两条直线平行和垂直的判定
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解 由题意知直线CD的斜率存在, 则与其平行的直线 AB 的斜率也存在.kAB=-5-m-m0+1=-6m-m,kCD= 0-5--34=12, 由于 AB∥CD,所以 kAB=kCD,即-6m-m=12, 得m=-2.经验证,当m=-2时直线AB的斜率存在,所以m=-2.
二、两条直线垂直的判定
问题3 平面中,两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,则两条直线的方向 向量分别为a=(1,k1),b=(1,k2),当两条直线互相垂直时,可以得出 什么结论?
跟踪训练1 (1)已知l1经过点A(0,3),B(5,3),l2经过点M(2,5),N(6,5),判 断直线l1与l2是否平行.
解 ∵l1与l2都与y轴垂直,且l1与l2不重合, ∴l1∥l2.
(2)试确定m的值,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.
综上所述,m=-7或m=3或m=±2.
反思感悟 判断两条直线是否垂直的方法 在这两条直线都有斜率的前提下,只需看它们的斜率之积是否等于-1 即可;若有一条直线与x轴垂直,另一条直线与x轴平行或重合时,这 两条直线也垂直.
跟踪训练2 (多选)下列各对直线互相垂直的是
√A.l1过点M(1,1),N(1,2),l2过点P(1,5),Q(3,5) √B.l1 的斜率为-23,l2 过点 P(1,1),Q0,-12
C.l1 的倾斜角为 30°,l2 过点 P(3, 3),Q(4,2 3)
√D.l1过点M(1,0),N(4,-5),l2过点P(-6,0),Q(-1,3)
解析 A中,l1与x轴垂直,l2与x轴平行,故两直线垂直; B 中,l2 过点 P(1,1),Q0,-12,kPQ=32,故两条直线垂直. C 中,kPQ= 3,故 l1 不与 l2 垂直. D 中,l1 过点 M(1,0),N(4,-5),kMN=-53 ,l2 过点 P(-6,0), Q(-1,3),kPQ=35,故两条直线垂直.
知识梳理
对于斜率分别为k1,k2的两条直线l1,l2,有l1∥l2⇔ k1=k2 . 注意点: (1)l1∥l2⇔k1=k2成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②l1与l2 不重合. (2)k1=k2⇒l1∥l2或l1与l2重合(斜率存在). (3)l1∥l2⇒k1=k2或两条直线的斜率都不存在.
随堂演练
1.若过点P(3,2m)和点Q(-m,2)的直线与过点M(2,-1)和点N(-3,4)的直
线平行,则m的值是
1 A.3
√B.-13
C.2
D.-2
解析 由题意知,PQ的斜率存在,
由 kPQ=kMN,即3-2m--2m=4--3- -21,得 m=-13. 经检验知,m=-13符合题意.
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A.垂直
B.平行
C.重合
√D.平行或重合
解析 直线l1的倾斜角为135°,
故斜率 kl1 =tan 135°=-1.
由l2经过点P(-2,-1),Q(3,-6),
得 kl2 =-36----21 =-1,
所以 kl1=kl2 ,
所以直线l1与l2平行或重合.
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4.已知△ABC的三个顶点分别是A(2,2),B(0,1),C(4,3),点D(m,1)在边BC 5
三、平行与垂直的综合应用
例3 已知A(-4,3),B(2,5),C(6,3),D(-3,0)四点,若顺次连接A,B, C,D四点,试判定四边形ABCD的形状.
解 A,B,C,D四点在坐标平面内的位置如图, 由斜率公式可得 kAB=2-5--34=13,kCD=-0-3-36=13, kAD=-30--- 3 4=-3,kBC=36- -52=-12,
(3)l1经过点A(0,1),B(1,0),l2经过点M(-1,3),N(2,0); 解 k1=01- -10=-1,k2=2-0--31=-1,则有 k1=k2. 又 kAM=-3- 1-10=-2≠-1, 则A,B,M不共线.故l1∥l2. (4)l1经过点A(-3,2),B(-3,10),l2经过点M(5,-2),N(5,5).
解 由已知点的坐标,得l1与l2均与x轴垂直且不重合,故有l1∥l2.
延伸探究 已知A(-2,m),B(m,4),M(m+2,3),N(1,1),若AB∥MN, 则m的值为 0或1 .
解析 当m=-2时,直线AB的斜率不存在,而直线MN的斜率存在,MN 与AB不平行,不符合题意;
当m=-1时,直线MN的斜率不存在,而直线AB的斜率存在,MN与AB
∴PS与QS不平行,故ABD正确.
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6. 已 知 A(1 , - 1) , B(2,2) , C(3,0) 三 点 , 且 有 一 点 D 满 足 CD⊥AB ,
解 设所求点D的坐标为(x,y), 如图所示,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. (1)若CD是直角梯形的直角腰,则BC⊥CD,AD⊥CD, ∵kBC=0,∴CD的斜率不存在,从而有x=3. 又kAD=kBC, ∴y-x 3=0,即 y=3,此时 AB 与 CD 不平行, 故所求点D的坐标为(3,3).
√B.平行
D.以上都不对
解析 斜率都为0且不重合, 所以平行.
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2.直线l1的倾斜角α1=30°,直线l1⊥l2,则直线l2的斜率为
A.-
3 3
B.
3 3
√C.- 3
D. 3
解析 如图,直线l1的倾斜角α1=30°,直线l1⊥l2, 则l2的倾斜角等于30°+90°=120°, ∴l2 的斜率为 tan 120°=-tan 60°=- 3.
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5.(多选)设平面内四点P(-4,2),Q(6,-4),R(12,6),S(2,12),下面四个
结论正确的是
√A.PQ∥SR
C.PS∥QS
√B.PQ⊥PS √D.PR⊥QS
解析 由斜率公式知, kPQ=-6+4-42=-35,kSR=122--162=-35,kPS=122+-42=53,kQS=122-+64=-4, kPR=162-+24=14, ∴PQ∥SR,PQ⊥PS,PR⊥QS.而kPS≠kQS,
学习目标
1.理解并掌握两条直线平行的条件及两条直线垂直的条件. 2.会运用条件判定两直线是否平行或垂直 3.运用两直线平行和垂直时的斜率关系解决相应的几何问题.
导语
过山车是一项富有刺激性的娱乐项目.实际上,过山车的运动包含了许 多数学和物理学原理.过山车的两条铁轨是相互平行的轨道,它们靠着 一根根巨大的柱形钢筋支撑着,为了使设备安全,柱子之间还有一些 小的钢筋连接,这些钢筋有的互相平行,有的互相垂直,你能感受到 过山车中的平行和垂直吗?两条直线的平行与垂直用什么来刻画呢?
的高所在的直线上,则实数m= 2 . 解析 设直线AD,BC的斜率分别为kAD,kBC,由题意,得AD⊥BC, 则有kAD·kBC=-1, 所以有m1--22·34- -10=-1,解得 m=52.
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课时对点练
基础巩固
1.过点A(2,5)和点B(-4,5)的直线与直线y=3的位置关系是
A.相交 C.重合
例1 判断下列各题中的直线l1与l2是否平行: (1)l1经过点A(-1,-2),B(2,1),l2经过点M(3,4),N(-1,-1); 解 k1=12----21=1,k2=--11--43=54,k1≠k2,l1 与 l2 不平行.
(2)l1的斜率为1,l2经过点A(1,1),B(2,2); 解 k1=1,k2=22--11=1,k1=k2,故 l1∥l2 或 l1 与 l2 重合.
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4.若直线l1的斜率k1=
3 4
,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 C.0或1
B.3
√D.1或3
解析 因为l1⊥l2, 所以k1·k2=-1, 即34×a2+01--3a-2=-1, 解得a=1或a=3.
提示 k1·k2=-1.
知识梳理
对应 l1与l2的斜率都存在,分别 l1与l2中的一条斜率不存在 ,另一
关系 为k1,k2,则l1⊥l2⇔k1·k2 条斜率为零,则l1与l2的位置关系
=-1
是l1⊥l2
图示
注意点: (1)l1⊥l2⇔k1k2=-1成立的条件是两条直线的斜率都存在. (2)当直线l1⊥l2时,有k1k2=-1或其中一条直线垂直于x轴,另一条直线 垂直于y轴;而若k1k2=-1,则一定有l1⊥l2. (3)当两条直线的斜率都存在时,若有两条直线的垂直关系,则可以用一 条直线的斜率表示另一条直线的斜率.
例2 已知△ABC的顶点为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,∴kAC·kAB=-1, 即m2-+51·11+ -15=-1,解得 m=-7; 若∠B为直角,则AB⊥BC,∴kAB·kBC=-1, 即11+ -15·m2--11=-1,解得 m=3; 若∠C为直角,则AC⊥BC,∴kAC·kBC=-1, 即m2-+51·m2--11=-1,解得 m=±2.
∴kAB=kCD,由图可知AB与CD不重合, ∴AB∥CD. 由kAD≠kBC,∴AD与BC不平行. 又 kAB·kAD=13×(-3)=-1, ∴AB⊥AD.故四边形ABCD为直角梯形.
反思感悟 利用两条直线平行或垂直判定图形形状的步骤
跟踪训练3 已知点A(0,3),B(-1,0),C(3,0),求点D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).
不平行,不符合题意; 当 m≠-2,且 m≠-1 时,kAB=m-4--m2=4m-+m2, kMN=m+3-2-1 1=m+2 1. 因为AB∥MN,所以kAB=kMN, 即4m-+m2=m+2 1,解得 m=0 或 m=1.
当m=0或1时,由图形知,两直线不重合.综上,m的值为0或1.
反思感悟 判断两条不重合的直线是否平行的方法
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3.已知两条直线l1,l2的斜率是方程3x2+mx-3=0(m∈R)的两个根,则l1
与l2的位置关系是
A.平行
√B.垂直
C.可能重合
D.无法确定
解析 由方程3x2+mx-3=0,知Δ=m2-4×3×(-3)=m2+36>0恒成立. 故方程有两相异实根, 即l1与l2的斜率k1,k2均存在.设两根为x1,x2, 则k1k2=x1x2=-1, 所以l1⊥l2,故选B.
内容索引
一、两条直线平行的判定 二、两条直线垂直的判定 三、平行与垂直的综合应用随堂演练课时对点练来自一、两条直线平行的判定
问题1 在平面几何中,两条平行直线被第三条直线所截,形成的同位角、 内错角、同旁内角有什么关系? 提示 两直线平行,内错角相等;两直线平行,同位角相等;两直线平 行,同旁内角互补. 问题2 平面中的两条平行直线被x轴所截,形成同位角相等,而倾斜角 是一对同位角,因此可以得出什么结论? 提示 两直线平行,倾斜角相等.
2.(多选)已知直线l1的斜率为a,l1⊥l2,则l2的斜率可以为
1 A.a
√B.-1a
C.a
√D.不存在
解析 当 a≠0 时,由 k1·k2=-1 知,k2=-1a, 当a=0时,l2的斜率不存在.
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3.若直线l1的倾斜角为135°,直线l2经过点P(-2,-1),Q(3,-6),则直
线l1与l2的位置关系是
(2)若AD是直角梯形的直角腰,则AD⊥AB,AD⊥CD, ∵kAD=y-x 3,kCD=x-y 3, ∴yy- -xx 33··x3-=y 3-=1-,1, 解得 x=158,y=95, ∴D 点坐标为158,95. 综上,D 点坐标为(3,3)或158,95.
课堂小结
1.知识清单: (1)两直线平行的判定. (2)两直线垂直的判定. 2.方法归纳:分类讨论、数形结合. 3.常见误区:研究两直线平行、垂直关系时忽略直线斜率为0或斜率不 存在的情况.
二、两条直线垂直的判定
问题3 平面中,两条直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,则两条直线的方向 向量分别为a=(1,k1),b=(1,k2),当两条直线互相垂直时,可以得出 什么结论?
跟踪训练1 (1)已知l1经过点A(0,3),B(5,3),l2经过点M(2,5),N(6,5),判 断直线l1与l2是否平行.
解 ∵l1与l2都与y轴垂直,且l1与l2不重合, ∴l1∥l2.
(2)试确定m的值,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.
综上所述,m=-7或m=3或m=±2.
反思感悟 判断两条直线是否垂直的方法 在这两条直线都有斜率的前提下,只需看它们的斜率之积是否等于-1 即可;若有一条直线与x轴垂直,另一条直线与x轴平行或重合时,这 两条直线也垂直.
跟踪训练2 (多选)下列各对直线互相垂直的是
√A.l1过点M(1,1),N(1,2),l2过点P(1,5),Q(3,5) √B.l1 的斜率为-23,l2 过点 P(1,1),Q0,-12
C.l1 的倾斜角为 30°,l2 过点 P(3, 3),Q(4,2 3)
√D.l1过点M(1,0),N(4,-5),l2过点P(-6,0),Q(-1,3)
解析 A中,l1与x轴垂直,l2与x轴平行,故两直线垂直; B 中,l2 过点 P(1,1),Q0,-12,kPQ=32,故两条直线垂直. C 中,kPQ= 3,故 l1 不与 l2 垂直. D 中,l1 过点 M(1,0),N(4,-5),kMN=-53 ,l2 过点 P(-6,0), Q(-1,3),kPQ=35,故两条直线垂直.
知识梳理
对于斜率分别为k1,k2的两条直线l1,l2,有l1∥l2⇔ k1=k2 . 注意点: (1)l1∥l2⇔k1=k2成立的前提条件是:①两条直线的斜率都存在;②l1与l2 不重合. (2)k1=k2⇒l1∥l2或l1与l2重合(斜率存在). (3)l1∥l2⇒k1=k2或两条直线的斜率都不存在.
随堂演练
1.若过点P(3,2m)和点Q(-m,2)的直线与过点M(2,-1)和点N(-3,4)的直
线平行,则m的值是
1 A.3
√B.-13
C.2
D.-2
解析 由题意知,PQ的斜率存在,
由 kPQ=kMN,即3-2m--2m=4--3- -21,得 m=-13. 经检验知,m=-13符合题意.
1234
A.垂直
B.平行
C.重合
√D.平行或重合
解析 直线l1的倾斜角为135°,
故斜率 kl1 =tan 135°=-1.
由l2经过点P(-2,-1),Q(3,-6),
得 kl2 =-36----21 =-1,
所以 kl1=kl2 ,
所以直线l1与l2平行或重合.
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4.已知△ABC的三个顶点分别是A(2,2),B(0,1),C(4,3),点D(m,1)在边BC 5
三、平行与垂直的综合应用
例3 已知A(-4,3),B(2,5),C(6,3),D(-3,0)四点,若顺次连接A,B, C,D四点,试判定四边形ABCD的形状.
解 A,B,C,D四点在坐标平面内的位置如图, 由斜率公式可得 kAB=2-5--34=13,kCD=-0-3-36=13, kAD=-30--- 3 4=-3,kBC=36- -52=-12,
(3)l1经过点A(0,1),B(1,0),l2经过点M(-1,3),N(2,0); 解 k1=01- -10=-1,k2=2-0--31=-1,则有 k1=k2. 又 kAM=-3- 1-10=-2≠-1, 则A,B,M不共线.故l1∥l2. (4)l1经过点A(-3,2),B(-3,10),l2经过点M(5,-2),N(5,5).
解 由已知点的坐标,得l1与l2均与x轴垂直且不重合,故有l1∥l2.
延伸探究 已知A(-2,m),B(m,4),M(m+2,3),N(1,1),若AB∥MN, 则m的值为 0或1 .
解析 当m=-2时,直线AB的斜率不存在,而直线MN的斜率存在,MN 与AB不平行,不符合题意;
当m=-1时,直线MN的斜率不存在,而直线AB的斜率存在,MN与AB
∴PS与QS不平行,故ABD正确.
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6. 已 知 A(1 , - 1) , B(2,2) , C(3,0) 三 点 , 且 有 一 点 D 满 足 CD⊥AB ,
解 设所求点D的坐标为(x,y), 如图所示,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. (1)若CD是直角梯形的直角腰,则BC⊥CD,AD⊥CD, ∵kBC=0,∴CD的斜率不存在,从而有x=3. 又kAD=kBC, ∴y-x 3=0,即 y=3,此时 AB 与 CD 不平行, 故所求点D的坐标为(3,3).
√B.平行
D.以上都不对
解析 斜率都为0且不重合, 所以平行.
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2.直线l1的倾斜角α1=30°,直线l1⊥l2,则直线l2的斜率为
A.-
3 3
B.
3 3
√C.- 3
D. 3
解析 如图,直线l1的倾斜角α1=30°,直线l1⊥l2, 则l2的倾斜角等于30°+90°=120°, ∴l2 的斜率为 tan 120°=-tan 60°=- 3.
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5.(多选)设平面内四点P(-4,2),Q(6,-4),R(12,6),S(2,12),下面四个
结论正确的是
√A.PQ∥SR
C.PS∥QS
√B.PQ⊥PS √D.PR⊥QS
解析 由斜率公式知, kPQ=-6+4-42=-35,kSR=122--162=-35,kPS=122+-42=53,kQS=122-+64=-4, kPR=162-+24=14, ∴PQ∥SR,PQ⊥PS,PR⊥QS.而kPS≠kQS,
学习目标
1.理解并掌握两条直线平行的条件及两条直线垂直的条件. 2.会运用条件判定两直线是否平行或垂直 3.运用两直线平行和垂直时的斜率关系解决相应的几何问题.
导语
过山车是一项富有刺激性的娱乐项目.实际上,过山车的运动包含了许 多数学和物理学原理.过山车的两条铁轨是相互平行的轨道,它们靠着 一根根巨大的柱形钢筋支撑着,为了使设备安全,柱子之间还有一些 小的钢筋连接,这些钢筋有的互相平行,有的互相垂直,你能感受到 过山车中的平行和垂直吗?两条直线的平行与垂直用什么来刻画呢?
的高所在的直线上,则实数m= 2 . 解析 设直线AD,BC的斜率分别为kAD,kBC,由题意,得AD⊥BC, 则有kAD·kBC=-1, 所以有m1--22·34- -10=-1,解得 m=52.
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课时对点练
基础巩固
1.过点A(2,5)和点B(-4,5)的直线与直线y=3的位置关系是
A.相交 C.重合
例1 判断下列各题中的直线l1与l2是否平行: (1)l1经过点A(-1,-2),B(2,1),l2经过点M(3,4),N(-1,-1); 解 k1=12----21=1,k2=--11--43=54,k1≠k2,l1 与 l2 不平行.
(2)l1的斜率为1,l2经过点A(1,1),B(2,2); 解 k1=1,k2=22--11=1,k1=k2,故 l1∥l2 或 l1 与 l2 重合.
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4.若直线l1的斜率k1=
3 4
,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 C.0或1
B.3
√D.1或3
解析 因为l1⊥l2, 所以k1·k2=-1, 即34×a2+01--3a-2=-1, 解得a=1或a=3.
提示 k1·k2=-1.
知识梳理
对应 l1与l2的斜率都存在,分别 l1与l2中的一条斜率不存在 ,另一
关系 为k1,k2,则l1⊥l2⇔k1·k2 条斜率为零,则l1与l2的位置关系
=-1
是l1⊥l2
图示
注意点: (1)l1⊥l2⇔k1k2=-1成立的条件是两条直线的斜率都存在. (2)当直线l1⊥l2时,有k1k2=-1或其中一条直线垂直于x轴,另一条直线 垂直于y轴;而若k1k2=-1,则一定有l1⊥l2. (3)当两条直线的斜率都存在时,若有两条直线的垂直关系,则可以用一 条直线的斜率表示另一条直线的斜率.
例2 已知△ABC的顶点为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,∴kAC·kAB=-1, 即m2-+51·11+ -15=-1,解得 m=-7; 若∠B为直角,则AB⊥BC,∴kAB·kBC=-1, 即11+ -15·m2--11=-1,解得 m=3; 若∠C为直角,则AC⊥BC,∴kAC·kBC=-1, 即m2-+51·m2--11=-1,解得 m=±2.
∴kAB=kCD,由图可知AB与CD不重合, ∴AB∥CD. 由kAD≠kBC,∴AD与BC不平行. 又 kAB·kAD=13×(-3)=-1, ∴AB⊥AD.故四边形ABCD为直角梯形.
反思感悟 利用两条直线平行或垂直判定图形形状的步骤
跟踪训练3 已知点A(0,3),B(-1,0),C(3,0),求点D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).
不平行,不符合题意; 当 m≠-2,且 m≠-1 时,kAB=m-4--m2=4m-+m2, kMN=m+3-2-1 1=m+2 1. 因为AB∥MN,所以kAB=kMN, 即4m-+m2=m+2 1,解得 m=0 或 m=1.
当m=0或1时,由图形知,两直线不重合.综上,m的值为0或1.
反思感悟 判断两条不重合的直线是否平行的方法
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3.已知两条直线l1,l2的斜率是方程3x2+mx-3=0(m∈R)的两个根,则l1
与l2的位置关系是
A.平行
√B.垂直
C.可能重合
D.无法确定
解析 由方程3x2+mx-3=0,知Δ=m2-4×3×(-3)=m2+36>0恒成立. 故方程有两相异实根, 即l1与l2的斜率k1,k2均存在.设两根为x1,x2, 则k1k2=x1x2=-1, 所以l1⊥l2,故选B.
内容索引
一、两条直线平行的判定 二、两条直线垂直的判定 三、平行与垂直的综合应用随堂演练课时对点练来自一、两条直线平行的判定
问题1 在平面几何中,两条平行直线被第三条直线所截,形成的同位角、 内错角、同旁内角有什么关系? 提示 两直线平行,内错角相等;两直线平行,同位角相等;两直线平 行,同旁内角互补. 问题2 平面中的两条平行直线被x轴所截,形成同位角相等,而倾斜角 是一对同位角,因此可以得出什么结论? 提示 两直线平行,倾斜角相等.
2.(多选)已知直线l1的斜率为a,l1⊥l2,则l2的斜率可以为
1 A.a
√B.-1a
C.a
√D.不存在
解析 当 a≠0 时,由 k1·k2=-1 知,k2=-1a, 当a=0时,l2的斜率不存在.
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3.若直线l1的倾斜角为135°,直线l2经过点P(-2,-1),Q(3,-6),则直
线l1与l2的位置关系是
(2)若AD是直角梯形的直角腰,则AD⊥AB,AD⊥CD, ∵kAD=y-x 3,kCD=x-y 3, ∴yy- -xx 33··x3-=y 3-=1-,1, 解得 x=158,y=95, ∴D 点坐标为158,95. 综上,D 点坐标为(3,3)或158,95.
课堂小结
1.知识清单: (1)两直线平行的判定. (2)两直线垂直的判定. 2.方法归纳:分类讨论、数形结合. 3.常见误区:研究两直线平行、垂直关系时忽略直线斜率为0或斜率不 存在的情况.