人教A版高中数学必修2第三章 直线与方程3.3 直线的交点坐标与距离公式导学案.doc

直线的交点坐标与距离公式直线的交点坐标与距离公式 学习目标学习目标 1 掌握解方程组的方法 求两条相交直线的交点坐标 2 掌握两点间距离公式 点到直线距离公式 会求两条平行直线间的距离 要点梳理要点梳理 高清课堂 两直线的交点与点到直线的距离高清课堂 两直线的交点与点到直线的距离 381525 知识要点知识要点 1 要点一 直线的交点要点一 直线的交点 求两直线与的交点坐标 只需求 111111 0 0 A xB yCA BC 222222 0 0 A xB yCA B C 两直线方程联立所得方程组的解即可 若有 则方程组有无穷多个 111 222 0 0 A xB yC A xB yC 111 222 ABC ABC 解 此时两直线重合 若有 则方程组无解 此时两直线平行 若有 则方程 111 222 ABC ABC 11 22 AB AB 组有唯一解 此时两直线相交 此解即两直线交点的坐标 要点诠释 要点诠释 求两直线的交点坐标实际上就是解方程组 看方程组解的个数 要点二 要点二 过两条直线交点的直线系方程过两条直线交点的直线系方程 一般地 具有某种共同属性的一类直线的集合称为直线系 它的方程叫做直线系方程 直线系方程中 除含有以外 还有根据具体条件取不同值的变量 称为参变量 简称参数 由于参数取法不同 从 x y 而得到不同的直线系 过两直线的交点的直线系方程 经过两直线 交点的直 1111 0lAxB yC 2222 0lA xB yC 线方程为 其中是待定系数 在这个方程中 无论取什么实 111222 0AxB yCA xB yC 数 都得不到 因此它不能表示直线 222 0A xB yC 2 l 要点三 两点间的距离公式要点三 两点间的距离公式 两点间的距离公式为 111222 P xyP xy 22 122121 PPxxyy 要点诠释 要点诠释 此公式可以用来求解平面上任意两点之间的距离 它是所有求距离问题的基础 点到直线的距离和两 平行直线之间的距离均可转化为两点之间的距离来解决 另外在下一章圆的标准方程的推导 直线与圆 圆与圆的位置关系的判断等内容中都有广泛应用 需熟练掌握 要点四 点到直线的距离公式要点四 点到直线的距离公式 点到直线的距离为 00 P xy 0AxByC 00 22 AxByC d AB 要点诠释 要点诠释 1 点到直线的距离为直线上所有的点到已知点的距离中最小距离 00 P xy 0AxByC P 2 使用点到直线的距离公式的前提条件是 把直线方程先化为一般式方程 3 此公式常用于求三角形的高 两平行线间的距离及下一章中直线与圆的位置关系的判断等 要点五 要点五 两平行线间的距离两平行线间的距离 本类问题常见的有两种解法 转化为点到直线的距离问题 在任一条直线上任取一点 此点到另一 条直线的距离即为两直线之间的距离 距离公式 直线与直线的 1 0AxByC 2 0AxByC 距离为 21 22 CC d AB 要点诠释 要点诠释 1 两条平行线间的距离 可以看作在其中一条直线上任取一点 这个点到另一条直线的距离 此点 一般可以取直线上的特殊点 也可以看作是两条直线上各取一点 这两点间的最短距离 2 利用两条平行直线间的距离公式时 一定先将两直线方程化为一般形式 且两条 22 21 BA CC d 直线中 x y 的系数分别是相同的 才能使用此公式 典型例题典型例题 类型一 判断两直线的位置关系类型一 判断两直线的位置关系 例 1 判断下列各组直线的位置关系 如果相交 求出相应的交点坐标 1 2 3 5420 220 xy xy 2630 11 32 xy yx 260 11 32 xy yx 答案 1 2 重合 3 平行 10 14 33 解析 1 解方程组得该方程组有唯一解 所以两直线相交 且交点 5420 220 xy xy 10 3 14 3 x y 坐标为 10 14 33 2 解方程组 2630 11 32 xy yx 6 得 2x 6y 3 0 因此 和 可以化成同一个方程 即方程组有无数组解 所以两直线重合 3 解方程组 260 11 32 xy yx 6 得 3 0 矛盾 方程组无解 所以两直线无公共点 所以两直线平行 总结升华 判断两直线的位置关系 关键是看两直线的方程组成的方程组的解的情况 举一反三 举一反三 变式 1 判断下列各对直线的位置关系 若相交 求出交点坐标 1 1 2x y 3 0 2 x 2y 1 0 ll 2 1 x y 2 0 2 2x 2y 3 0 ll 3 1 x y 1 0 2 2x 2y 2 0 ll 答案 1 直线 1与2相交 交点坐标为 1 1 ll 2 直线 1与2无公共点 即1 2 llll 3 两直线重合 类型二 过两条直线交点的直线系方程类型二 过两条直线交点的直线系方程 例 2 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 平行的直线方程 答案 15x 5y 16 0 解析 可先求出交点坐标 再根据点斜式求出所要求的直线方程 也可利用直线系 平行系或 过定点系 求直线方程 解法一 设所求的直线为 由方程组得 直线 和直线 3x y 1 0 平l 2330 20 xy xy 3 5 7 5 x y l 行 直线 的斜率 k 3 l 根据点斜式有 73 3 55 yx 即所求直线方程为 15x 5y 16 0 解法二 直线 过两直线 2x 3y 3 0 和 x y 2 0 的交点 l 设直线 的方程为 2x 3y 3 x y 2 0 l 即 2 x 3 y 2 3 0 直线 与直线 3x y 1 0 平行 l 解得 2323 311 11 2 从而所求直线方程为 15x 5y 16 0 总结升华 直线系是直线和方程的理论发展 是数学符号语言中一种有用的工具 是一种很有用 的解题技巧 应注意掌握和应用 举一反三 举一反三 变式 1 求证 无论 m 取什么实数 直线 2m 1 x m 3 y m 11 0 都经过一个定点 并求出 这个定点的坐标 证法一 对于方程 2m 1 x m 3 y m 11 0 令 m 0 得 x 3y 11 0 令 m 1 得 x 4y 10 0 解方程组 得两直线的交点为 2 3 3110 4100 xy xy 将点 2 3 代入已知直线方程左边 得 2m 1 2 m 3 3 m 11 4m 2 3m 9 m 11 0 这表明不论 m 取什么实数 所给直线均经过定点 2 3 证法二 将已知方程以 m 为未知数 整理为 2x y 1 m x 3y 11 0 由于 m 取值的任意性 有 解得 210 3110 xy xy 2 3 x y 所以所给的直线不论 m 取什么实数 都经过一个定点 2 3 类型三 对称问题类型三 对称问题 例 3 2016 秋 北京期中 求点 A 3 2 关于直线 l 2x y 1 0 的对称点 A 的坐标 思路点拨 设点 A 的坐标为 m n 求得 A A 的中点 B 的坐标并代入直线 l 的方程得到 再由线段 A A 和直线 l 垂直 斜率之积等于 1 得到 解 求得 m n 的值 即得点 A 的坐标 答案 13 4 55 解析 设点 A 3 2 关于直线 l 2x y 1 0 的对称点 A 的坐标为 m n 则线段 A A 的中点 32 22 mn B 由题意得 B 在直线 l 2x y 1 0 上 故 32 210 22 mn 再由线段 A A 和直线 l 垂直 斜率之积等于 1 得 22 1 31 n m 解 所成的方程组可得 134 55 mn 故点 A 的坐标为 13 4 55 总结升华 本题考查求一个点关于直线的对称点的坐标的方法 注意利用垂直及中点在轴上两个 条件 例 4 求直线 x y 2 0 关于直线 3x y 3 0 对称的直线方程 l 答案 7x y 22 0 解析 解法一 由 得交点 20 330 xy xy 59 22 P 取直线 x y 2 0 上一点 A 0 2 设点 A 关于直线 3x y 3 0 的对称点为 A x0 y0 l 则根据 且线段 AA 的中点在直线 3x y 3 0 上 有 1 AAl kk l 解得 0 0 00 2 31 0 2 320 22 y x xy 0 0 3 1 x y 故所求直线过点与 3 1 59 22 所求直线方程为 95 7 22 xx 即 7x y 22 0 解法二 设 P x y 为所求直线上任意一点 P 关于直线 3x y 3 0 的对称点l P x y 根据 PP 且线段 PP 的中点在直线 上 可得ll 解得 31 330 22 yy xx xxyy 8618 10 686 10 xy x xy y 又 P x y 在直线 x y 2 0 上 即 7x y 22 0 8618686 20 1010 xyxy 故所求直线方程为 7x y 22 0 总结升华 轴对称问题一般利用这两种方法求解 其中解法二是求轨迹方程的常用方法 称为 代入法 举一反三 举一反三 变式 1 1 求点 P x0 y0 关于直线 x y C 0 的对称点坐标 2 求直线 1 Ax By C 0 关于直线2 x y 3 0 的对称直线3的方程 lll 答案 1 y0 C x0 C 2 Bx Ay 3A 3B C 0 高清课堂 两直线的交点与点到直线的距离高清课堂 两直线的交点与点到直线的距离 381525 要点 二 中的例要点 二 中的例 1 变式 2 过点 M 2 1 且与点 A 1 2 B 3 0 的距离相等 求直线 的方程 ll 答案 1y 20 xy 解析 法一 直线 过 AB 的中点 1 1 所以 的方程为 ll1y 直线 则设 的方程为 lABl1 2 yk x 则 所以 的方程为 1 2 k l20 xy 法二 由题意知直线 的斜率存在 设 的方程为 ll1 2 yk x 则 A B 两点到直线 的距离l 22 1 51 11 kk kk 解得 1 0 2 kk 所以 的方程为 和l1y 20 xy 类型四 两点间的距离类型四 两点间的距离 例 5 已知点 A 1 2 B 3 4 C 5 0 求证 ABC 是等腰三角形 解析 先分别求出三边之长 再比较三边的长短 最后下结论 22 42 3 1 8AB 22 02 5 1 20AC 22 53 04 20BC AC BC 又 A B C 三点不共线 ABC 是等腰三角形 总结升华 利用两点间距离公式即可求出两点间的线段的长度 进而可解决相关问题 在运用两 点间距离公式时只需将两点坐标代入公式即可 举一反三 举一反三 变式 1 以点 A 3 0 B 3 2 C 1 2 为顶点的三角形是 A 等腰三角形 B 等边三角形 C 直角三角形 D 以上都不是 答案 C 解析 22 33 2364402 10 AB 22 1 3 22 16 16324 2 BC 22 1 3 282 2 AC 222 ACBCAB ABC 为直角三角形 故选 C 例 6 已知直线 过点 P 3 1 且被两平行直线l 1 x y 1 0 2 x y 6 0 截得的线段长为 5 求直线 的方程 lll 答案 y 1 或 x 3 解析 设直线 与直线 1 2分别交于点 A x1 y1 B x2 y2 则 两方lll 11 22 10 60 xy xy 程相减 得 x1 x2 y1 y2 5 由已知及两点间距离公式 得 x1 x2 2 y1 y2 2 25 由 解得或 又点 A x1 y1 B x2 y2 在直线 上 因此直线 的 12 12 5 0 xx yy 12 12 0 5 xx yy ll 斜率为 0 或不存在 又直线 过点 P 3 1 所以直线 的方程为 y 1 或 x 3 ll 总结升华 从交点坐标入手 采用 设而不求 整体代入 或 整体消元 的思想方法优化了 解题过程 这种解题思想方法在解析几何中经常用到 是需要掌握的技能 另外 灵活运 用图形中的几何性质 如对称 线段中垂线的性质等 同样是很重要的 举一反三 举一反三 变式 1 如图 直线 上有两点 A B A 点和 B 点的横坐标分别为 x1 x2 直线l 方程为 y kx b 求 A B 两点的距离 l 答案 222 2121 1 1 ABkxxkxx 类型五 点到直线的距离类型五 点到直线的距离 例 7 在 ABC 中 A 3 3 B 2 2 C 7 1 求 A 的平分线 AD 所在直线的方 程 答案 yx 解析 设 M x y 为 A 的平分线 AD 上的任意一点 由已知可求得 AC 边所在直线的方程 为 x 5y 12 0 AB 所在直线的方程为 5x y 12 0 由角平分线的性质得 512 512 2626 xyxy x 5y 12 5x y 12 或 x 5y 12 y 5x 12 即 y x 6 或 y x 但结合图形 如图 可知 kAC kAD kAB 即 1 5 5 AD k y x 6 不合题意 故舍去 故所求 A 的平分线 AD 所在直线的方程为 y x 总结升华 本例利用角的平分线上任意一点到角的两边的距离相等这一性质 创 设了运用点到直线的距离公式的条件 从而得到角的平分线上任意一点的坐标 x y 所满足的方程 化简即得到所求的直线方程 由此可见 灵活运用点到直线的距离公式的关键在于创设出点到直线的距 离这一条件 举一反三 举一反三 变式 1 求点 P0 1 2 到下列直线的距离 1 2x y 10 0 2 x y 2 3 y 1 0 答案 1 2 3 12 5 2 2 解析 1 根据点到直线的距离公式得 22