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预习衔接.夯实基础 直线与方程
一.选择题(共4小题)
1.(2024秋 海淀区校级期中)对于直线l:mx+y﹣2m=0,下列说法不正确的是( )
A.l的斜率一定存在
B.l恒过定点(2,0)
C.时,l的倾斜角为60°
D.m=﹣2时,l不经过第二象限
2.(2024秋 金湾区期中)已知直线l:(m+2)x+(m﹣1)y﹣3m﹣3=0,点M(4,3),记M到l的距离为d,则d的取值范围为( )
A.[0,8) B.[0,8] C. D.
3.(2024秋 开福区校级期中)设直线的倾斜角为α,则α=( )
A.30° B.60° C.120° D.150°
4.(2024秋 碑林区校级期中)“a=3”是“直线l1:(a﹣1)x+2y+1=0与直线l2:3x+ay﹣1=0平行”的( )
A.充分非必要条件
B.必要非充分条件
C.充要条件
D.既非充分也非必要条件
二.多选题(共3小题)
(多选)5.(2024秋 漳州期中)已知两直线l1:ax+2y﹣3=0与l2:3x+4y+4=0,则( )
A.直线l1过定点
B.直线l2在y轴上的截距为1
C.当l1⊥l2时,
D.当l1∥l2时,l1与l2之间的距离为
(多选)6.(2024秋 金坛区期中)设a为实数,直线l1:ax+2ay+1=0,l2:(a﹣1)x﹣(a+1)y﹣4=0,则( )
A.当a>0时,l1不经过第一象限
B.l1∥l2的充要条件是
C.若l1⊥l2,则a=﹣3或a=0
D.l2恒过点(2,2)
(多选)7.(2024秋 安康期中)已知直线y=2x与x+y+a=0交于点P(1,b),则( )
A.a=﹣3
B.b=2
C.点P到直线ax+by+3=0的距离为
D.点P到直线ax+by+3=0的距离为
三.填空题(共4小题)
8.(2024秋 海淀区校级期中)如果直线x+ay﹣5=0与直线3x﹣y+7=0互相垂直,则实数a的值是 .
9.(2024秋 漳州期中)已知点P,Q在直线l:x+2y0上,且P,Q两点到原点的距离均小于或等于2,则|PQ|的最大值为 .
10.(2024秋 安康期中)过点(3,1)且在x轴、y轴上截距相等的直线方程为 .
11.(2024秋 荔湾区校级期中)已知两点A(1,1,0),C(0,0,1),B(0,1,1)是直线AC外一点,则点B到直线AC的距离 .
四.解答题(共4小题)
12.(2024秋 金坛区期中)已知直线l1的方程为x+2y﹣4=0,若直线l2过点,且l1⊥l2.
(1)求直线l1和直线l2的交点坐标;
(2)已知直线l3经过直线l1与直线l2的交点,且在x轴上截距是在y轴上的截距的,求直线l3的方程.
13.(2024秋 普陀区校级期中)已知直线l经过点P(2,3).
(1)若直线l与x轴、y轴的正半轴分别交于A、B两点,当△AOB的面积S最小时,求直线l的方程.
(2)若直线l和l1:3x+4y﹣7=0、l2:3x+4y+8=0分别交于C、D两点,且,求直线l的方程.
14.(2024秋 张家港市期中)已知△ABC的三个顶点是A(1,5),B(﹣5,﹣7),C(3,﹣3),求:
(1)边BC上的中线所在直线的方程;
(2)边BC上的高所在直线的方程;
(3)∠ABC的角平分线所在直线的方程.
15.(2024秋 荔湾区校级期中)已知△ABC的三个顶点是A(2,3),B(1,2),C(4,﹣4).
(1)求BC边上的中线所在直线l1的方程;
(2)求△ABC的面积;
(3)若直线l2过点C,且点A,B到直线l2的距离相等,求直线l2的方程.
预习衔接.夯实基础 直线与方程
参考答案与试题解析
一.选择题(共4小题)
1.(2024秋 海淀区校级期中)对于直线l:mx+y﹣2m=0,下列说法不正确的是( )
A.l的斜率一定存在
B.l恒过定点(2,0)
C.时,l的倾斜角为60°
D.m=﹣2时,l不经过第二象限
【考点】直线的斜率;恒过定点的直线.
【专题】整体思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】C
【分析】由直线方程的相关性质逐一判断即可.
【解答】解;对A,直线l方程为mx+y﹣2m=0,斜率为﹣m,一定存在,故A正确;
对B,直线l的方程整理可得:m(x﹣2)+y=0,可得直线过点(2,0),故B正确;
对C,当时,斜率为,设直线的倾斜角为α,0°≤α<180°,
可得tanα,所以倾斜角为120°,故C错误;
对D,m=﹣2时,直线方程为﹣2x+y+4=0,即y=2x﹣4,斜率是2>0,在y轴上的截距为﹣4,
因此直线过一、三、四象限,不过第二象限,故D正确.
故选:C.
【点评】本题考查直线恒过定点的求法,直线的倾斜角与斜率的关系的应用,属于基础题.
2.(2024秋 金湾区期中)已知直线l:(m+2)x+(m﹣1)y﹣3m﹣3=0,点M(4,3),记M到l的距离为d,则d的取值范围为( )
A.[0,8) B.[0,8] C. D.
【考点】恒过定点的直线;两点间的距离公式.
【答案】C
【分析】当直线l过点M(4,3)时,求出m的值,可得出d=0;然后求出直线l所过定点A的作坐标,求出|AM|,分析可知当MA⊥l时,d最大,但此时l不存在,由此可得出d的取值范围.
【解答】解:若直线l过点M(4,3),则4(m+2)+3(m﹣1)﹣3m﹣3=4m+2=0,解得,
此时,点M到直线l的距离为d=0;
由直线l:(m+2)x+(m﹣1)y﹣3m﹣3=0,可得m(x+y﹣3)+2x﹣y﹣3=0,
由,可解得,
即直线l:(m+2)x+(m﹣1)y﹣3m﹣3=0过定点A(2,1),
则,,
当直线l:(m+2)x+(m﹣1)y﹣3m﹣3=0与直线MA垂直时,最大,
此时,直线l的斜率为,m的值不存在,即这样的直线l不存在,
所以.
故选:C.
【点评】本题主要考查恒过定点的直线,属于基础题.
3.(2024秋 开福区校级期中)设直线的倾斜角为α,则α=( )
A.30° B.60° C.120° D.150°
【考点】直线的倾斜角;直线的斜率.
【专题】方程思想;定义法;直线与圆;运算求解.
【答案】A
【分析】设直线l的倾斜角为α,根据题意,得到,即可求解.
【解答】解:直线可化为斜截式方程yx,则直线l的斜率为,
又直线l的倾斜角α满足0°≤α<180°,所以α=30°.
故选:A.
【点评】本题考查直线的斜率与倾斜角的关系,属于基础题.
4.(2024秋 碑林区校级期中)“a=3”是“直线l1:(a﹣1)x+2y+1=0与直线l2:3x+ay﹣1=0平行”的( )
A.充分非必要条件
B.必要非充分条件
C.充要条件
D.既非充分也非必要条件
【考点】直线的一般式方程与直线的平行关系;充分条件与必要条件.
【专题】计算题;方程思想;综合法;简易逻辑;运算求解.
【答案】C
【分析】根据两条直线平行的充要条件写出关系式,得到a的两个数值,再检验得到结论.
【解答】解:当两条直线平行时,则(a﹣1)×a=3×2,
∴a2﹣a﹣6=0,
∴a=3,a=﹣2,
当a=﹣2时,两条直线重合,故舍去,
∴a=3是直线l1:(a﹣1)x+2y+1=0与直线l2:3x+ay﹣1=0平行的充分必要条件,
故选:C.
【点评】本题考查两条直线的位置关系,解题的关键是正确应用两条直线平行的条件,属于基础题.
二.多选题(共3小题)
(多选)5.(2024秋 漳州期中)已知两直线l1:ax+2y﹣3=0与l2:3x+4y+4=0,则( )
A.直线l1过定点
B.直线l2在y轴上的截距为1
C.当l1⊥l2时,
D.当l1∥l2时,l1与l2之间的距离为
【考点】两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系;直线的截距式方程;恒过定点的直线;两条直线平行与倾斜角、斜率的关系.
【专题】整体思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】AC
【分析】A中,求出直线恒过的定点的坐标,判断出A的真假;B中,令x=0,可得直线在y轴上的截距,判断出B的真假;C中,由两条直线垂直的充要条件,可得a的值,判断出C的真假;D中,由两条直线平行的充要条件,可得a的值,整理直线l1的方程,由平行线间的距离公式,可得两条直线的距离,判断出D的真假.
【解答】解:A中,直线l1的方程中,令x=0,可得y,即直线恒过定点(0,),所以A正确;
B中,直线l2的方程中,令x=0,可得y=﹣1,所以直线在y轴上的截距为﹣1,所以B不正确;
C中,当l1⊥l2时,则3a+2×4=0,解得a,所以C正确;
D中,当l1∥l2时,则,解得a,整理直线l1的方程为3x+4y﹣6=0,
所以两条直线间的距离d2,所以D不正确.
故选:AC.
【点评】本题考查平行线间的距离公式的应用,直线恒过定点的坐标的求法,两条直线平行,垂直的充要条件的应用,属于基础题.
(多选)6.(2024秋 金坛区期中)设a为实数,直线l1:ax+2ay+1=0,l2:(a﹣1)x﹣(a+1)y﹣4=0,则( )
A.当a>0时,l1不经过第一象限
B.l1∥l2的充要条件是
C.若l1⊥l2,则a=﹣3或a=0
D.l2恒过点(2,2)
【考点】两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系;直线的一般式方程与直线的性质;恒过定点的直线;两条直线平行与倾斜角、斜率的关系.
【专题】整体思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】AB
【分析】A中,由a>0,可得直线的斜率的符号及直线在y轴上的截距的符号,判断出A的真假;B中,写出两条直线平行的充要条件,可得a的值,判断出B的真假;C中,写出两条直线垂直的充要条件,求出a的值,判断出C的真假;D中,整理直线l2的方程,求出直线恒过的定点的坐标,判断出D的真假.
【解答】解:直线l1中,由直线的定义可知,a≠0,
A中,当a>0,直线的斜率为0,且直线在y轴的截距为0,可知直线l1不过第一象限,所以A正确;
B中,两条直线平行的充要条件为:,解得a,所以B正确;
C中,两条直线垂直时,则,解得a=﹣3,所以C不正确;
D中,l2:(a﹣1)x﹣(a+1)y﹣4=0整理可得:a(x﹣y)﹣x﹣y﹣4=0,
令x﹣y=0,则﹣x﹣y﹣4=0,
解得x=y=﹣2,即直线l2恒过定点(﹣2,﹣2),所以D不正确.
故选:AB.
【点评】本题考查两条直线平行,垂直的充要条件的应用,直线恒过定点的求法,属于基础题.
(多选)7.(2024秋 安康期中)已知直线y=2x与x+y+a=0交于点P(1,b),则( )
A.a=﹣3
B.b=2
C.点P到直线ax+by+3=0的距离为
D.点P到直线ax+by+3=0的距离为
【考点】点到直线的距离公式;两点间的距离公式.
【专题】计算题;对应思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】ABD
【分析】由直线y=2x与x+y+a=0交于点P(1,b)知,从而解出a,b;再求点到直线的距离即可.
【解答】解:∵直线y=2x与x+y+a=0交于点P(1,b),
∴,
解得b=2,a=﹣3;
故点P(1,2),直线ax+by+3=0可化为﹣3x+2y+3=0,
故点P到直线ax+by+3=0的距离为,
故选:ABD.
【点评】本题考查了点到直线的距离公式的应用,属于基础题.
三.填空题(共4小题)
8.(2024秋 海淀区校级期中)如果直线x+ay﹣5=0与直线3x﹣y+7=0互相垂直,则实数a的值是 3 .
【考点】两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系.
【专题】整体思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】3.
【分析】由两条直线垂直的充要条件列方程,求解即可.
【解答】解:因为直线x+ay﹣5=0与直线3x﹣y+7=0互相垂直,
所以1×3+a×(﹣1)=0,
解得a=3.
故答案为:3.
【点评】本题考查两条直线垂直的充要条件的应用,属于基础题.
9.(2024秋 漳州期中)已知点P,Q在直线l:x+2y0上,且P,Q两点到原点的距离均小于或等于2,则|PQ|的最大值为 2 .
【考点】点到直线的距离公式.
【专题】转化思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】2.
【分析】根据已知得到P,Q在以(0,0)为圆心,2为半径的圆上或圆内,再分析得到|PQ|的最大值为直线被圆截得的弦长,进而求解结论.
【解答】解:P,Q两点到原点的距离均小于或等于2,
故P,Q在以(0,0)为圆心,2为半径的圆上或圆内,
又因为点P,Q在直线l:x+2y0上,
所以|PQ|的最大值为直线被圆截得的弦长,
又(0,0)到x+2y0的距离d1,
所以|PQ|的最大值为:22.
故答案为:2.
【点评】本题主要考查直线和圆的相交弦长,考查计算能力,属于基础题.
10.(2024秋 安康期中)过点(3,1)且在x轴、y轴上截距相等的直线方程为 x﹣3y=0或x+y﹣4=0 .
【考点】直线的截距式方程.
【专题】计算题;转化思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】x﹣3y=0或x+y﹣4=0.
【分析】根据已知条件,分直线在两坐标轴上的截距是否为0讨论,即可求解.
【解答】解:当直线在两坐标轴上的截距为0时,
则设直线方程为y=kx,
因为直线过点(3,1),
所以直线方程为x﹣3y=0,
当直线在两坐标轴上的截距不为0时,
可设直线方程为x+y=a,
因为直线过点(3,1),
所以3+1﹣a=0,解得a=4,即直线方程为x+y﹣4=0,
综上所述,所求的直线方程为x﹣3y=0或x+y﹣4=0.
故答案为:x﹣3y=0或x+y﹣4=0.
【点评】本题主要考查直线的截距式方程,属于基础题.
11.(2024秋 荔湾区校级期中)已知两点A(1,1,0),C(0,0,1),B(0,1,1)是直线AC外一点,则点B到直线AC的距离 .
【考点】点到直线的距离公式;两点间的距离公式.
【专题】方程思想;定义法;空间位置关系与距离;运算求解.
【答案】.
【分析】求出,的夹角和的模长,利用向量法能求出点B到直线AC的距离.
【解答】解:∵A(1,1,0),C(0,0,1),B(0,1,1),
∴(﹣1,0,1),(﹣1,﹣1,1),
设,的夹角为θ,
则cosθ,
∵θ∈[0,π],∴sinθ,
∴点B到直线AC的距离为:
d=||sinθ.
故答案为:.
【点评】本题考查向量坐标运算法则、向量夹角余弦公式、点到直线的距离公式等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
四.解答题(共4小题)
12.(2024秋 金坛区期中)已知直线l1的方程为x+2y﹣4=0,若直线l2过点,且l1⊥l2.
(1)求直线l1和直线l2的交点坐标;
(2)已知直线l3经过直线l1与直线l2的交点,且在x轴上截距是在y轴上的截距的,求直线l3的方程.
【考点】两条直线的交点坐标;两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系;直线的截距式方程.
【专题】转化思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】(1)(2,1);
(2)x﹣2y=0或2x+y﹣5=0.
【分析】(1)由已知结合直线垂直时的斜率关系可求l2的斜率,进而可求直线方程;
(2)由已知对所求直线的截距是否为0进行分类讨论,进而可求.
【解答】解:(1)因为直线l2过点(,0),且l1⊥l2,
所以直线l2的方程为y=2(x),即2x﹣y﹣3=0,
联立,解得x=2,y=1,
所以直线l1和直线l2的交点坐标为(2,1);
(2)当直线l3在两坐标轴上的截距都为0时,此时直线方程为yx,
当直线l3在两坐标轴上的截距都不为0时,此时可设直线方程为,
因为直线l3过(2,1),
所以1,
所以a,此时直线方程为1,即2x+y﹣5=0,
综上直线l3的方程为:x﹣2y=0或2x+y﹣5=0.
【点评】本题主要考查了直线的交点坐标,直线垂直的斜率关系,直线的截距式方程的应用,属于基础题.
13.(2024秋 普陀区校级期中)已知直线l经过点P(2,3).
(1)若直线l与x轴、y轴的正半轴分别交于A、B两点,当△AOB的面积S最小时,求直线l的方程.
(2)若直线l和l1:3x+4y﹣7=0、l2:3x+4y+8=0分别交于C、D两点,且,求直线l的方程.
【考点】两条直线的交点坐标.
【专题】转化思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】(1)3x+2y﹣12=0;
(2)x﹣7y+19=0或者7x+y﹣17=0.
【分析】(1)由题意设直线的截距式方程为1,(a>0,b>0),再结合基本不等式的公式,即可求解;
(2)根据平行间的距离公式可得两条平行间的距离为3,即可得到l与l1成45°角,再根据两角和与差的正切公式可得直线的斜率,进而求出答案.
【解答】解:(1)由题意设直线的截距式方程为1,(a>0,b>0),
因为直线过P(2,3),
所以1,
所以12,
所以ab≥24,当且仅当即a=4且b=6时取等号,△AOB的面积Sab≥12,△AOB面积的最小值为12,
此时直线l的方程为1,即直线l的方程为3x+2y﹣12=0;
(2)两直线间的距离d3,
又因为,
所以l与l1成45°角,
设所求直线的斜率为k,
所以tan45°=||,
∴k或k=﹣7,
∴y﹣3=﹣7(x﹣2)或y﹣3(x﹣2),
故直线l的方程为:x﹣7y+19=0或者7x+y﹣17=0.
【点评】本题主要考查直线的截距式方程,属于基础题.
14.(2024秋 张家港市期中)已知△ABC的三个顶点是A(1,5),B(﹣5,﹣7),C(3,﹣3),求:
(1)边BC上的中线所在直线的方程;
(2)边BC上的高所在直线的方程;
(3)∠ABC的角平分线所在直线的方程.
【考点】直线的一般式方程与直线的性质.
【专题】转化思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】(1)5x﹣y=0;
(2)2x+y﹣7=0;
(3)x﹣y﹣2=0.
【分析】(1)对于求边BC上的中线所在直线方程:首先要找到BC中点坐标,根据中点坐标公式,然后利用两点式求直线方程;
(2)对于求边BC上的高所在直线方程:先求BC边的斜率,根据斜率公式,高与BC垂直,两条垂直直线斜率乘积为﹣1,再利用点斜式求直线方程;
(3)对于求∠ABC的角平分线所在直线方程:先求AB和BC边的斜率,根据夹角公式,设角平分线斜率为k,求出k,再利用点斜式求出直线方程.
【解答】解:(1)B(﹣5,﹣7),C(3,﹣3),
BC中点D(﹣1,﹣5),
中线过A(1,5)和D(﹣1,﹣5)两点,根据两点式,
即,化简得y﹣5=5(x﹣1),即5x﹣y=0.
(2)先求BC边的斜率,已知B(﹣5,﹣7),C(3,﹣3),
根据斜率公式,
设高的斜率为k,则,解得k=﹣2,
又因为高过A(1,5)点,根据点斜式y﹣5=﹣2(x﹣1),即2x+y﹣7=0.
(3)先求AB边的斜率,BC边的斜率,
设角平分线斜率为k,根据夹角公式得,化简,
整理得|(k﹣2)(2+k)|=|(1﹣2k)(1+2k)|,
即k2﹣4=4k2﹣1或k2﹣4=1﹣4k2,
继续化简k2=﹣1(舍去),或k2=1,即k=±1,
因为角平分线的斜率应该在kAB和kBC之间,所以k=1,
又因为角平分线过B(﹣5,﹣7)点,根据点斜式y+7=1×(x+5),即x﹣y﹣2=0.
【点评】本题主要考查直线方程的求解,考查计算能力,属于基础题.
15.(2024秋 荔湾区校级期中)已知△ABC的三个顶点是A(2,3),B(1,2),C(4,﹣4).
(1)求BC边上的中线所在直线l1的方程;
(2)求△ABC的面积;
(3)若直线l2过点C,且点A,B到直线l2的距离相等,求直线l2的方程.
【考点】直线的一般式方程与直线的性质.
【专题】整体思想;综合法;直线与圆;运算求解.
【答案】(1)x﹣2y+4=0;
(2);
(3)x﹣y﹣8=0或13x+5y﹣32=0.
【分析】(1)求出直线BC的斜率,则可求出直线l1的斜率,再利用点斜式,可求出直线l1的方程;
(2)求出三角形的三边的长,由余弦定理可得cos∠ABC的值,进而求出sin∠ABC的值,代入三角形的面积公式,可得该三角形的面积;
(3)由题意分直线l2与AB平行和直线l2通过AB的中点两种情况求解.
【解答】解:(1)由B(1,2),C(4,﹣4).
所以,
所以BC边上的高所在直线l1的斜率为,
则BC边上的高所在直线l1的方程,
即x﹣2y+4=0;
(2)A(2,3),B(1,2),C(4,﹣4),
所以|AB|,|AC|,|BC|3,
所以cos∠ABC,
所以sin∠ABC,
所以S△ABC|AB| |BC|sin∠ABC3;
(3)因为点A,B到直线l2的距离相等,所以直线l2与AB平行或通过AB的中点,
①当直线l2与AB平行,
因为,且l2过点C,
所以l2方程为y+4=x﹣4,即x﹣y﹣8=0,
②当直线l2通过AB的中点,
所以,
所以l2的方程为,即13x+5y﹣32=0.
综上:直线l2的方程为x﹣y﹣8=0或13x+5y﹣32=0.
【点评】本题考查平行直线,垂直直线的性质的应用,三角形的面积公式的应用,属于基础题.
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