人教版(2019)数学选择性必修一 2.3直线的交点坐标与距离公式(1)导学案(有答案)

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名称 人教版(2019)数学选择性必修一 2.3直线的交点坐标与距离公式(1)导学案(有答案)
格式 docx
文件大小 37.4KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-11-10 21:26:49

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文档简介

2.3 直线的交点坐标与距离公式(1)
【学习目标】
1.会用解方程组的方法求两条相交直线的交点坐标.
2.会根据方程解的个数判定两条直线的位置关系.
3.掌握两点间距离公式并会应用.
【学习过程】
一、课前预习
预习课本P70~74,思考并完成以下问题
1.怎样求两条直线的交点坐标?
2.怎样通过两条直线的交点个数判断两条直线的位置关系?
3.两点间距离公式是什么?
二、课前小测
1.直线x=1与直线y=2的交点坐标是(  )
A.(1,2) B.(2,1) C.(1,1) D.(2,2)
2.以A(5,5),B(1,4),C(4,1)为顶点的三角形是(  )
A.直角三角形 B.等腰三角形
C.等边三角形 D.等腰直角三角形
3.已知点A(-2,-1),B(a,3),且|AB|=5,则a的值为________.
三、新知探究
一、两条直线的交点
直线方程:l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0.
前提条件:两直线组成的方程组:有唯一解.
结论:两直线相交,交点坐标为(x0,y0).
二、两点间的距离公式
两点坐标 P1(x1,y1),P2(x2,y2)
距离公式 |P1P2|=
特例 若O(0,0),P(x,y),则|OP|=
四、题型突破
题型一 两直线交点问题
[例1] 求经过两直线l1:3x+4y-2=0和l2:2x+y+2=0的交点且过坐标原点的直线l的方程.
反思感悟
求与已知两直线的交点有关问题,可有以下两种解法:
(1)先求出两直线交点,将问题转化为过定点的直线,然后再依其他条件求解.
(2)运用过两直线交点的直线系方程:若两直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0有交点,则过l1与l2交点的直线系方程为A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ为待定常数,不包括直线l2),设出方程后再利用其他条件求解.
跟踪训练
1.求经过两直线l1:x-2y+4=0和l2:x+y-2=0的交点P,且与直线l3:3x-4y+5=0垂直的直线l的方程.
题型二 两点间距离公式
[例2] (1)已知点A(-3,4),B(2,),在x轴上找一点P,使|PA|=|PB|,并求|PA|的值;
(2)已知点M(x,-4)与点N(2,3)间的距离为7,求x的值.
反思感悟
若已知两点的坐标P1(x1,y1),P2(x2,y2),求两点间的距离,可直接应用两点间的距离公式|P1P2|=.若已知两点间的距离,求点的坐标,可设未知数,逆用两点间的距离公式列出方程,从而解决问题.
跟踪训练
2.已知点A(-2,-1),B(-4,-3),C(0,-5),求证:△ABC是等腰三角形.
题型三 直线恒过定点问题
[例3] 求证:不论λ为何实数,直线(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3都恒过一定点.
反思感悟
解决过定点问题常用的三种方法
(1)特殊值法,给方程中的参数取两个特殊值,可得关于x,y的两个方程,从中解出的x,y的值即为所求定点的坐标.
(2)点斜式法,将含参数的直线方程写成点斜式y-y0=k(x-x0),则直线必过定点(x0,y0).
(3)分离参数法,将含参数的直线方程整理为过交点的直线系方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0的形式,则该方程表示的直线必过直线A1x+B1y+C1=0和A2x+B2y+C2=0的交点,而此交点就是定点.比较这三种方法可知,方法一计算较烦琐,方法二变形较困难,方法三最简便因而也最常用.
跟踪训练
3.已知直线λ:5ax-5y-a+3=0.
(1)求证:不论a为何值,直线l总经过第一象限;
(2)若使直线l不经过第二象限,求a的取值范围.
题型四 对称问题
1、点关于点对称
[例4] (1)过点P(0,1)作直线l使它被直线l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的线段被点P平分,求直线l的方程.
2、点关于线对称
(2)点P(-3,4)关于直线x+y-2=0的对称点Q的坐标是(  )
A.(-2,1)        B.(-2,5)
C.(2,-5) D.(4,-3)
3、线关于点对称
(3)与直线2x+3y-6=0关于点(1,-1)对称的直线方程是(  )
A.3x-2y+2=0 B.2x+3y+7=0
C.3x-2y-12=0 D.2x+3y+8=0
4、线关于线对称
(4)求直线m:3x-2y-6=0关于直线l:2x-3y+1=0的对称直线m′的方程.
反思感悟
有关对称问题的两种主要类型
(1)中心对称:
①点P(x,y)关于O(a,b)的对称点P′(x′,y′)满足
②直线关于点的对称可转化为点关于点的对称问题来解决.
(2)轴对称:
①点A(a,b)关于直线Ax+By+C=0(B≠0)的对称点A′(m,n),
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.
跟踪训练
4.已知直线l:x-2y+8=0和两点A(2,0),B(-2,-4).
(1)在直线l上求一点P,使|PA|+|PB|最小;
(2)在直线l上求一点P,使||PB|-|PA||最大.
五、达标检测
1.从点(2,3)射出的光线沿与直线x-2y=0平行的直线射到y轴上,则经y轴反射的光线所在的直线方程为________.
2.若直线5x+4y-2m-1=0与直线2x+3y-m=0的交点在第四象限,求m的取值范围.
3.求经过两直线2x-3y-3=0和x+y+2=0的交点且与直线3x+y-1=0平行的直线l的方程.
六、本课小结
1.方程组有唯一解的等价条件是A1B2-A2B1≠0.亦即两条直线相交的等价条件是A1B2-A2B1≠0.直线A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R)是过直线l1:A1x+B1y+C1=0与l2:A2x+B2y+C2=0交点的直线(不含l2).
2.解析法又称为坐标法,它就是通过建立直角坐标系,用坐标代替点、用方程代替曲线、用代数的方法研究平面图形的几何性质的方法.
3.两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的距离公式|P1P2|=与两点的先后顺序无关,其反映了把几何问题代数化的思想.
参考答案
课前小测
1.答案:A
2.答案:B
3.答案:1或-5
题型突破
[例1] 解析:
解法一 由方程组
解得即l1与l2的交点坐标为(-2,2).
∵直线过坐标原点,∴其斜率k==-1.
故直线方程为y=-x,即x+y=0.
解法二 ∵l2不过原点,∴可设l的方程为3x+4y-2+λ(2x+y+2)=0(λ∈R),即(3+2λ)x+(4+λ)y+2λ-2=0.将原点坐标(0,0)代入上式,得λ=1,∴直线l的方程为5x+5y=0,即x+y=0.
跟踪训练
1.解析:
解法一 由方程组得即P(0,2).
∵l⊥l3∴kl=-,
∴直线l的方程为y-2=-x,
即4x+3y-6=0.
解法二 ∵直线l过直线l1和l2的交点,
∴可设直线l的方程为x-2y+4+λ(x+y-2)=0,
即(1+λ)x+(λ-2)y+4-2λ=0.
∵l与l3垂直,
∴3(1+λ)+(-4)(λ-2)=0,∴λ=11,
∴直线l的方程为12x+9y-18=0,即4x+3y-6=0.
[例2] 解析:
(1)设点P的坐标为(x,0),则有
|PA|==,
|PB|==.
由|PA|=|PB|,
得x2+6x+25=x2-4x+7,
解得x=-.
故所求点P的坐标为.
|PA|=
=.
(2)由|MN|=7,
得|MN|==7,
即x2-4x-45=0,
解得x1=9或x2=-5.
故所求x的值为9或-5.
跟踪训练
2.证明:∵|AB|==2,
|AC|==2,
|BC|==2,
∴|AC|=|BC|.
又∵点A,B,C不共线,
∴△ABC是等腰三角形.
[例3] 证明:
证法一 (特殊值法)取λ=0,得到直线l1:2x+y+3=0,取λ=1,得到直线l2:x=-3,
故l1与l2的交点为P(-3,3).
将点P(-3,3)代入方程左边,
得(λ+2)×(-3)-(λ-1)×3=-6λ-3,
∴点(-3,3)在直线(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3上.
∴直线(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3恒过定点(-3,3).
证法二 (分离参数法)由(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3,
整理,得(2x+y+3)+λ(x-y+6)=0.
则直线(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3通过直线2x+y+3=0与x-y+6=0的交点.
由方程组得
∴直线(λ+2)x-(λ-1)y=-6λ-3恒过定点(-3,3).
跟踪训练
3.解析:
(1)证明:直线l的方程可化为y-=a,
所以不论a取何值,直线l恒过定点A,
又点A在第一象限,
所以不论a取何值,直线l恒过第一象限.
(2)令x=0,y=,
由题意,≤0,解得a≥3.
所以a的取值范围为[3,+∞).
[例4] (1)解析:
设l1与l的交点为A(a,8-2a),
则由题意知,点A关于点P的对称点B(-a,2a-6)在l2上,
代入l2的方程得-a-3(2a-6)+10=0,
解得a=4,即点A(4,0)在直线l上,
所以直线l的方程为x+4y-4=0.
(2) 解析:
设对称点坐标为Q(a,b),
解得即Q(-2,5).
答案:B
(3) 解析:
由平面几何知识易知所求直线与已知直线2x+3y-6=0平行,
则可设所求直线方程为2x+3y+C=0.
在直线2x+3y-6=0上任取一点(3,0),
关于点(1,-1)对称点为(-1,-2),
则点(-1,-2)必在所求直线上,
∴2×(-1)+3×(-2)+C=0,C=8.
∴所求直线方程为2x+3y+8=0.
答案:D
(4) 解析:在直线m上取一点,如M(2,0),
则M(2,0)关于直线l的对称点M′必在直线m′上.
设对称点为M′(a,b),则
解得M′.
设直线m与直线l的交点为N,则由
得N(4,3).
又∵m′经过点N(4,3),
∴由两点式得直线m′的方程为9x-46y+102=0.
跟踪训练
4.解析:
(1)设A关于直线l的对称点为A′(m,n),则
解得故A′(-2,8).
因为P为直线l上的一点,
则|PA|+|PB|=|PA′|+|PB|≥|A′B|,
当且仅当B,P,A′三点共线时,|PA|+|PB|取得最小值,为|A′B|,点P即是直线A′B与直线l的交点,
解得
故所求的点P的坐标为(-2,3).
(2)A,B两点在直线l的同侧,P是直线l上的一点,
则||PB|-|PA||≤|AB|,
当且仅当A,B,P三点共线时,
||PB|-|PA||取得最大值,为|AB|,
点P即是直线AB与直线l的交点,
又直线AB的方程为y=x-2,
解得
故所求的点P的坐标为(12,10).
达标检测
1.解析:由题意得,射出的光线方程为y-3=(x-2),
即x-2y+4=0,与y轴交点为(0,2),
又(2,3)关于y轴的对称点为(-2,3),
∴反射光线所在直线过(0,2),(-2,3).
故方程为=,即x+2y-4=0.
答案:x+2y-4=0
2.解析:由方程组
∴两直线的交点坐标为.
∵此交点在第四象限,
∴ -<m<2.
即m的取值范围是.
3.解析:由方程组得
∵直线l和直线3x+y-1=0平行,
∴直线l的斜率k=-3.
∴根据点斜式有y-=-3,
即所求直线方程为15x+5y+16=0.