16.3

两条直线的位置关系

利用斜率或一般式系数判断平行、垂直与相交。

约 12 分钟直线与圆
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01 · 出发点

方向和交点决定两直线关系

平面内两条直线可能相交、平行或重合;相交时还可能互相垂直。坐标方程把这些几何关系转化为斜率或系数关系。

斜率法直观但不能直接覆盖竖直线,一般式系数判定则更统一。判断平行时还要区分没有公共点的平行线与公共点无穷多的重合线。

02 · 概念

平行、垂直与重合的代数条件

斜率都存在时,k1=k2k_1=k_2 表示平行或重合,k1k2=−1k_1k_2=-1 表示垂直。一般式 Aix+Biy+Ci=0A_ix+B_iy+C_i=0 中,A1B2−A2B1=0A_1B_2-A_2B_1=0 表示方向平行。

一般式直线垂直的条件为 A1A2+B1B2=0A_1A_2+B_1B_2=0。若方向系数成比例,还需比较常数项:三个系数整体成比例则重合,否则平行。

03 · 方法

联立方程判定位置关系

  1. 01

    先观察是否有竖直线;斜率均存在时可用斜率,否则转用一般式系数。

  2. 02

    判断方向:比较斜率、计算斜率乘积,或计算两个系数判定式。

  3. 03

    若方向平行,继续检查是否重合;若相交,联立方程可求交点并验证。

04 · 例题

把方法落到具体问题

例 1判断垂直并求交点

判断 l1:2x−y+3=0l_1:2x-y+3=0 与 l2:x+2y−4=0l_2:x+2y-4=0 的关系,并求交点。

解

  1. 1

    两直线一般式系数分别为 (2,−1)(2,-1) 与 (1,2)(1,2),内积 2×1+(−1)×2=02\times1+(-1)\times2=0,所以两直线垂直。

  2. 2

    由 l1l_1 得 y=2x+3y=2x+3,代入 l2l_2:x+2(2x+3)−4=0x+2(2x+3)-4=0,即 5x+2=05x+2=0。

  3. 3

    解得 x=−25x=-\dfrac25,y=2(−25)+3=115y=2(-\dfrac25)+3=\dfrac{11}5;代回 l2l_2 得 −25+225−4=0-\dfrac25+\dfrac{22}5-4=0。

05 · 辨析

容易忽略的条件与边界

回看

本节小结

  • 斜率法适合非竖直直线,一般式系数法覆盖所有方向。
  • 方向相同后还需用常数项区分平行与重合。
  • 一般式法向量内积为零等价于两直线垂直。