中小学教育资源及组卷应用平台
2.1.2两条直线平行和垂直的判定
【知识要点】
要点一 两直线平行的判定
1.对于两条不重合的直线l1,l2,其斜率分别为k1,k2,有_ k1=k2_ l1∥l2.
2.若直线l1和l2可能重合时,我们得到k1=k2 _ l1∥l2._或l1与l2重合.
3.若直线l1和l2的斜率都不存在,且不重合时,得到_ l1∥l2._.
【方法技巧】
l1∥l2 k1=k2成立的前提条件是:两条直线的斜率都存在;l1与l2不重合.
要点二 两直线垂直的判定
1.如果两条直线都有斜率,且它们互相垂直,那么它们的斜率之积等于___-1__;反之,如果它们的斜率之积等于-1,那么它们垂直__,即__ l1⊥l2 k1·k2=-1_.
2.若两条直线中的一条直线没有斜率,另一条直线的斜率为___0_时,它们互相垂直.
【方法技巧】
l1⊥l2 k1·k2=-1成立的前提条件是:两条直线的斜率都存在;k1≠0且k2≠0.
【基础自测】
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若直线l1与l2倾斜角相等,则l1∥l2.( )
(2)若直线l1⊥l2,则k1k2=-1.( )
(3)若直线的斜率不存在,则这条直线一定平行于y轴.( )
(4)若两条直线的斜率不相等,则两直线不平行.( )
【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√
2.已知A(2,0),B(3,3),直线l∥AB,则直线l的斜率k等于( )
A.-3 B.3 C.- D.
【答案】B
【解析】kAB==3,∵l∥AB,∴kl=3.故选B.
3.已知直线l1的斜率k1=2,直线l2的斜率k2=-,则l1与l2( )
A.平行 B.垂直 C.重合 D.非以上情况
【答案】B
【解析】∵k1·k2=2×(-)=-1,∴l1⊥l2.故选B.
4.l1过点A(m,1),B(-3,4),l2过点C(0,2),D(1,1),且l1∥l2,则m=________.
【答案】0
【解析】∵kl2==-1,l1∥l2,∴kl1==-1,∴m=0.
题型一 两条直线平行的判定及应用
1.(多选)下列直线l1与直线l2平行的有( )
A.l1经过点A(2,1),B(-3,5),l2经过点C(3,-3),D(8,-7).
B.l1的斜率为2,l2经过点A(1,1),B(2,2).
C.l1的倾斜角为30°,l2经过点M(1,),N(-2,-2).
D.l1经过点E(-3,2),F(-3,10),l2经过点P(5,-2),Q(5,5).
【答案】AD
【解析】A中,kAB==-,kCD==-∴kAB=kCD,∴l1∥l2.
B中,k2==1≠k1=2∴l1不平行l2.
C中,k1=tan 30°=,k2==.∴k1≠k2,∴l1不平行l2.
D中,l1的斜率不存在,l2的斜率也不存在,∴l1∥l2.故选AD.
2.使过点A(m+1,0),B(-5,m)的直线与过点C(-4,3),D(0,5)的直线平行,则m=________.
【答案】-2
【解析】由题意直线CD的斜率存在,则与其平行的直线AB的斜率也存在.kAB==,kCD==,由于AB∥CD,所以kAB=kCD,即=,得m=-2.经验证m=-2时直线AB的斜率存在,所以m=-2.
【方法技巧】判断两直线是否平行的方法
题型二 两条直线垂直的判定及应用
例1 (1)判断下列各题中l1与l2是否垂直.
①l1经过点A(-1,-2),B(1,2);l2经过点M(-2,-1),N(2,1);
②l1的斜率为-10;l2经过点A(10,2),B(20,3);
③l1经过点A(3,4),B(3,10);l2经过点M(-10,40),N(10,40).
(2)已知直线l1经过点A(3,a),B(a-2,-3),直线l2经过点C(2,3),D(-1,a-2),如果l1⊥l2,求a的值.
【解析】(1)①k1==2,k2==,k1k2=1,∴l1与l2不垂直.
②k1=-10,k2==,k1k2=-1,∴l1⊥l2.
③由A,B的横坐标相等得l1的倾斜角为90°,则l1⊥x轴.k2==0,则l2∥x轴,∴l1⊥l2.
(2)设直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,∵直线l2经过点C(2,3),D(-1,a-2),且2≠-1,∴l2的斜率存在.
当k2=0时,a-2=3,则a=5,此时k1不存在,符合题意.
当k2≠0时,即a≠5,此时k1≠0,
由k1·k2=-1,得·=-1,解得a=-6.综上可知,a的值为5或-6.
【方法技巧】利用斜率公式来判定两直线垂直的方法
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,只需看另一条直线的两点的纵坐标是否相等,若相等,则垂直,若不相等,则进行第二步.
2.二代:就是将点的坐标代入斜率公式.
3.三求: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.
【变式训练】
1.直线l1的斜率为k1=,直线l2的斜率为k2=,若l1与l2互相垂直,则实数a的值为( )
A.-1 B.1或- C.±1 D.-
【答案】D
【解析】由题意,得k1k2=×=-1,解得a=-或a=1(舍去).
题型三 两条直线平行与垂直的综合应用
例2 已知A(-4,3),B(2,5),C(6,3),D(-3,0)四点,若顺次连接A,B,C,D四点,试判定图形ABCD的形状.
【分析】
画出图形,通过求四条边所在直线的斜率,分析它们之间的关系判断图形形状.
【解析】由题意知A,B,C,D四点在坐标平面内的位置如题图所示,
由斜率公式可得kAB==,kCD==,kAD==-3,kBC==-.
所以kAB=kCD,由图可知AB与CD不重合,所以AB∥CD.由kAD≠kBC,所以AD与BC不平行.
又因为kAB·kAD=×(-3)=-1,所以AB⊥AD,故四边形ABCD为直角梯形.
【方法技巧】利用两条直线平行或垂直来判定图形形状的步骤
【变式训练】
1.已知A(0,3),B(-1,0),C(3,0),求D点的坐标,使四边形ABCD为直角梯形(A,B,C,D按逆时针方向排列).
【解析】
设所求点D的坐标为(x,y),如图,由于kAB=3,kBC=0,∴kAB·kBC=0≠-1,即AB与BC不垂直,
故AB,BC都不可作为直角梯形的直角腰.
若AD是直角梯形的直角腰,则AD⊥AB,AD⊥CD.∵kAD=,kCD=,
由于AD⊥AB,∴·3=-1.①又AB∥CD,∴=3.②解①②两式可得此时AD与BC不平行.
若DC为直角梯形的直角腰,则DC⊥BC,且AD∥BC.
∵kBC=0,∴DC的斜率不存在.故x=3,又AD∥BC,则y=3.
故D点坐标为(3,3).综上可知,使四边形ABCD为直角梯形的点D的坐标可以为(3,3)或(,).
【易错辨析】忽视直线斜率不存在的情况致错
【例3】已知直线l1经过点A(3,a),B(a-2,3),直线l2经过点C(2,3),P(-1,a-2),若l1⊥l2,则a的值为________.
【答案】0或5
【解析】当直线l1的斜率存在时,则由l1⊥l2知k1·k2=-1即·=-1,解得a=0
当直线l1的斜率不存在时,则a-2=3,得a=5,此时k2=0,故l1⊥l2.综上a的值为0或5.
【易错警示】
易错原因 纠错心得
本题容易由k1·k2=-1得a=0而出错,误认为直线l1的斜率存在. 已知点的坐标中有参数的,首先判断直线的斜率是否存在,本题中直线l1的斜率就要分存在与不存在两种情况解答.
1.(多选)(2021·江苏省苏州实验中学高一月考)下列说法中正确的是( )
A.任意一条直线都有倾斜角;
B.若两条不重合的直线的斜率相等,则这两条直线平行;
C.若两条直线中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率存在,则这两条直线垂直;
D.平行的两条直线的倾斜角一定相等.
【答案】ABD
【解析】所有直线都有倾斜角,A正确;若两条不重合的直线的斜率相等,则这两条直线平行,B正确;若两条直线中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,才有两直线垂直,C错误;平行的两条直线的倾斜角一定相等,D正确.故选ABD.
2.(2021·四川省绵阳南山中学高二月考)若直线l1的斜率k1=,直线l2经过点A(3a,-2),B(0,a2+1),且l1⊥l2,则实数a的值为( )
A.1 B.3
C.0或1 D.1或3
【答案】D
【解析】∵l1⊥l2,∴k1·k2=-1,即×=-1,解得a=1或a=3.
3.(2021·江西师大附中高二月考)若直线l1,l2的倾斜角分别为α1,α2,且l1⊥l2,则有( )
A.α1-α2=90° B.α2-α1=90°
C.|α2-α1|=90° D.α1+α2=180°
【答案】C
【解析】由题意,知α1=α2+90°或α2=α1+90°,所以|α2-α1|=90°.
4.(多选(2021·运城市景胜中学高二期中))以A(-1,1),B(2,-1),C(1,4)为顶点的三角形,下列结论正确的有( )
A.kAB=-
B.kBC=-
C.以A点为直角顶点的直角三角形
D.以B点为直角顶点的直角三角形
【答案】AC
【解析】kBC==-5,kAB==-,kAC==,
∵kAB·kAC=-1,∴AB⊥AC,
∴△ABC是以A点为直角顶点的直角三角形.
故A、C正确,B、D错误.
5.(2021·宜宾市叙州区第二中学校高二开学考试(文))在平面直角坐标系内有两个点,,若在轴上存在点,使,则点的坐标是( )
A. B. C. D.或
【答案】D
【解析】设,则,
,则
则:,解得:或
点坐标为或
本题正确选项
6.(2021·四川省成都市郫都区第四中学高二期中)若经过点(m,3)和(2,m)的直线l与斜率为-4的直线互相垂直,则m的值是________.
【答案】
【解析】由题意可知kl=,
又因为kl=,所以=,
解得m=.
7.若不同两点P、Q的坐标分别为(a,b),(3-b,3-a),则线段PQ的垂直平分线的斜率为________.
【解析】由两点的斜率公式可得:kPQ==1,所以线段PQ的垂直平分线的斜率为-1.
【答案】-1
8.(2021·安徽池州一中高二期中)直线l1,l2的斜率k1,k2是关于k的方程2k2-4k+m=0的两根,若l1⊥l2,则m=________.若l1∥l2,则m=________.
【答案】-2 2
【解析】由一元二次方程根与系数的关系得k1·k2=,
若l1⊥l2,则=-1,∴m=-2.
若l1∥l2则k1=k2,即关于k的二次方程2k2-4k+m=0有两个相等的实根,
∴Δ=(-4)2-4×2×m=0,∴m=2.
9.(2021·天津四中高二)当m为何值时,过两点A(1,1),B(2m2+1,m-2)的直线:
(1)倾斜角为135°;
(2)与过两点(3,2),(0,-7)的直线垂直;
(3)与过两点(2,-3),(-4,9)的直线平行.
【解析】(1)由kAB==-1,得2m2+m-3=0,
解得m=-或1.
(2)由=3及垂直关系,得=-,
解得m=或-3.
(3)由==-2,解得m=或-1.
10.(2021·广西桂林十八中高二已知△ABC三个顶点坐标分别为A(-2,-4),B(6,6),C(0,6),求此三角形三边的高所在直线的斜率.
【解析】由斜率公式可得kAB==,kBC==0,kAC==5.
由kBC=0知直线BC∥x轴,
∴BC边上的高线与x轴垂直,其斜率不存在.
设AB,AC边上高线的斜率分别为k1,k2,
由k1·kAB=-1,k2·kAC=-1,
即k1·=-1,k2·5=-1,
解得k1=-,k2=-.
∴BC边上的高所在直线的斜率不存在;
AB边上的高所在直线的斜率为-;
AC边上的高所在直线的斜率为-.
11.(2021·四川成都七中高二月考)已知直线l1,l2,l3的斜率分别是k1,k2,k3,其中l1∥l2,且k1,k3是方程2x2-3x-2=0的两根,则k1+k2+k3的值是( )
A.1 B.
C. D.1或
【答案】D
【解析】由k1,k3是方程2x2-3x-2=0的两根,解方程得或又l1∥l2,所以k1=k2,所以k1+k2+k3=1或.
12.(2021·广东实验中学高二期中)设分别是中所对边的边长,则直线与的位置关系是( )
A.平行 B.重合 C.垂直 D.相交但不垂直
【答案】C
【解析】直线的斜率为,直线的斜率为,
△ABC中,由正弦定理得=2R,R为三角形的外接圆半径,
∴斜率之积等于,故两直线垂直,
故选:C.
13.(2021·吉林长春外国语学校高二期中)已知直线l1经过点A(0,-1)和点B,直线l2经过点M(1,1)和点N(0,-2),若l1与l2没有公共点,则实数a的值为________.
【答案】-6
【解析】由题意得l1∥l2,∴kAB=kMN.
∵kAB==-,kMN==3,
∴-=3,∴a=-6.
14.(2021·黑龙江伊春二中高二月考)已知A(0,3),B(-1,0),C(3,0),求D点的坐标,使四边形ABCD为直角梯形(A,B,C,D按逆时针方向排列).
【解析】设所求点D的坐标为(x,y),
如图,由于kAB==3,kBC=0,
所以kAB·kBC=0≠-1,
即AB与BC不垂直,
故AB,BC都不可作为直角梯形的直角腰.
①若CD是直角梯形的直角腰,则BC⊥CD,AD⊥CD.
因为kBC=0,所以CD的斜率不存在,从而有x=3.
又kAD=kBC,所以=0,即y=3.
此时AB与CD不平行.故所求点D的坐标为(3,3).
②若AD是直角梯形的直角腰,
则AD⊥AB,AD⊥CD.
因为kAD=,kCD=,
由于AD⊥AB,所以·3=-1.①
又AB∥CD,所以=3.②
由①②解得x=,y=.此时AD与BC不平行.
故所求点D的坐标为.
综上可知,使四边形ABCD为直角梯形的点D的坐标可以为(3,3)或.
15.(2021·重庆复旦中学高二月考)直线l的倾斜角为30°,点P(2,1)在直线l上,直线l绕点P(2,1)按逆时针方向旋转30°后到达直线l1的位置,此时直线l1与l2平行,且l2是线段AB的垂直平分线,其中A(1,m-1),B(m,2),试求m的值.
【解析】如图,直线l1的倾斜角为30°+30°=60°,
∴直线l1的斜率k1=tan 60°=.
当m=1时,直线AB的斜率不存在,此时l2的斜率为0,不满足l1∥l2.当m≠1时,直线AB的斜率kAB==,∴线段AB的垂直平分线l2的斜率为k2=.∵l1与l2平行,∴k1=k2,即=,解得m=4+.
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)