人教A版(2019)选择性必修第一册 2.3 直线的交点坐标与距离公式
一、单选题
1.若动点 分别在直线和上移动,则的中点到原点距离的最小值为( )
A. B. C. D.
2.若在直线上有一点P,它到点和的距离之和最小,则该最小值为( )
A. B. C. D.
3.在直角坐标平面内,与点距离为2,且与点距离为3的直线共有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
4.已知直线l:,则下列结论正确的是( )
A.直线l的倾斜角是
B.若直线m:,则
C.点到直线l的距离是1
D.过与直线l平行的直线方程是
5.若(-1,-2)为直线2x+3y+a=0与直线bx-y-1=0的交点,则ab的值为( )
A.8 B.-8
C.9 D.-9
6.设直线 与直线的交点为,则到直线的距离最大值为
A. B. C. D.
7.直线,为直线上动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
8.“数学抽象、逻辑推理”素养]唐代诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,诗中隐含着一个有趣的数学问题——“将军饮马”问题,即将军在观望烽火之后从山脚下某处出发,先到河边饮马后再回到军营,怎样走才能使总路程最短?在平面直角坐标系中,设军营所在的位置为,若将军从山脚下的点处出发,河岸线所在直线的方程为,则“将军饮马”的最短总路程为( )
A. B.5 C. D.
9.点关于直线的对称点是( )
A. B. C. D.
10.到,的距离相等的动点P满足的方程是( )
A. B.
C. D.
11.在平面直角坐标系中,以,,为顶点构造平行四边形,下列各项中不能作为平行四边形第四个顶点坐标的是( )
A. B. C. D.
12.若直线与平行,则与间的距离为( )
A. B.
C. D.
二、填空题
13.直线过点过点,若,且与间的距离为5,则与的方程分别是______.
14.已知点P(4,a)到直线4x-3y-1=0的距离不大于3,则a的取值范围是________.
15.若直线y=kx+1与以A(3,2),B(-2,3)为端点的线段有公共点,则k的取值范围是________.
16.已知直线与 x 轴交于点A,直线,且的交点为P,O为坐标原点.若直线在y轴上截距为b(b > 0),且∠APO≤45°,则b的取值范围为________.
三、解答题
17.已知三个顶点的坐标分别为.
(1)求边中线所在直线的方程;
(2)求的面积.
18.已知直线恒过定点.
(1)求点的坐标;
(2)若点与点关于轴成轴对称,点是直线上一动点,试求的最小值.
19.已知中,BC边上的高所在的直线方程为,的角平分线所在的直线方程为,点C的坐标为.
(1)求点A和点B的坐标;
(2)过点C作函数的图像,在图像上是否存在一点P使得面积最小,如果存在求此时点P的坐标及面积最小值,若不存在说明理由.
20.求点P(3,-2)到下列直线的距离:
(1);
(2)y=6;
(3)x=4.
21.已知两定点,及两平行直线,,
(1)求点关于点的对称点的坐标;
(2)求点关于直线的对称点的坐标;
(3)若点P,Q分别在直线,上,且,求折线段APQB的长度最短时直线PQ的一般式方程.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
点的轨迹是两直线与之间与它们平行且距离相等的直线,由原点到直线的距离公式可得.
【详解】
∵在直线上,在直线上,是中点,∴点在到两直线与距离相等的平行线上,
直线和,因此点所在直线为,
则的最小值为.
故选:C.
本题考查点到直线的距离公式,解题关键是确定点的轨迹.
2.C
求出关于直线对称的点为,则,从而得出答案.
【详解】
点关于直线对称的点为,如图
则,所以
当且仅当三点共线时取得等号.
故选:C
3.C
根据直线是否存在斜率,分类讨论,利用点到直线距离公式进行求解即可.
【详解】
当直线不存在斜率时,设为,由题意可知:且,
没有实数使得两个式子同时成立;
当直线存在斜率时,设直线方程为:,
点到该直线的距离为2,所以有,
点到该直线的距离为3,所以有,
由得:或,
当时,代入中,得,
该方程的判别式,该方程有两个不相等的实数根,
当时,代入中,得,
该方程的判别式,该方程有两个相等的实数根,
所以这样的直线共有三条,
故选:C.
关键点睛:本题的关键是解方程组.
4.D
根据直线的倾斜角、斜率、点到直线的距离公式、两直线平行的条件逐一判断各个选项即可.
【详解】
∵:,即,
∴直线的斜率,
∴,则A错;
又,则B错;
点到直线的距离是,则C错;
过与直线平行的直线方程是,即,则D对;
故选:D.
本题主要考查直线的方程,属于基础题.
5.A
由x=-1,y=-2是方程2x+3y+a=0与方程bx-y-1=0的公共解求解.
【详解】
由题意得,
解得,
所以ab=8.
故选:A
6.A
先求出的坐标,再求出直线所过的定点,则所求距离的最大值就是的长度.
【详解】
由可以得到,故,
直线的方程可整理为:,故直线过定点,
因为到直线的距离,当且仅当时等号成立,
故,
故选A.
一般地,若直线和直线相交,那么动直线()必过定点(该定点为的交点).
7.C
根据题意,所求最值即为到直线距离的平方,即可求解.
【详解】
解:由题意得:表示到的距离的平方,而为直线上动点,所以的最小值,即为到直线距离的平方,即,
故选:C
8.A
设点关于直线的对称点为,根据该直线是BC的中垂线可列出关于和的方程组,解出C点坐标,再利用两点间距离公式求出即可.
【详解】
解:如图所示,设将军在河边处饮马,连接,,则“将军饮马”的总路程为.
设点关于直线的对称点为,则,
解得,,即.
连接,,,则,所以,
所以“将军饮马”的最短总路程为.
故选:A.
9.B
设出对称点,根据对称 关系列出式子即可求解.
【详解】
解:设点关于直线的对称点是,
则有,解得,,
故点关于直线的对称点是.
故选:B.
方法点睛:关于轴对称问题:
(1)点关于直线的对称点,则有;
(2)直线关于直线的对称可转化为点关于直线的对称问题来解决.
10.B
设点,利用,整理化简后可的点P满足的方程.
【详解】
设,
因为点P到,的距离相等,
则
即,
化简整理得:.
故选:B
本题主要考查了求点的轨迹方程,涉及两点间距离公式,属于基础题.
11.A
依次代入四个选项的坐标,求出每种情况下四边的长度,结合对边是否平行即可选出正确答案.
【详解】
设第四个顶点为.当点的坐标为时,,,,
.∵,,∴四边形不是平行四边形.A不正确;
当点坐标为时,因为,即且,
故是平行四边形,B正确;
当点坐标为时,因为,即且,
故是平行四边形,C正确;
当点坐标为时,因为,即且,
故是平行四边形,D正确;
故选:A.
本题考查了两点间的距离公式,考查了判断两直线是否平行,属于基础题.
12.B
由两直线平行的判定有且求参数a,应用平行线距离公式求与间的距离.
【详解】
∵直线与平行,
∴且,解得.
∴直线与间的距离.
故选:B.
13.或
分直线的斜率不存在、存在两种情况进行讨论.当斜率存在时设斜率为k,由直线的点斜式方程写出两直线的方程,结合已知两直线的距离即可求出k的值,进而可求出两直线的方程.
【详解】
解:若直线的斜率不存在,则的方程为的方程为,
则它们之间的距离为5,满足条件;若直线的斜率存在,设直线的斜率为k,
则的方程为,即的方程为,即.
则与间的距离,解得,所以的方程为
的方程为.
综上所述, 或.
故答案为: 或.
本题考查了两直线的距离公式,考查了直线的点斜式方程,属于中档题.本题的易错点是忽了直线斜率不存在的情况.
14.
由点到直线的距离公式建立不等式即可求解.
【详解】
由题意得,点P到直线的距离为.
又,即,解得,
所以a的取值范围是[0,10].
故答案为:.
15.
如图所示,由直线l:y=kx+1,可知直线l过定点P(0,1).利用斜率计算公式可得:kPA,kPB.由于直线y=kx+1与以A(3,2)、B(﹣2,3)为端点的线段有公共点,可得k≥kPA或k≤kPB,即可得出.
【详解】
如图所示,
由直线l:y=kx+1,可知直线l过定点P(0,1).
∴kPA=,
∵直线y=kx+1与以A(3,2)、B(﹣2,3)为端点的线段有公共点,
∴k≥kPA或k≤kPB,
即或k≤﹣1.
∴实数k的取值范围是(﹣∞,﹣1]∪.
故答案为(﹣∞,﹣1]∪.
(1)本题主要考查直线的位置关系和斜率的计算,意在考查学生对这些知识的掌握水平和数形结合分析推理能力.(2)本题的解题关键有两点,其一是想到数形结合分析,其二是准确写出直线斜率的范围(﹣∞,﹣1]∪,而不是.
16.
由且直线在y轴上截距为b(b > 0)即可设,在△APO中结合余弦定理有,由∠APO≤45°可列不等式,求解即可得b的范围
【详解】
由直线与 x 轴交于点A,直线
可知:,又直线在y轴上截距为b(b > 0)
故,可设
∵的交点为P,知:
∴在△APO中,有
,,,
又∠APO≤45°且b > 0,即
∴解得:
故答案为:
本题考查了利用两直线垂直的关系,根据已知直线方程可设另一条直线的方程,结合题设条件可求相关的点坐标,由它们构成的三角形中应用余弦定理及已知角的范围求参数范围
17.(1);(2).
(1)求出边的中点为M ,即可求出,用点斜式方程即可求解;
(2)先求出线段BC和A到直线的距离,即可求出的面积.
【详解】
(1)设边的中点为M,则M点的坐标为,∴.
∴直线的方程为,即,
∴边中线所在直线的方程为.
(2)∵,
∴.
由得直线的方程为,
∴A到直线的距离,
∴.
18.(1) (2)
(1)将直线的方程重新整理,由此列方程组,解方程组求得的坐标.
(2)先求得点的坐标,设出点坐标,利用两点间的距离公式求得的表达式,结合二次函数的最值的求法,求得的最小值.
【详解】
(1)整理即:,
令,故点的坐标为;
(2)∵点与点关于轴成轴对称,故点的坐标为,
∵点是直线上一动点,设,
∴
,故当时,取最小值为.
本小题主要考查直线过定点的问题,考查两点间的距离公式,考查化归与转化的数学思想方法,属于中档题.
19.(1),;(2)存在,,.
(1)由条件解方程组得出点坐标,得出BC边上得高所在得直线方程,求出AB得方程,由联立BC,AB的直线方程得出点B的坐标.
(2)由点C作函数的图像上求出,设 P到距离为,由得出面积的表达式,从而求出答案.
【详解】
因为点A在BC边上的高上,又在角A的角平分线上,
所以解方程组得
BC边上得高所在得直线方程为 所以
所以AB得方程为x+y+1=0
得
所以:,.
(2)因为C在曲线上.
则P到距离为
当且仅当即时取等号
,此时.
20.(1);(2)8;(3)1.
(1)化为,由点到直线的距离公式可得答案;
(2)利用直线y=6平行于x轴可得答案;
(3)利用直线x=4平行于y轴可得答案.
【详解】
(1)化为
到直线的距离;
(2)因为直线y=6平行于x轴,
所以P(3,-2)到直线y=6的距离d=|6+2|=8.;
(3)因为直线x=4平行于y轴,
P(3,-2)到直线x=4的距离 d=|4-3|=1.
21.(1);(2);(3).
利用中点的坐标公式即可求解;
设,利用线段中点在直线上和直线垂直列方程组,即可求解;
作点B关于的对称点,作点A关于的对称点,连结与的交点为Q,过Q作QP垂直于点P,利用P、Q就是所求作的点即可求得直线PQ的一般式方程.
【详解】
设,则,解得即.
设,则线段中点在直线上
∴,又直线垂直,则有,
∴,故点关于直线的对称点的坐标为.
如图,作点B关于的对称点,作点A关于的对称点,
再在的延长线上取点M,使得等于两平行线、之间的距离d,
连结与的交点为Q,过Q作QP垂直于点P,
可得图中的点P、Q就是所求作的点,结合已知可求得,.
故折线段APQB的长度最短时,直线PQ的一般式方程为.
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页