格物学 第二章 直线和圆的方程2.3 直线的交点坐标与距离公式

两直线的交点坐标-2.3 直线的交点坐标与距离公式知识点课后进阶单选题自测题解析-山西省等高一数学选择必修,平均正确率48.0%

2025-09-26
两直线的交点坐标-2.3 直线的交点坐标与距离公式知识点课后进阶单选题自测题解析-山西省等高一数学选择必修,平均正确率48.0%
1、['双曲线的离心率', '双曲线的渐近线', '两直线的交点坐标', '平面向量共线的坐标表示', '双曲线的顶点、长轴、短轴、焦点、焦距']

正确率40.0%已知$${{F}_{1}}$$是双曲线$$C \colon~ \frac{x^{2}} {a^{2}}-\frac{y^{2}} {b^{2}} {=} 1 ( a {>} 0, b {>} 0 )$$的左焦点,点$${{B}}$$的坐标为$$( 0, b )$$,直线$${{F}_{1}{B}}$$与双曲线$${{C}}$$的两条渐近线分别交于$${{P}{,}{Q}}$$两点,若$$\overrightarrow{Q P}=4 \overrightarrow{P F_{1}},$$则双曲线$${{C}}$$的离心率为(

B

A.$$\frac{\sqrt6} {2}$$

B.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

C.$$\frac{\sqrt5} {2}$$

D.$${{2}}$$

2、['两直线的交点坐标']

正确率60.0%已知直线$$k x-y=k-1$$与直线$$k y-x=2 k$$的交点在第二象限,则实数$${{k}}$$的取值范围是(

A

A.$$\left( 0, \ \frac{1} {2} \right)$$

B.$$\left( \frac{1} {2}, \, 1 \right)$$

C.$$( 0, \ 1 )$$

D.$${{\{}{−}{1}{\}}}$$

3、['直线中的对称问题', '两直线的交点坐标']

正确率60.0%直线$$3 x-4 y+5=0$$关于直线$$x+y=0$$对称的直线方程为(

D

A.$$4 x-3 y-5=0$$

B.$$4 x+3 y+5=0$$

C.$$4 x+3 y-5=0$$

D.$$4 x-3 y+5=0$$

4、['两直线的交点坐标', '两条直线平行']

正确率60.0%经过两直线$${{l}_{1}}$$:$$x-2 y+4=0$$和$${{l}_{2}}$$:$$x+y-2=0$$的交点$${{P}{,}}$$且与直线$${{l}_{3}}$$:$$3 x-4 y+5=0$$平行的直线$${{l}}$$的方程为(

A

A.$$3 x-4 y+8=0$$

B.$$3 x-4 y+6=0$$

C.$$4 x+3 y-6=0$$

D.$$4 x+3 y+6=0$$

5、['直线系方程', '两直线的交点坐标', '直线方程的综合应用']

正确率60.0%过直线$${{l}_{1}}$$:$$x-3 y+4=0$$和$${{l}_{2}}$$:$$2 x+y+5=0$$的交点,且过原点的直线方程为(

D

A.$$1 9 x-9 y=0$$

B.$$9 x+1 9 y=0$$

C.$$1 9 x-3 y=0$$

D.$$3 x+1 9 y=0$$

6、['两点间的距离', '直线系方程', '两直线的交点坐标']

正确率40.0%过点$$P (-3, 0 )$$作直线$$2 a x+( a+b ) y+2 b=0 ( a, b )$$不同时为零)的垂线,垂足为$${{M}}$$,已知点$$N ( 2, 3 )$$,则当$${{a}{,}{b}}$$变化时,$${{|}{M}{N}{|}}$$的取值范围为(

C

A.$$[ 5, 5+\sqrt{5} ]$$

B.$$[ 5-\sqrt{5}, 5 ]$$

C.$$[ 5-\sqrt{5}, 5+\sqrt{5} ]$$

D.$$[ 0, 5+\sqrt{5} ]$$

7、['双曲线的渐近线', '圆的定义与标准方程', '两直线的交点坐标', '双曲线的顶点、长轴、短轴、焦点、焦距']

正确率60.0%已知$${{O}}$$是坐标原点,$${{F}}$$是双曲线$$C_{:} \, \, \frac{x^{2}} {a^{2}}-\frac{y^{2}} {b^{2}}=1 \, \, ( \, 3 a=4 b > 0 )$$的左焦点,过$${{F}}$$作斜率为$$\boldsymbol{k} \left( \boldsymbol{k} > 0 \right)$$的直线$${{l}}$$与双曲线渐近线相交于点$${{A}{,}{A}}$$在第一象限且$$| O A |=| O F |$$,则$${{k}}$$等于(

B

A.$$\frac{1} {2}$$

B.$$\frac{1} {3}$$

C.$$\frac{1} {4}$$

D.$$\frac{1} {5}$$

8、['两直线的交点坐标', '两条直线垂直']

正确率60.0%已知点$$M ( 0,-1 ),$$点$${{N}}$$在直线$$x-y+1=0$$上,若直线$${{M}{N}}$$垂直于直线$$x+2 y-3=0,$$则点$${{N}}$$的坐标是 (

B

A.$$(-2,-1 )$$

B.$$( 2, 3 )$$

C.$$( 2, 1 )$$

D.$$(-2, 1 )$$

9、['两直线的交点坐标', '两条直线平行', '直线方程的综合应用']

正确率40.0%已知三条直线$$l_{1} : y=x+1$$,$$l_{2} : y=-2 x+4$$,$$l_{3} : m x+y+1=0$$不能围成三角形,则实数$${{m}}$$的取值集合为$${{(}{)}}$$

C

A.$$\{1,-2 \}$$

B.$$\{1,-2, 3 \}$$

C.$$\{-1, 2,-3 \}$$

D.$$\{-1, 2 \}$$

10、['圆的定义与标准方程', '两点间的距离', '平面上中点坐标公式', '两直线的交点坐标']

正确率0.0%若三角形的三边所在直线的方程分别为$$x-y=0$$,$$x-3 y=0$$,$$3 x-y-8=0$$,则能够覆盖此三角形且面积最小的圆的方程为$${{(}{)}}$$

C

A.$$( x-\frac{1} {2} )^{2}+( y-\frac{7} {2} )^{2}=\frac{2 5} {2}$$

B.$$( x-\frac{1} {2} )^{2}+( y-\frac{7} {2} )^{2}=2 5$$

C.$$( x-2 )^{2}+( y-2 )^{2}=8$$

D.$$( x-2 )^{2}+( y-2 )^{2}=3 2$$

1. 已知 $$F_1$$ 是双曲线 $$C: \frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1 (a>0, b>0)$$ 的左焦点,点 $$B$$ 的坐标为 $$(0, b)$$,直线 $$F_1B$$ 与双曲线 $$C$$ 的两条渐近线分别交于 $$P, Q$$ 两点,若 $$\overrightarrow{QP}=4 \overrightarrow{PF_1}$$,则双曲线 $$C$$ 的离心率为( )。

解:左焦点 $$F_1(-c, 0)$$,点 $$B(0, b)$$。渐近线方程为 $$y = \pm \frac{b}{a} x$$。

直线 $$F_1B$$ 的斜率为 $$k = \frac{b-0}{0-(-c)} = \frac{b}{c}$$,方程为 $$y = \frac{b}{c}(x + c)$$。

与渐近线 $$y = \frac{b}{a}x$$ 联立求交点 $$P$$:

$$\frac{b}{a}x = \frac{b}{c}(x + c)$$,约去 $$b$$ 得 $$\frac{x}{a} = \frac{x+c}{c}$$,解得 $$x_P = \frac{ac}{c-a}$$,则 $$y_P = \frac{b}{a} \cdot \frac{ac}{c-a} = \frac{bc}{c-a}$$。

与渐近线 $$y = -\frac{b}{a}x$$ 联立求交点 $$Q$$:

$$-\frac{b}{a}x = \frac{b}{c}(x + c)$$,约去 $$b$$ 得 $$-\frac{x}{a} = \frac{x+c}{c}$$,解得 $$x_Q = -\frac{ac}{c+a}$$,则 $$y_Q = -\frac{b}{a} \cdot (-\frac{ac}{c+a}) = \frac{bc}{c+a}$$。

由 $$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$,得 $$P$$ 是 $$F_1Q$$ 的五等分点,且靠近 $$F_1$$,即 $$P = \frac{1}{5}Q + \frac{4}{5}F_1$$。

考虑横坐标:$$x_P = \frac{1}{5}x_Q + \frac{4}{5}x_{F_1}$$,代入 $$x_P = \frac{ac}{c-a}$$,$$x_Q = -\frac{ac}{c+a}$$,$$x_{F_1} = -c$$:

$$\frac{ac}{c-a} = \frac{1}{5} \cdot (-\frac{ac}{c+a}) + \frac{4}{5} \cdot (-c)$$

两边乘以 $$5(c-a)(c+a)$$ 得:

$$5ac(c+a) = -ac(c-a) - 4c(c-a)(c+a)$$

约去 $$c$$($$c>0$$):

$$5a(c+a) = -a(c-a) - 4(c-a)(c+a)$$

$$5ac + 5a^2 = -ac + a^2 - 4(c^2 - a^2)$$

$$5ac + 5a^2 = -ac + a^2 - 4c^2 + 4a^2$$

整理得:$$6ac + 5a^2 - a^2 - 4a^2 + 4c^2 = 0$$,即 $$6ac + 4c^2 = 0$$

此式明显错误(因各项为正),检查向量关系。$$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$ 意味着从 $$Q$$ 到 $$P$$ 的向量是 $$P$$ 到 $$F_1$$ 的向量的4倍,方向相同,故 $$P$$ 在线段 $$QF_1$$ 上,且 $$QP : PF_1 = 4 : 1$$,即 $$P$$ 分 $$QF_1$$ 的比为 $$\lambda = \frac{QP}{PF_1} = 4$$。

定比分点公式:若点 $$P$$ 分有向线段 $$QF_1$$ 的比为 $$\lambda$$,则 $$P = \frac{Q + \lambda F_1}{1+\lambda}$$。

这里 $$\lambda = 4$$,所以 $$P = \frac{Q + 4F_1}{5}$$。

横坐标:$$x_P = \frac{x_Q + 4x_{F_1}}{5} = \frac{-\frac{ac}{c+a} + 4(-c)}{5} = -\frac{\frac{ac}{c+a} + 4c}{5}$$

又 $$x_P = \frac{ac}{c-a}$$,所以:

$$\frac{ac}{c-a} = -\frac{\frac{ac}{c+a} + 4c}{5}$$

两边乘以 $$5$$:$$\frac{5ac}{c-a} = -\frac{ac}{c+a} - 4c$$

两边乘以 $$(c-a)(c+a)$$:$$5ac(c+a) = -ac(c-a) - 4c(c-a)(c+a)$$

约去 $$c$$:$$5a(c+a) = -a(c-a) - 4(c-a)(c+a)$$

$$5ac + 5a^2 = -ac + a^2 - 4(c^2 - a^2)$$

$$5ac + 5a^2 = -ac + a^2 - 4c^2 + 4a^2$$

移项:$$5ac + ac + 5a^2 - a^2 - 4a^2 + 4c^2 = 0$$

$$6ac + 4c^2 = 0$$?仍然不对。仔细检查:移项后应为:

$$5ac + 5a^2 + ac - a^2 + 4c^2 - 4a^2 = 0$$

$$6ac + (5a^2 - a^2 - 4a^2) + 4c^2 = 0$$

$$6ac + 0 \cdot a^2 + 4c^2 = 0$$

$$2c(3a + 2c) = 0$$,由于 $$c>0$$,所以 $$3a + 2c = 0$$,这不可能。

重新审视向量条件:$$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$。这意味着点 $$P$$ 的位置满足 $$Q \to P \to F_1$$ 且 $$QP = 4 PF_1$$。所以 $$P$$ 在 $$Q$$ 和 $$F_1$$ 之间吗?不一定。向量相等意味着方向相同,大小4倍。所以 $$P$$ 可以在 $$F_1Q$$ 的延长线上?画图分析:直线与两条渐近线交于 $$P, Q$$,且 $$F_1$$ 在中间?通常 $$Q$$ 在左上方,$$P$$ 在右下方,$$F_1$$ 在左边。所以顺序可能是 $$Q, F_1, P$$?那么向量 $$\overrightarrow{QP}$$ 和 $$\overrightarrow{PF_1}$$ 方向相反?但条件说它们相等,意味着方向相同。所以点顺序应为 $$F_1, P, Q$$?这样 $$\overrightarrow{QP}$$ 是从 $$Q$$ 到 $$P$$,$$\overrightarrow{PF_1}$$ 是从 $$P$$ 到 $$F_1$$,这两个向量方向相反!所以条件不可能成立?

除非解释为向量的倍数关系不考虑起点,即存在实数 $$k=4$$ 使得 $$\overrightarrow{QP} = k \overrightarrow{PF_1}$$。这要求点 $$P$$ 是 $$F_1Q$$ 的定比分点。设 $$P$$ 分 $$F_1Q$$ 的比为 $$\lambda$$,即 $$P = \frac{F_1 + \lambda Q}{1+\lambda}$$。则 $$\overrightarrow{PF_1} = F_1 - P$$,$$\overrightarrow{QP} = P - Q$$。

由 $$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$ 得:$$P - Q = 4(F_1 - P)$$,所以 $$P - Q = 4F_1 - 4P$$,即 $$5P = Q + 4F_1$$,所以 $$P = \frac{Q + 4F_1}{5}$$。这与之前一致,$$\lambda = 4$$,但 $$P$$ 分 $$F_1Q$$ 的比是 $$\frac{PF_1}{F_1Q}$$? 定比分点公式:若 $$P$$ 分有向线段 $$F_1Q$$ 的比为 $$\lambda$$,则 $$P = \frac{F_1 + \lambda Q}{1+\lambda}$$。比较 $$P = \frac{Q + 4F_1}{5} = \frac{4F_1 + Q}{5} = \frac{F_1 + \frac{1}{4}Q}{1+\frac{1}{4}} \times \frac{4}{4}$$? 不对。

直接解:由 $$P = \frac{Q + 4F_1}{5}$$,所以 $$5P = Q + 4F_1$$,即 $$5P - 4F_1 = Q$$。所以 $$P$$ 是 $$F_1$$ 和 $$Q$$ 的某种组合。设 $$P$$ 分 $$F_1Q$$ 的比为 $$\lambda$$,即 $$P = \frac{F_1 + \lambda Q}{1+\lambda}$$。则 $$F_1 + \lambda Q = P(1+\lambda)$$。与 $$5P = Q + 4F_1$$ 比较,不是直接对应。

由 $$5P = Q + 4F_1$$ 得 $$Q = 5P - 4F_1$$。所以 $$P$$ 分 $$F_1Q$$ 的比?向量 $$\overrightarrow{F_1P} = P - F_1$$,$$\overrightarrow{PQ} = Q - P = (5P-4F_1) - P = 4P - 4F_1 = 4(P-F_1) = 4\overrightarrow{F_1P}$$。所以 $$\overrightarrow{PQ} = 4 \overrightarrow{F_1P}$$,即 $$\overrightarrow{QP} = -4 \overrightarrow{F_1P}$$。但条件是 $$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1} = 4(F_1 - P) = -4(P-F_1) = -4\overrightarrow{F_1P}$$。所以一致。所以点顺序是 $$F_1, P, Q$$,且 $$F_1P : PQ = 1 : 4$$。

所以 $$P$$ 分 $$F_1Q$$ 的比为 $$\lambda = \frac{F_1P}{PQ} = \frac{1}{4}$$。定比分点公式:$$P = \frac{F_1 + \lambda Q}{1+\lambda} = \frac{F_1 + \frac{1}{4}Q}{1+\frac{1}{4}} = \frac{4F_1 + Q}{5}$$。与之前结果一致。

现在用横坐标建立方程:

$$x_P = \frac{4x_{F_1} + x_Q}{5} = \frac{4(-c) + (-\frac{ac}{c+a})}{5} = -\frac{4c + \frac{ac}{c+a}}{5}$$

又 $$x_P = \frac{ac}{c-a}$$,所以:

$$\frac{ac}{c-a} = -\frac{4c + \frac{ac}{c+a}}{5}$$

两边乘以 $$5$$:$$\frac{5ac}{c-a} = -4c - \frac{ac}{c+a}$$

两边乘以 $$(c-a)(c+a)$$:$$5ac(c+a) = -4c(c-a)(c+a) - ac(c-a)$$

约去 $$c$$:$$5a(c+a) = -4(c-a)(c+a) - a(c-a)$$

$$5ac + 5a^2 = -4(c^2 - a^2) - ac + a^2$$

$$5ac + 5a^2 = -4c^2 + 4a^2 - ac + a^2$$

移项:$$5ac + ac + 5a^2 - 4a^2 - a^2 + 4c^2 = 0$$

$$6ac + 0 \cdot a^2 + 4c^2 = 0$$

$$2c(3a + 2c) = 0$$,仍得 $$3a+2c=0$$,不可能。

检查符号:$$x_P$$ 与 $$x_Q$$ 的符号。$$c>a>0$$,所以 $$c-a>0$$,$$c+a>0$$。$$x_P = \frac{ac}{c-a} > 0$$。$$x_Q = -\frac{ac}{c+a} < 0$$。$$x_{F_1} = -c < 0$$。所以点横坐标:$$x_Q < x_{F_1} < 0 < x_P$$。所以点顺序是 $$Q, F_1, P$$。那么向量 $$\overrightarrow{QP} = P - Q$$(向右),$$\overrightarrow{PF_1} = F_1 - P$$(向左),方向相反。所以条件 $$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$ 意味着 $$P-Q = 4(F_1 - P)$$,即 $$P-Q = 4F_1 - 4P$$,$$5P = Q + 4F_1$$,$$P = \frac{Q+4F_1}{5}$$。现在横坐标:

$$x_P = \frac{x_Q + 4x_{F_1}}{5} = \frac{-\frac{ac}{c+a} + 4(-c)}{5} = -\frac{\frac{ac}{c+a} + 4c}{5}$$

这个值是负的,但之前 $$x_P$$ 是正的,矛盾!说明点顺序不是 $$Q, F_1, P$$,而是 $$P, F_1, Q$$?试试:若顺序是 $$P, F_1, Q$$,则 $$x_P > 0 > x_{F_1} > x_Q$$。那么 $$\overrightarrow{QP} = P - Q$$(向右),$$\overrightarrow{PF_1} = F_1 - P$$(向左),还是相反。要使它们同向,只能是 $$P$$ 在 $$F_1$$ 和 $$Q$$ 之外?设顺序为 $$F_1, Q, P$$?则 $$x_{F_1} < x_Q < 0 < x_P$$?但 $$x_Q<0$$, $$x_P>0$$,所以可能。那么 $$\overrightarrow{QP} = P - Q$$(向右),$$\overrightarrow{PF_1} = F_1 - P$$(向左),还是反。顺序 $$Q, P, F_1$$?则 $$x_Q < x_{F_1} < 0$$,但 $$x_P>0$$,不可能。

所以唯一可能是点 $$P$$ 和 $$Q$$ 在 $$F_1$$ 的同侧?但 $$F_1$$ 在左,$$P$$ 在右,$$Q$$ 在左,所以 $$F_1$$ 和 $$Q$$ 在同侧(左),$$P$$ 在右侧。所以向量 $$\overrightarrow{QP}$$ 是从左下的 $$Q$$ 到右上的 $$P$$,方向右上。$$\overrightarrow{PF_1}$$ 是从右上的 $$P$$ 到左下的 $$F_1$$,方向左下。所以它们方向相反。因此条件 $$\overrightarrow{QP} = 4 \overrightarrow{PF_1}$$ 实际上要求 $$P-Q = 4(F_1 - P)$$,即 $$P-Q = 4F_1 - 4P$$,$$5P = Q + 4F_1$$。但这样求出的 $$x_P$$ 为负,与 $$P$$ 在右侧矛盾。所以题目可能有误,或者我对交点的判断有误?

重新求交点:直线 $$y=\frac{b}{c}(x+c)$$ 与 $$y=\frac{b}{a}x$$ 的交点 $$P$$:$$\frac{b}{a}x = \frac{b}{c}(x+c)$$,$$x(\frac{1}{a} - \frac{1}{c}) = 1$$,$$x(\frac{c-a}{ac}) = 1$$,$$x = \frac{ac}{c-a}$$。由于 $$c>a$$,所以 $$x>0$$。正确。

与 $$y=-\frac{b}{a}x$$ 的交点 $$Q$$:$$-\frac{b}{a}x = \frac{b}{c}(x+c)$$,$$-x(\frac{1}{a} + \frac{1}{c}) = 1$$,$$-x(\frac{c+a}{ac}) = 1$$,$$x = -\frac{ac}{c+a} < 0$$。正确。

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