),C (6,3),D (-3,0) 四点,若顺次连接ABCD 四点,试判定图形ABCD 的形状.
解 由题意知A ,B ,C ,D 四点在坐标平面内的位置, 如图,由斜率公式可得 k AB =
5-31
,
2-(-4)3
3
0-31k CD ==
-3-630-3
k AD =3,
-3-(-4)k BC =
3-51
=-.
26-2
所以k AB =k CD ,由图可知AB 与CD 不重合, 所以AB ∥CD ,
由k AD ≠k BC ,所以AD 与BC 不平行. 1
又因为k AB ·k AD =(-3) =-1,
3
所以AB ⊥AD ,故四边形ABCD 为直角梯形.
规律方法 (1)利用直线的斜率判定平面图形的形状一般要运用数形结合的方法,先由图形作出猜测,然后利用直线的斜率关系进行判定.
(2)由几何图形的形状求参数(一般是点的坐标) 时,要根据图形的特征确定斜率之间的关系,既要考虑斜率是否存在,又要考虑到图形可能出现的各种情形.
跟踪演练3 △ABC 的顶点A (5,-1) ,B (1,1),C (2,m ) ,若△ABC 为直角三角形,求m 的值.
解 若∠A 为直角,则AC ⊥
AB ,
m +11+1
所以k AC ·k AB =-11,得m =-7;
2-51-5若∠B 为直角,则AB ⊥BC ,所以k AB ·k BC =-1, 即
1+1m -1
1,得m =3; 1-52-1
若∠C 为直角,则AC ⊥BC ,所以k AC ·k BC =-1, 即
m +1m -1
=-1,得m =±2. 2-52-1
综上可知,m =-7或m =3或m =±
2.
1.已知A (2,0),B (3,3),直线l ∥AB ,则直线l 的斜率k =( ) 11A .-3B .3C .-D. 33答案 B
解析 因为直线l ∥AB ,所以k =k AB =
3-0
=3. 3-2
2.已知直线l 1的斜率为0,且l 1⊥l 2,则l 2的倾斜角为( ) A .0°B .135°C .90°D .180° 答案 C
解析 ∵kl 1=0且l 1⊥l 2,
∴kl 2不存在,直线l 2的倾斜角为90°. 3.下列说法正确的有( )
①若两直线斜率相等,则两直线平行; ②若l 1∥l 2,则k 1=k 2;
③若两直线中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率存在,则两直线相交; ④若两直线斜率都不存在,则两直线平行. A .1个B .2个C .3个D .4个 答案 A
解析 当k 1=k 2时,l 1与l 2平行或重合,①不成立;②中斜率不存在时,不正确;④同①也不正确.只有③正确.
4.过点(3,6) ,(0,3)的直线与过点62) ,(2,0)的直线的位置关系为( ) A .垂直 C .重合 答案 A
B .平行
D .以上都不正确
解析 过点(36) ,(0,3)的直线的斜率k 1=的斜率k 2=
6-3
2-3;过点(62) ,(2,0)的直线3-0
2-0
3+2. 因为k 1·k 2=-1,所以两条直线垂直. 6-2
5.一条光线从A (3,2)发出,到x 轴上的M 点后,经x 轴反射通过点B (-1,6) ,则反射光线所在直线的斜率为__________.
解 如图所示,作A 点关于x 轴的对称点A ′, 所以点A ′在直线MB 上. 由对称性可知A ′(3,-2) ,
6-(-2)
所以光线MB 所在直线的斜率为k A ′B =2.
-1-3故反射光线所在直线的斜率为-2.
1. 两直线平行或垂直的判定方法.
2.
1.3 两条直线的位置关系
[学习目标] 1. 能根据两条直线的斜率判定两条直线是否平行或垂直.2. 能根据两条直线平行或垂直的关系确定两条直线斜率的关系.
[知识链接]
1.直线的倾斜角的取值范围[0°,180°) .
y 2-y 12.经过两点P 1(x 1,y 1) ,P 2(x 2,y 2)(x 1≠x 2) 的直线的斜率k .
x 2-x 1[预习导引]
1.两条直线平行与斜率的关系
(1)如图①设两条不重合的直线l 1,l 2的斜率分别为k 1,k 2,若l 1∥l 2,则k 1=k 2;反之,若k 1=k 2,则l 1∥l 2.
(2)如图②若两条不重合的直线的斜率不存在,则这两条直线也平行.
2.两条直线垂直与斜率的关系
(1);反之,如果它们的斜率之积等于-1,那么它们互相垂直.即l 1⊥l 2,l 1⊥l 2(2)如图②,若l 1与
l
2中的一条斜率不存在,另一条斜率为零,则l 1与l 2的位置关系是垂直.
要点一 两条直线平行关系的判定与应用
例1 根据下列给定的条件,判断直线l 1与直线l 2的位置关系. (1)l 1经过点A (2,1),B (-3,5) ,l 2经过点C (3,-3) ,D (8,-7) ; (2)l 1的倾斜角为60°,l 2经过点M 3) ,N (-2,-3) .
5-14
解 (1)由题意知k 1=
5-3-2-7+34
k 2=.
58-3
因为k 1=k 2,且A ,B ,C ,D 四点不共线,所以l 1∥l 2. -33-23
(2)由题意知k 1=tan60°=3,k 2=3.
-2-3因为k 1=k 2,
所以l 1∥l 2或l 1与l 2重合.
规律方法 1. 判断两直线是否平行,应首先看两直线的斜率是否存在,即看两点的横坐标是否相等,若存在再看斜率是否相等.
2.判断斜率是否相等实际是看倾斜角是否相等,归根结底是充分利用两直线平行的条件. 跟踪演练1 根据给定的条件,判断直线l 1与直线l 2的位置关系. (1)l 1平行于y 轴,l 2经过点P (0,-2) ,Q (0,5);
(2)l 1经过点E (0,1),F (-2,-1) ,l 2经过点G (3,4),H (2,3).
解 (1)由题意知l 1的斜率不存在,且不是y 轴,l 2的斜率也不存在,恰好是y 轴,所以l 1∥l 2. -1-13-4
(2)由题意知k 1==1,k 2==1,
-2-02-3
虽然k 1=k 2,但是E ,F ,G ,H 四点共线,所以l 1与l 2重合. 要点二 两条直线垂直关系的判定与应用 例2 判断下列各组中的直线l 1与l 2是否垂直:
(1)l 1经过点A (-1,-2) ,B (1,2),l 2经过点M (-2,-1) ,N (2,1); (2)l 1的斜率为-10,l 2经过点A (10,2),B (20,3);
(3)l 1经过点A (3,4),B (3,100),l 2经过点M (-10,40) ,N (10,40).
2-(-2)1-(-1)1
解 (1)直线l 1的斜率k 1=2,直线l 2的斜率k 2==k k =1,故l 1与l 2
1-(-1)2-(-2)212不垂直.
3-21
(2)直线l 1的斜率k 1=-10,直线l 2的斜率k 2=k 1k 2=-1,故l 1⊥l 2.
20-1010(3)l 1的倾斜角为90°,则l 1⊥x 轴. 直线l 2的斜率k 2=故l 1⊥l 2.
规律方法 使用斜率公式判定两直线垂直的步骤:
(1)一看:就是看所给两点的横坐标是否相等,若相等,则直线的斜率不存在,若不相等,则进行第二步;
40-40
0,则l 2∥x 轴.
10-(-10)
(2)二用:就是将点的坐标代入斜率公式;
(3)三求值:计算斜率的值,进行判断.尤其是点的坐标中含有参数时,应用斜率公式要对参数进行讨论.
跟踪演练2 已知直线l 1⊥l 2,若直线l 1的倾斜角为30°,则直线l 2的斜率为________. 答案 -3
解析 由题意可知直线l 1的斜率k 1=tan30°=设直线l 2的斜率为k 2,则k 1·k 2=-1, ∴k 23.
要点三 平行与垂直关系的综合应用
例3 已知A (-4,3) ,B (2,5),C (6,3),D (-3,0) 四点,若顺次连接ABCD 四点,试判定图形ABCD 的形状.
解 由题意知A ,B ,C ,D 四点在坐标平面内的位置, 如图,由斜率公式可得 k AB =
5-31
,
2-(-4)3
3
0-31k CD ==
-3-630-3
k AD =3,
-3-(-4)k BC =
3-51
=-.
26-2
所以k AB =k CD ,由图可知AB 与CD 不重合, 所以AB ∥CD ,
由k AD ≠k BC ,所以AD 与BC 不平行. 1
又因为k AB ·k AD =(-3) =-1,
3
所以AB ⊥AD ,故四边形ABCD 为直角梯形.
规律方法 (1)利用直线的斜率判定平面图形的形状一般要运用数形结合的方法,先由图形作出猜测,然后利用直线的斜率关系进行判定.
(2)由几何图形的形状求参数(一般是点的坐标) 时,要根据图形的特征确定斜率之间的关系,既要考虑斜率是否存在,又要考虑到图形可能出现的各种情形.
跟踪演练3 △ABC 的顶点A (5,-1) ,B (1,1),C (2,m ) ,若△ABC 为直角三角形,求m 的值.
解 若∠A 为直角,则AC ⊥
AB ,
m +11+1
所以k AC ·k AB =-11,得m =-7;
2-51-5若∠B 为直角,则AB ⊥BC ,所以k AB ·k BC =-1, 即
1+1m -1
1,得m =3; 1-52-1
若∠C 为直角,则AC ⊥BC ,所以k AC ·k BC =-1, 即
m +1m -1
=-1,得m =±2. 2-52-1
综上可知,m =-7或m =3或m =±
2.
1.已知A (2,0),B (3,3),直线l ∥AB ,则直线l 的斜率k =( ) 11A .-3B .3C .-D. 33答案 B
解析 因为直线l ∥AB ,所以k =k AB =
3-0
=3. 3-2
2.已知直线l 1的斜率为0,且l 1⊥l 2,则l 2的倾斜角为( ) A .0°B .135°C .90°D .180° 答案 C
解析 ∵kl 1=0且l 1⊥l 2,
∴kl 2不存在,直线l 2的倾斜角为90°. 3.下列说法正确的有( )
①若两直线斜率相等,则两直线平行; ②若l 1∥l 2,则k 1=k 2;
③若两直线中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率存在,则两直线相交; ④若两直线斜率都不存在,则两直线平行. A .1个B .2个C .3个D .4个 答案 A
解析 当k 1=k 2时,l 1与l 2平行或重合,①不成立;②中斜率不存在时,不正确;④同①也不正确.只有③正确.
4.过点(3,6) ,(0,3)的直线与过点62) ,(2,0)的直线的位置关系为( ) A .垂直 C .重合 答案 A
B .平行
D .以上都不正确
解析 过点(36) ,(0,3)的直线的斜率k 1=的斜率k 2=
6-3
2-3;过点(62) ,(2,0)的直线3-0
2-0
3+2. 因为k 1·k 2=-1,所以两条直线垂直. 6-2
5.一条光线从A (3,2)发出,到x 轴上的M 点后,经x 轴反射通过点B (-1,6) ,则反射光线所在直线的斜率为__________.
解 如图所示,作A 点关于x 轴的对称点A ′, 所以点A ′在直线MB 上. 由对称性可知A ′(3,-2) ,
6-(-2)
所以光线MB 所在直线的斜率为k A ′B =2.
-1-3故反射光线所在直线的斜率为-2.
1. 两直线平行或垂直的判定方法.
2.