平行与垂直直线练习题
1. 平行直线的判断与方程
(1) 判断直线对是否平行:
a. \( y = 5x - 2 \) 与 \( 15x - 3y + 9 = 0 \);
b. \( 7x + 14y - 1 = 0 \) 与 \( y = \dfrac{1}{2}x + 9 \)。
解答:
a. 化第二条直线为斜截式:\( 15x - 3y + 9 = 0 \) → \( -3y = -15x - 9 \) → \( y = 5x + 3 \),斜率 \( m = 5 \)。
第一条直线斜率 \( m = 5 \),故平行。
b. 化第一条直线为斜截式:\( 7x + 14y - 1 = 0 \) → \( 14y = -7x + 1 \) → \( y = -\dfrac{1}{2}x + \dfrac{1}{14} \),斜率 \( m = -\dfrac{1}{2} \)。
第二条直线斜率 \( m = \dfrac{1}{2} \),故不平行。
(2) 求与 \( 4x - 3y - 8 = 0 \) 平行且过 \( (2, 5) \) 的直线(一般式 \( ax + by + c = 0 \))。
解答:
化已知直线为斜截式:\( 4x - 3y - 8 = 0 \) → \( -3y = -4x + 8 \) → \( y = \dfrac{4}{3}x - \dfrac{8}{3} \),斜率 \( m = \dfrac{4}{3} \)。
平行直线斜率也为 \( \dfrac{4}{3} \),过 \( (2, 5) \),用点斜式:\( y - 5 = \dfrac{4}{3}(x - 2) \)。
整理:\( y - 5 = \dfrac{4}{3}x - \dfrac{8}{3} \) → \( -\dfrac{4}{3}x + y - 5 + \dfrac{8}{3} = 0 \) → \( -\dfrac{4}{3}x + y - \dfrac{7}{3} = 0 \)。
乘以3:\( -4x + 3y - 7 = 0 \)。
2. 垂直直线的判断与方程
(1) 判断 \( y = \dfrac{1}{2}x \) 与 \( 2x - y + 4 = 0 \) 是否垂直;
解答:
第一条直线斜率 \( m_1 = \dfrac{1}{2} \)。
第二条直线:\( 2x - y + 4 = 0 \) → \( -y = -2x - 4 \) → \( y = 2x + 4 \),斜率 \( m_2 = 2 \)。
斜率积 \( \dfrac{1}{2} \times 2 = 1 \neq -1 \),故不垂直。
(2) 已知 \( l_1: 5x + 11y - 7 = 0 \) 交x轴于 \( A \),\( l_2 \perp l_1 \) 且过 \( A \):
a. 求 \( A \) 的坐标;
b. 求 \( l_2 \) 的一般式方程。
解答:
a. 求A:\( l_1 \) 与x轴交点,令 \( y = 0 \):\( 5x + 0 - 7 = 0 \) → \( 5x = 7 \) → \( x = \dfrac{7}{5} \),故 \( A\left(\dfrac{7}{5}, 0\right) \)。
b. \( l_1 \) 斜率:\( 5x + 11y - 7 = 0 \) → \( 11y = -5x + 7 \) → \( y = -\dfrac{5}{11}x + \dfrac{7}{11} \),斜率 \( m_1 = -\dfrac{5}{11} \)。
\( l_2 \) 斜率 \( m_2 = -\dfrac{1}{m_1} = \dfrac{11}{5} \)。
过A点斜式:\( y - 0 = \dfrac{11}{5}\left(x - \dfrac{7}{5}\right) \) → \( y = \dfrac{11}{5}x - \dfrac{77}{25} \)。
一般式:\( -\dfrac{11}{5}x + y + \dfrac{77}{25} = 0 \) → 乘以25:\( -55x + 25y + 77 = 0 \)。
3. 综合应用:垂直与坐标几何
点 \( A(0, 4) \)、\( B(-3, 0) \),点 \( C(0, c) \) 在y轴上。若直线 \( AB \perp BC \),求 \( c \) 的值。
解答:
先求AB斜率:\( m_{AB} = \dfrac{0 - 4}{-3 - 0} = \dfrac{-4}{-3} = \dfrac{4}{3} \)。
再求BC斜率:B点\( (-3, 0) \),C点\( (0, c) \),\( m_{BC} = \dfrac{c - 0}{0 - (-3)} = \dfrac{c}{3} \)。
AB ⊥ BC,故 \( m_{AB} \cdot m_{BC} = -1 \):\( \dfrac{4}{3} \cdot \dfrac{c}{3} = -1 \) → \( \dfrac{4c}{9} = -1 \) → \( 4c = -9 \) → \( c = -\dfrac{9}{4} \)。
练习技巧与建议
练习要点:
- 熟练掌握平行直线斜率相等的性质
- 理解垂直直线斜率负倒数的特性
- 掌握一般式化斜截式的步骤
- 学会点斜式的灵活运用
- 注意符号处理和分数运算的准确性
通过这些练习,可以全面掌握平行与垂直直线的性质判断和方程求解,为高等数学中的线性代数和几何学打下坚实的基础。