两条平行直线间的距离-课件
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A.1 条 B.2 条 C.3 wk.baidu.com D.4 条
解析:由题意可知,所求直线显然不与 y 轴平行, ∴可设直线为 y=kx+b,即 kx-y+b=0. ∴d1=|k-k22++1b|=1,d2=|3k-k21++1b|=2.
两式联立解得bk==03, 或kb==-35,34,
∴所求直线有两条. 答案:B
2.若点(1,a)到直线 x-y+1=0 的距离是322,则实数 a 为( )
A.-1
B.5
C.-1 或 5 D.-3 或 3
解析:由点到直线距离公式:|1-a+1|=3 2
2
2,得
a=-1
或
5.
答案:C
3.在坐标平面内,与点 A(1,2)距离为 1,且与点 B(3,1)距离为 2 的直线共有( )
此时 l1∶12x-5y+5=0,l2∶12x-5y-60=0. 综上所述,所求直线 l1,l2 的方程为 l1∶x=0,l2∶x=5 或 l1∶12x -5y+5=0,l2∶12x-5y-60=0.
考点三 距离公式的综合应用 例 3 两条互相平行的直线分别过点 A(6,2)和 B(-3,-1),并且 各自绕着 A,B 旋转,如果两条平行直线间的距离为 d.求: (1)d 的变化范围; (2)当 d 取最大值时两条直线的方程.
答案:(1)159 (2)3x-y+9=0 或 3x-y-3=0
点评:点到直线的距离的求解方法
(1)求点到直线的距离时,只需把直线方程化为一般式方程,直接 应用点到直线的距离公式求解即可.
(2)对于与坐标轴平行(或重合)的直线 x=a 或 y=b,求点到它们的 距离时,即可以用点到直线的距离公式,也可以直接写成 d=|x0-a| 或 d=|y0-b|.
(2)求垂直于直线 x+3y-5=0,且与点 P(-1,0)的距离是35 10的 直线 l 的方程.
分析:(1)直接利用点到直线的距离公式求解. (2)设出直线 l 的方程,再利用点到直线的距离公式列方程求解. 解析:(1)由点到直线的距离公式可得 d=|4×2+423+×322+5|=159. (2)设与直线 x+3y-5=0 垂直的直线的方程为 3x-y+m=0,则 由点到直线的距离公式知: d=|3×3-2+1--01+2 m|=|m-103|=35 10. 所以|m-3|=6,即 m-3=±6. 得 m=9 或 m=-3, 故所求直线 l 的方程为 3x-y+9=0 或 3x-y-3=0.
变式探究 3 已知点 P(2,-1),求: (1)过点 P 且与原点距离为 2 的直线方程; (2)过点 P 且与原点距离最大的直线方程,并求出最大值.
解析:(1)当斜率不存在时,方程 x=2 适合题意. 当直线的斜率存在时,可设直线方程为 y+1=k(x-2),即 kx-y -2k-1=0. 根据题意|2kk2++11|=2,解得 k=34. ∴直线方程为 3x-4y-10=0. (2)过点 P 且与原点距离最大的直线方程应为过点 P 且与 OP 垂直 的直线,易求得其方程为 2x-y-5=0,且最大距离为 d= 5.
①P(x0,y0)到 x=a 的距离 d=|a-x0|; ②P(x0,y0)到 y=b 的距离 d=|b-y0|.
2.对两平行直线间的距离公式的理解 (1)求两平行线间的距离可以转化为求点到直线的距离,也可以利 用公式.
(2)利用公式求平行线间的距离时,两直线方程必须是一般式,且 x,y 的系数对应相等.
分析:(1)由两平行线间的距离公式写出 d 与斜率之间的函数关系 式,不难求出 d 的范围或利用数形结合求 d 的范围.
(2)求出 d 取最大值时斜率的值,即可求出所求直线方程. 解析:(1)方法一:①当两条直线的斜率不存在时,即两直线分别 为 x=6 和 x=-3,则它们之间的距离为 9. ②当两条直线的斜率存在时,设这两条直线方程为 l1∶y-2=k(x -6),l2∶y+1=k(x+3), 即 l1∶kx-y-6k+2=0,l2∶kx-y+3k-1=0, ∴d=|3k-1k+2+6k1-2|=3|3kk2-+11|, 即(81-d2)k2-54k+9-d2=0. ∵k∈R,且 d≠9,d>0, ∴Δ=(-54)2-4(81-d2)(9-d2)≥0, 即 0<d≤3 10且 d≠9. 综合①②可知,所求 d 的变化范围为(0,3 10].
(2)若点(-2,2)到直线 3x+4y+c=0 的距离为 3,求 c 的值.
解析:(1)点 P 到直线 l 的距离 d=|3×2+324+×442-7|=155=3. (2)由点(-2,2)到直线 3x+4y+c=0 的距离为 3,可得 d= |3×-232++44×2 2+c|=|2+5 c|=3, 解得 c=13,或 c=-17. 答案:(1)3 (2)13 或-17
式得到关于参数的方程,求解即可.
解析:由直线 l1,l2 的方程知 l1∥l2.又由题意知,直线 l 与 l1,l2 均平行(否则 d1=0 或 d2=0,不符合题意).
设直线 l∶3x-2y+m=0(m≠-1 且 m≠-13)由两平行线间的距 离公式,得 d1=|m+131|,d2=|m+1313|,又 d1∶d2=2∶1,所以|m+1| =2|m+13|,
y 的系数对应相等.
变式探究 2 直线 l1 过点 A(0,1),l2 过点 B(5,0),如果 l1∥l2,且 l1 与 l2 的距离为 5,求直线 l1 与 l2 的方程.
解析:当 l1,l2 的斜率不存在,即 l1∶x=0,l2∶x=5 时,满足条 件.
当 l1,l2 的斜率存在时,设 l1∶y=kx+1,即 kx-y+1=0,l2∶y = k(x - 5) , 即 kx - y - 5k = 0. 由 两 条 平 行 直 线 间 的 距 离 公 式 得 |1k-2+--5k1|2=5,解得 k=152.
方法二:如图所示,显然有 0<d≤|AB|. 而|AB|= 6+32+2+12=3 10. 故所求的 d 的变化范围为(0,3 10]. (2)由图可知,当 d 取最大值时, 两直线垂直于 AB. 而 kAB=26- -- -13=13, ∴所求直线的斜率为-3. 故所求的直线方程分别为 y-2=-3(x-6), y+1=-3(x+3), 即 3x+y-20=0 和 3x+y+10=0.
目标导航 1.掌握点到直线的距离公式.(重点) 2.能用公式求点到直线的距离.(难点) 3.会求两条平行直线间的距离.(重点、易错点)
1 新知识·预习探究 知识点一点到直线的距离 点 P0(x0,y0)到直线 l:Ax+By+C=0 的距离 d=|Ax0+A2B+y0B+2 C|.
【练习 1】 (1)点 P(2,4)到直线 l:3x+4y-7=0 的距离是 __________.
点评:(1)此题由两平行线间距离公式建立了关于 d,k 的方程, 根据判别式 Δ 得不等式,从而得最值,并由最值成立的条件得 k 值.
(2)本题也可从问题的几何背景考虑,易知分别过 A,B 的一切平 行线间的距离均不超过 A,B 两点间的距离|AB|,当且仅当两平行线与 AB 垂直时,两平行线间距离等于|AB|,所在 dmax= 6+32+2+12= 3 10,此时 k·26+ +13=-1,即 k=-3,可见如借助几何直观背景发挥 形象思维优势,常可得到简洁、优美的解法.
(3)当两直线都与 x 轴(或 y 轴)垂直时,可利用数形结合来解决. ①两直线都与 x 轴垂直时,l1∶x=x1,l2∶x=x2,则 d=|x2-x1|; ②两直线都与 y 轴垂直时,l1∶y=y1,l2∶y=y2,则 d=|y2-y1|.
3 新课堂·互动探究 考点一点到直线的距离 例 1 (1)在平面直角坐标系 xOy 中,点 P(2,2)到直线 4x+3y+5=0 的距离为__________.
解得 m=-25 或 m=-9. 故所求直线 l 的方程为 3x-2y-25=0 或 3x-2y-9=0.
点评:求两平行直线间的距离有两种思路 (1)利用“化归”法将两条平行线的距离转化为求一条直线上任 意一点到另一条直线的距离.
(2)直接利用两平行线间的距离公式,当直线 l1∶y=kx+b1,l2∶ y=kx+b2,且 b1≠b2 时,d=|b1k-2+b21|;当直线 l1∶Ax+By+C1=0,l2∶ Ax+By+C2=0 且 C1≠C2 时,d=|CA1-2+CB2|2 但必须注意两直线方程中 x,
解析:因为两直线平行,所以 m=2.
方法一:在直线 3x+y-3=0 上取点(0,3),代入点到直线的距离
公式,得 d=|6×0+622+×232-1|=
10 4.
方法二:将 6x+2y-1=0 化为 3x+y-12=0,由两条平行线间的
距离公式得 d=|-332++1122|= 410.
答案:
10 4
4 新思维·随堂自测 1.已知点 P(a,b)是第二象限的点,那么它到直线 x-y=0 的距离 是( )
A. 22(a-b)
B.b-a
C. 22(b-a)
D. a2+b2
解析:∵点 P(a,b)是第二象限的点,∴a<0,b>0. ∴a-b<0. 点 P 到直线 x-y=0 的距离 d=|a-2b|= 22(b-a). 答案:C
(3)若已知点到直线的距离求参数时,只需根据点到直线的距离公 式列方程求解参数即可.
变式探究 1 已知直线 l 过点 P(0,2),且点 A(1,1),B(-3,1)到直 线 l 的距离相等,求直线 l 的方程.
解析:由于点 A(1,1)与 B(-3,1)到 y 轴的距离不相等,所以直线 l 的斜率存在,设为 k.又直线 l 过点 P(0,2),则直线 l 的方程为 y=kx+2, 即 kx-y+2=0.由点 A(1,1),B(-3,1)到直线 l 的距离相等得:|k-k21++12| =|k×-k32+-11+2|,解得 k=0 或 k=1,
4.若直线 m 被两平行线 l1:x-y+1=0 与 l2:x-y+3=0 所截 得的线段的长为 2 2,则 m 的倾斜角可以是
①15° ②30° ③45° ④60° ⑤75° 其中正确答案的序号是________(写出所有正确答案的序号).
解析:设直线 m 与 l1、l2 分别交于 A、B 两点, 过 A 作 AC⊥l2 于 C,则|AC|=|3-21|= 2, 又|AB|=2 2,∴∠ABC=30°. 又直线 l1 的倾斜角为 45°. ∴直线 m 的倾斜角为 45°+30°=75°或 45°-30°=15°. 答案:①⑤
故直线 l 的方程是 y=2 或 x-y+2=0.
考点二 两条平行线间的距离
例 2 已知直线 l1∶3x-2y-1=0 和 l2∶3x-2y-13=0,直线 l 与 l1, l2 的距离分别是 d1,d2,若 d1∶d2=2∶1,求直线 l 的方程.
分析:根据直线平行设出直线方程后,由两平行直线间的距离公
2 新视点·名师博客 1.应用点到直线的距离公式应注意的问题 (1)直线方程应为一般式,若给出其他形式,应先化成一般式再用 公式.例如求 P(x0,y0)到直线 y=kx+b 的距离,应先把直线方程化为 kx-y+b=0,得 d=|kx0-k2y+0+1 b|. (2)点 P 在直线 l 上时,点到直线的距离为零,公式仍然适用,故 应用公式时不必判定点 P 与直线 l 的位置关系. (3)直线方程 Ax+By+C=0 中 A=0 或 B=0 时,公式也成立,也 可以用下列方法求点到直线的距离.
5.在 x 轴上求一点 P,使它到直线 2x-y+1=0 和直线 x+3y+2 =0 的距离相等.
解析:由题意设 P(a,0),则有 2|22+a+-1|12= |a1+2+23| 2,
知识点二两条平行线间的距离 1.定义:夹在两条平行直线间 公垂线段 的长叫做这两条平行直 线间的距离. 2.求法:转化为求 点到直线 的距离,即在其中任意一条直线上 任取一点,这点到另一条直线的距离就是这两条平行直线间的距离.
【练习 2】 两直线 3x+y-3=0 和 6x+my-1=0 平行,则它们 之间的距离为__________.
解析:由题意可知,所求直线显然不与 y 轴平行, ∴可设直线为 y=kx+b,即 kx-y+b=0. ∴d1=|k-k22++1b|=1,d2=|3k-k21++1b|=2.
两式联立解得bk==03, 或kb==-35,34,
∴所求直线有两条. 答案:B
2.若点(1,a)到直线 x-y+1=0 的距离是322,则实数 a 为( )
A.-1
B.5
C.-1 或 5 D.-3 或 3
解析:由点到直线距离公式:|1-a+1|=3 2
2
2,得
a=-1
或
5.
答案:C
3.在坐标平面内,与点 A(1,2)距离为 1,且与点 B(3,1)距离为 2 的直线共有( )
此时 l1∶12x-5y+5=0,l2∶12x-5y-60=0. 综上所述,所求直线 l1,l2 的方程为 l1∶x=0,l2∶x=5 或 l1∶12x -5y+5=0,l2∶12x-5y-60=0.
考点三 距离公式的综合应用 例 3 两条互相平行的直线分别过点 A(6,2)和 B(-3,-1),并且 各自绕着 A,B 旋转,如果两条平行直线间的距离为 d.求: (1)d 的变化范围; (2)当 d 取最大值时两条直线的方程.
答案:(1)159 (2)3x-y+9=0 或 3x-y-3=0
点评:点到直线的距离的求解方法
(1)求点到直线的距离时,只需把直线方程化为一般式方程,直接 应用点到直线的距离公式求解即可.
(2)对于与坐标轴平行(或重合)的直线 x=a 或 y=b,求点到它们的 距离时,即可以用点到直线的距离公式,也可以直接写成 d=|x0-a| 或 d=|y0-b|.
(2)求垂直于直线 x+3y-5=0,且与点 P(-1,0)的距离是35 10的 直线 l 的方程.
分析:(1)直接利用点到直线的距离公式求解. (2)设出直线 l 的方程,再利用点到直线的距离公式列方程求解. 解析:(1)由点到直线的距离公式可得 d=|4×2+423+×322+5|=159. (2)设与直线 x+3y-5=0 垂直的直线的方程为 3x-y+m=0,则 由点到直线的距离公式知: d=|3×3-2+1--01+2 m|=|m-103|=35 10. 所以|m-3|=6,即 m-3=±6. 得 m=9 或 m=-3, 故所求直线 l 的方程为 3x-y+9=0 或 3x-y-3=0.
变式探究 3 已知点 P(2,-1),求: (1)过点 P 且与原点距离为 2 的直线方程; (2)过点 P 且与原点距离最大的直线方程,并求出最大值.
解析:(1)当斜率不存在时,方程 x=2 适合题意. 当直线的斜率存在时,可设直线方程为 y+1=k(x-2),即 kx-y -2k-1=0. 根据题意|2kk2++11|=2,解得 k=34. ∴直线方程为 3x-4y-10=0. (2)过点 P 且与原点距离最大的直线方程应为过点 P 且与 OP 垂直 的直线,易求得其方程为 2x-y-5=0,且最大距离为 d= 5.
①P(x0,y0)到 x=a 的距离 d=|a-x0|; ②P(x0,y0)到 y=b 的距离 d=|b-y0|.
2.对两平行直线间的距离公式的理解 (1)求两平行线间的距离可以转化为求点到直线的距离,也可以利 用公式.
(2)利用公式求平行线间的距离时,两直线方程必须是一般式,且 x,y 的系数对应相等.
分析:(1)由两平行线间的距离公式写出 d 与斜率之间的函数关系 式,不难求出 d 的范围或利用数形结合求 d 的范围.
(2)求出 d 取最大值时斜率的值,即可求出所求直线方程. 解析:(1)方法一:①当两条直线的斜率不存在时,即两直线分别 为 x=6 和 x=-3,则它们之间的距离为 9. ②当两条直线的斜率存在时,设这两条直线方程为 l1∶y-2=k(x -6),l2∶y+1=k(x+3), 即 l1∶kx-y-6k+2=0,l2∶kx-y+3k-1=0, ∴d=|3k-1k+2+6k1-2|=3|3kk2-+11|, 即(81-d2)k2-54k+9-d2=0. ∵k∈R,且 d≠9,d>0, ∴Δ=(-54)2-4(81-d2)(9-d2)≥0, 即 0<d≤3 10且 d≠9. 综合①②可知,所求 d 的变化范围为(0,3 10].
(2)若点(-2,2)到直线 3x+4y+c=0 的距离为 3,求 c 的值.
解析:(1)点 P 到直线 l 的距离 d=|3×2+324+×442-7|=155=3. (2)由点(-2,2)到直线 3x+4y+c=0 的距离为 3,可得 d= |3×-232++44×2 2+c|=|2+5 c|=3, 解得 c=13,或 c=-17. 答案:(1)3 (2)13 或-17
式得到关于参数的方程,求解即可.
解析:由直线 l1,l2 的方程知 l1∥l2.又由题意知,直线 l 与 l1,l2 均平行(否则 d1=0 或 d2=0,不符合题意).
设直线 l∶3x-2y+m=0(m≠-1 且 m≠-13)由两平行线间的距 离公式,得 d1=|m+131|,d2=|m+1313|,又 d1∶d2=2∶1,所以|m+1| =2|m+13|,
y 的系数对应相等.
变式探究 2 直线 l1 过点 A(0,1),l2 过点 B(5,0),如果 l1∥l2,且 l1 与 l2 的距离为 5,求直线 l1 与 l2 的方程.
解析:当 l1,l2 的斜率不存在,即 l1∶x=0,l2∶x=5 时,满足条 件.
当 l1,l2 的斜率存在时,设 l1∶y=kx+1,即 kx-y+1=0,l2∶y = k(x - 5) , 即 kx - y - 5k = 0. 由 两 条 平 行 直 线 间 的 距 离 公 式 得 |1k-2+--5k1|2=5,解得 k=152.
方法二:如图所示,显然有 0<d≤|AB|. 而|AB|= 6+32+2+12=3 10. 故所求的 d 的变化范围为(0,3 10]. (2)由图可知,当 d 取最大值时, 两直线垂直于 AB. 而 kAB=26- -- -13=13, ∴所求直线的斜率为-3. 故所求的直线方程分别为 y-2=-3(x-6), y+1=-3(x+3), 即 3x+y-20=0 和 3x+y+10=0.
目标导航 1.掌握点到直线的距离公式.(重点) 2.能用公式求点到直线的距离.(难点) 3.会求两条平行直线间的距离.(重点、易错点)
1 新知识·预习探究 知识点一点到直线的距离 点 P0(x0,y0)到直线 l:Ax+By+C=0 的距离 d=|Ax0+A2B+y0B+2 C|.
【练习 1】 (1)点 P(2,4)到直线 l:3x+4y-7=0 的距离是 __________.
点评:(1)此题由两平行线间距离公式建立了关于 d,k 的方程, 根据判别式 Δ 得不等式,从而得最值,并由最值成立的条件得 k 值.
(2)本题也可从问题的几何背景考虑,易知分别过 A,B 的一切平 行线间的距离均不超过 A,B 两点间的距离|AB|,当且仅当两平行线与 AB 垂直时,两平行线间距离等于|AB|,所在 dmax= 6+32+2+12= 3 10,此时 k·26+ +13=-1,即 k=-3,可见如借助几何直观背景发挥 形象思维优势,常可得到简洁、优美的解法.
(3)当两直线都与 x 轴(或 y 轴)垂直时,可利用数形结合来解决. ①两直线都与 x 轴垂直时,l1∶x=x1,l2∶x=x2,则 d=|x2-x1|; ②两直线都与 y 轴垂直时,l1∶y=y1,l2∶y=y2,则 d=|y2-y1|.
3 新课堂·互动探究 考点一点到直线的距离 例 1 (1)在平面直角坐标系 xOy 中,点 P(2,2)到直线 4x+3y+5=0 的距离为__________.
解得 m=-25 或 m=-9. 故所求直线 l 的方程为 3x-2y-25=0 或 3x-2y-9=0.
点评:求两平行直线间的距离有两种思路 (1)利用“化归”法将两条平行线的距离转化为求一条直线上任 意一点到另一条直线的距离.
(2)直接利用两平行线间的距离公式,当直线 l1∶y=kx+b1,l2∶ y=kx+b2,且 b1≠b2 时,d=|b1k-2+b21|;当直线 l1∶Ax+By+C1=0,l2∶ Ax+By+C2=0 且 C1≠C2 时,d=|CA1-2+CB2|2 但必须注意两直线方程中 x,
解析:因为两直线平行,所以 m=2.
方法一:在直线 3x+y-3=0 上取点(0,3),代入点到直线的距离
公式,得 d=|6×0+622+×232-1|=
10 4.
方法二:将 6x+2y-1=0 化为 3x+y-12=0,由两条平行线间的
距离公式得 d=|-332++1122|= 410.
答案:
10 4
4 新思维·随堂自测 1.已知点 P(a,b)是第二象限的点,那么它到直线 x-y=0 的距离 是( )
A. 22(a-b)
B.b-a
C. 22(b-a)
D. a2+b2
解析:∵点 P(a,b)是第二象限的点,∴a<0,b>0. ∴a-b<0. 点 P 到直线 x-y=0 的距离 d=|a-2b|= 22(b-a). 答案:C
(3)若已知点到直线的距离求参数时,只需根据点到直线的距离公 式列方程求解参数即可.
变式探究 1 已知直线 l 过点 P(0,2),且点 A(1,1),B(-3,1)到直 线 l 的距离相等,求直线 l 的方程.
解析:由于点 A(1,1)与 B(-3,1)到 y 轴的距离不相等,所以直线 l 的斜率存在,设为 k.又直线 l 过点 P(0,2),则直线 l 的方程为 y=kx+2, 即 kx-y+2=0.由点 A(1,1),B(-3,1)到直线 l 的距离相等得:|k-k21++12| =|k×-k32+-11+2|,解得 k=0 或 k=1,
4.若直线 m 被两平行线 l1:x-y+1=0 与 l2:x-y+3=0 所截 得的线段的长为 2 2,则 m 的倾斜角可以是
①15° ②30° ③45° ④60° ⑤75° 其中正确答案的序号是________(写出所有正确答案的序号).
解析:设直线 m 与 l1、l2 分别交于 A、B 两点, 过 A 作 AC⊥l2 于 C,则|AC|=|3-21|= 2, 又|AB|=2 2,∴∠ABC=30°. 又直线 l1 的倾斜角为 45°. ∴直线 m 的倾斜角为 45°+30°=75°或 45°-30°=15°. 答案:①⑤
故直线 l 的方程是 y=2 或 x-y+2=0.
考点二 两条平行线间的距离
例 2 已知直线 l1∶3x-2y-1=0 和 l2∶3x-2y-13=0,直线 l 与 l1, l2 的距离分别是 d1,d2,若 d1∶d2=2∶1,求直线 l 的方程.
分析:根据直线平行设出直线方程后,由两平行直线间的距离公
2 新视点·名师博客 1.应用点到直线的距离公式应注意的问题 (1)直线方程应为一般式,若给出其他形式,应先化成一般式再用 公式.例如求 P(x0,y0)到直线 y=kx+b 的距离,应先把直线方程化为 kx-y+b=0,得 d=|kx0-k2y+0+1 b|. (2)点 P 在直线 l 上时,点到直线的距离为零,公式仍然适用,故 应用公式时不必判定点 P 与直线 l 的位置关系. (3)直线方程 Ax+By+C=0 中 A=0 或 B=0 时,公式也成立,也 可以用下列方法求点到直线的距离.
5.在 x 轴上求一点 P,使它到直线 2x-y+1=0 和直线 x+3y+2 =0 的距离相等.
解析:由题意设 P(a,0),则有 2|22+a+-1|12= |a1+2+23| 2,
知识点二两条平行线间的距离 1.定义:夹在两条平行直线间 公垂线段 的长叫做这两条平行直 线间的距离. 2.求法:转化为求 点到直线 的距离,即在其中任意一条直线上 任取一点,这点到另一条直线的距离就是这两条平行直线间的距离.
【练习 2】 两直线 3x+y-3=0 和 6x+my-1=0 平行,则它们 之间的距离为__________.