2024年高二第一次月考模擬數(shù)學(xué)測(cè)試卷(范圍:空間向量與立體幾何+直線與圓的方程)(解析版)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

|高二第一次月考模擬測(cè)試卷!

|范圍:空間向量與立體幾何+直線與圓的方程i

i(考試時(shí)間:120分鐘試卷滿分:150分)|

i注意事項(xiàng):|

\1.答卷前,考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)等填寫(xiě)在答題卡和試卷指定位置上。

2.回答選擇題時(shí),選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改

動(dòng),用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號(hào)?;卮鸱沁x擇題時(shí),將答案寫(xiě)在答卡上。寫(xiě)在本,

|試卷上無(wú)效。|

i3.考試結(jié)束后,將本試卷和答題卡一并交回。|

1一、選擇題:本題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)

|是符合題目要求的。|

1.(23-24高二上?吉林長(zhǎng)春?階段練習(xí))直線百工-了+1=0的傾斜角是().

A.60°B.30°C.135°D.120°

【答案】A

【分析】把直線方程化簡(jiǎn)為斜截式,根據(jù)傾斜角的定義,可得答案.

【詳解】把直線方程化簡(jiǎn)為斜截式,得到>=岳+1,設(shè)傾斜角為。,得到tand=6,根據(jù)傾斜角的定義,|

I可得。=60。

i故選:A

2.(23-24高二上?天津河西?階段練習(xí))以下各組向量中的三個(gè)向量,不能構(gòu)成空間基底的是()

A.?=(1,0,0),B=(0,2,0),c=(1,-V2,0)

B.5=(1,0,0),K=(0,1,0),c=(0,0,2)

C.?=(1,0,1),ft=(0,1,1),c=(2,1,2)

D.a=(1,1,1),3=(0,1,0),c=(l,0,2)

【答案】A

【分析】結(jié)合空間三個(gè)向量b,1能構(gòu)成空間的基底,則向量1,b,1不共面,逐一檢驗(yàn)即可.

【詳解】若空間三個(gè)向量b,1能構(gòu)成空間的基底,則向量b,?不共面,反之亦然,

r

對(duì)于A,由2=(1,0,0),5=(0,2,0),5=(1,-V2,0),得己=勺差B,即向量a,b,。共面,不能構(gòu)成

空間基底;

對(duì)于B,^c=xa+yb,貝lj(0,0,2)=(尤/,0),不成立,即落彼忑不共面,可構(gòu)成基底;

x=2

對(duì)于C,^c=xa+yb,貝lj(2,l,2)=(x/,x+y),即,y=l無(wú)解,即落友[不共面,可構(gòu)成基底;

x+y-2

x=1

對(duì)于D,^-c=xa+yb,則(l,0,2)=(x,x+y,x),即■x+y=l無(wú)解,即2瓦1不共面,可構(gòu)成基底.

x=2

故選:A

3.(23-24高二上?河南?階段練習(xí))若直線ox+2y=0與直線x+(a+l)y+(/-l)=0平行,則。的值是()

A.1或-2B.-1C.-2D.2或-1

【答案】C

【分析】根據(jù)兩直線平行的條件,列出方程組,即可求解.

【詳解】由直線辦+2>=0與直線工+(a+1方+(/-1)=0平行,

fa(a+1)=2x1

可得2,n,解得”-2,所以實(shí)數(shù)。的值為-2?

故選:C.

4.(23-24高二下?江蘇南京?階段練習(xí))由四個(gè)棱長(zhǎng)為1的正方體組合成的正四棱柱/8CO-&BG2(如圖

所示),點(diǎn)尸是正方形的中心,則函?萬(wàn)=()

【答案】C

【分析】用而、怒、刀分別表示函、AP,結(jié)合空間向量數(shù)量積運(yùn)算求解即可.

【詳解】因?yàn)楹?而+數(shù),=

所以期.靜=(石+石)(;布+石+g翔)

=-AD-AB+AD-AA.+-Ai52+-AB-AA,+AA.2+-Ai5-AA,=-AD2+AA,2=-x22+l2=3.

21221121212

故選:C.

5.(22-23高二上,江蘇無(wú)錫?期中)給出下列命題,其中是真命題個(gè)數(shù)的是()

①若直線/的方向向量3=(0,LT),平面口的法向量萬(wàn)=(1,T,T),貝心,々;

②若平面a,力的法向量分別為*=(0,1,3),《=(1,6,-2),則

③若平面心經(jīng)過(guò)三點(diǎn)4(1,0,-1),5(0,1,0),C(-l,2,0),向量拓=(L"J)是平面a的法向量,則〃+=1;

④若點(diǎn)4(1,2,3),3(1,-1,4),點(diǎn)C是/關(guān)于平面yOz的對(duì)稱點(diǎn),則點(diǎn)B與C的距離為舊

A.1B.2C.3D.4

【答案】C

【分析】利用空間向量判斷空間線面位置關(guān)系即,共線向量定理,面面垂直轉(zhuǎn)為法向量垂直,空間兩點(diǎn)間

距離公式即可判斷正誤.

【詳解】解:①.??不存在實(shí)數(shù)彳,使得六而,

??.I與萬(wàn)不共線,因此/_La是假命題;

②w1n2=0+6—6=0,

%-Ln2,則a_L/?,因此是真命題;

(3)^5=(-1,1,1),就=(-2,2,1),

?.?向量拓=(I,",。是平面a的法向量,

n-AB=ii-AC=0,

—1+M+/=—2+2〃+1=0,角軍彳導(dǎo)〃=1,t=0f

則+Z=因此是真命題;

④若點(diǎn)4(1,2,3),8(1,-1,4),點(diǎn)C是/關(guān)于平面yOz的對(duì)稱點(diǎn),則C(-l,2,3),

???點(diǎn)B與C的距離d=+(2+1)2+(3-4)2=J值,因此是真命題.

綜上可得:真命題個(gè)數(shù)的是3.

故選:C.

r

6.(24-25高二上?江蘇南京?階段練習(xí))已知圓C:(x-3)2+(y-4)2=9,直線/:mx+y-2m-3=0.則直

線/被圓C截得的弦長(zhǎng)的最小值為()

A.277B.V10C.2A/2D.任

【答案】A

【分析】由題意可證直線/恒過(guò)的定點(diǎn)「僅,3)在圓內(nèi),當(dāng)CPJL/時(shí)直線/被圓。截得的弦長(zhǎng)最小,結(jié)合勾股

定理計(jì)算即可求解.

[詳解]直線I:mx+y-2m-3=m^x-2)+y-3=Q,

fx—2=0[x=2

令,3=0,解得y=3'所以直線/恒過(guò)定點(diǎn)尸(2,3),

圓C:(x—3『+(y-4)2=9的圓心為C(3,4),半徑為r=3,

且|PCf=(2-3p+(3-4)2=2<9,即尸在圓內(nèi),

當(dāng)CP,/時(shí),圓心C到直線I的距離最大為d=\PC\=72,

此時(shí),直線/被圓C截得的弦長(zhǎng)最小,最小值為2Jr2-=2療.

故選:A.

PA

7.(22-23高二上?廣東肇慶?階段練習(xí))已知0(0,0),4(3,0),動(dòng)點(diǎn)尸(xj)滿足記=2,則動(dòng)點(diǎn)尸的軌跡

方程為()

A.(x-l)~+y2=4B.x2+(j^+l)2=4

C.(x+l)2+y2=4D.(x+l)2+(j+l)2=4

【答案】C

【分析】根據(jù)題意列出等式并化簡(jiǎn)即可.

【詳解】由題可知同「=4怛。匕

所以(X-3)2+/=41+/),

化簡(jiǎn)得(x+1)"=4,

r

故選:c,

8.(24-25高二上?山東?開(kāi)學(xué)考試)己知曲線蚱1+F?與直線尸M尤-2)+4有兩個(gè)相異的交點(diǎn),那么實(shí)

數(shù)人的取值范圍是()

a1,口

-號(hào))B.[Hu生口D.612)

【答案】B

【分析】先得到曲線y=1+67軌跡為以(0,1)為圓心,2為半徑的上半圓,求出y=k(x-2)+4恒過(guò)定點(diǎn)

(2,4),把半圓和直線畫(huà)出,數(shù)形結(jié)合得到有兩個(gè)相異的交點(diǎn)時(shí)實(shí)數(shù)人的取值范圍.

【詳解】了=1+6^21,變形得到一+3-1『=4,

故曲線y=1+67軌跡為以(0,1)為圓心,2為半徑的上半圓,

曠=兀。一2)+4恒過(guò)定點(diǎn)(2,4),把半圓和直線畫(huà)出,如下:

當(dāng)y=-2)+4過(guò)點(diǎn)(-2,1)時(shí),滿足兩個(gè)相異的交點(diǎn),

4-13

且此時(shí)上取得最小值,最小值為4]=^,

當(dāng)y=-2)+4與y=i+“Z^相切時(shí),由(0,1)到直線距離等于半徑可得

-2A+4-l|=2,解得左毛

J1+/

故要想曲線夕=1+6?與直線丁=左(%-2)+4有兩個(gè)相異的交點(diǎn),

-

則nl,此<仁513

故選:B

二、選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題

目要求.全部選對(duì)的得6分,部分選對(duì)的得部分分,有選錯(cuò)的得0分.

9.(21-22高二上?湖北隨州,期中)已知平面上一點(diǎn)河(4,0),若直線上存在點(diǎn)P,使I尸W|=3,則稱該直線為

"點(diǎn)〃相關(guān)直線",下列直線中是"點(diǎn)M相關(guān)直線"的是()

A.歹=2B.4%-3》=0C.3x+4y-5=0D.2x-j?+l=0

【答案】AC

【分析】根據(jù)題意可得出點(diǎn)M到直線的/的距離人3時(shí),該直線上存在點(diǎn)尸,設(shè)1加|=3,此時(shí)該直線為“點(diǎn)〃

相關(guān)直線”;然后根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式逐項(xiàng)進(jìn)行判斷即可.

【詳解】根據(jù)題意,可得當(dāng)點(diǎn)M到直線的/的距離dW3時(shí),該直線上存在點(diǎn)尸,設(shè)1尸河1=3,此時(shí)該直線為“點(diǎn)

M相關(guān)直線”.

選項(xiàng)A:點(diǎn)/到直線>=2的距離為2,滿足題意;

選項(xiàng)B:點(diǎn)M到直線4x-3y=0的距離為第=">3,不滿足題意;

V42+325

112+0-517

選項(xiàng)C:點(diǎn)M到直線3x+4y_5=0的距離為d"」=工<3,滿足題意;

V32+425

,|8+0+1|975,

選項(xiàng)D:點(diǎn)M至I]直線2x_y+l=0的距離為d==<>3,不滿足題意.

V,2+(-025

故選:AC.

10.(21-22高二下?河北邢臺(tái)?開(kāi)學(xué)考試)如圖,在邊長(zhǎng)為2的正方體力BCD-4片G2中,E,F,G分別為

CR,44,的中點(diǎn),則()

A.8Gli平面力所

B.&G_L平面4E77

C.異面直線4尸與GC所成角的余弦值為:

D.點(diǎn)8到平面/E尸的距離為述

5

【答案】CD

r

【分析】建立平面直角坐標(biāo)系,通過(guò)空間向量運(yùn)算依次判斷4個(gè)選項(xiàng).

【詳解】以。為原點(diǎn),DA,DC,。,所在直線分別為無(wú),y,z軸建立空間直角坐標(biāo)系,

如圖,則/(2,0,0),4(2,0,2),尸(2,1,2),E(0,l,2),G(2,l,0),5(2,2,0),C(0,2,0),C,(0,2,2),

^£=(-2,1,2),言=(0,1,2),GG=(-2,1,0),=(-2,0,2),4^=(0,1,-2).

對(duì)于選項(xiàng)A,B:

設(shè)平面4EF的法向量為〃=(x,%z),

.\n-AE=0,f—2x+y+2z=0

則《一,即,

[n-AF=0,[y+2z=0

令了=-2,則x=0,z=l,得"=(0,-2,1),

所以南與平面/E尸不平行,4G與平面NE尸不垂直,即A,B錯(cuò)誤.

對(duì)于選項(xiàng)C:

|cos^,GC)|=|-^=|=|,則異面直線AF與GC所成角的余弦值為(,即C正確.

對(duì)于選項(xiàng)D:

AB-n=[,即D正確.

又9=(0,2,0),所以點(diǎn)8到平面NEF的距離為一

故選:CD.

11.(24-25高三上?遼寧鞍山?開(kāi)學(xué)考試)已知直線/:丘-7+左=0,圓。:/+/-6彳+5=0,尸優(yōu),為)為圓。

上任意一點(diǎn),則下列說(shuō)法正確的是()

A.的最大值為5

B.總的最大值為Hl

無(wú)。5

C.直線/與圓C相切時(shí),k^±—

3

D.圓心C到直線/的距離最大為4

【答案】BC

【分析】根據(jù)直線和圓的位置關(guān)系、點(diǎn)和圓的位置關(guān)系等知識(shí)對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行分析,從而確定正確答案.

【詳解】圓C的方程可化為(尤-3丫+/=22,所以圓C的圓心為C(3,0),半徑r=2.

|。。|=3,「(而,?。┦菆A上的點(diǎn),

所以焉+說(shuō)的最大值為(3+2『=25,A選項(xiàng)錯(cuò)誤.

如圖所示,當(dāng)直線。尸的斜率大于零且與圓相切時(shí),風(fēng)最大,

%

此時(shí)[01=3,|尸。=2,[0尸|=石,旦%=1211/尸0。=木=與,B選項(xiàng)正確.

直線/:日一了+左=0,即y=左(尤+1),過(guò)定點(diǎn)(-1,0),

若直線/與圓C相切,則圓心C(3,0)到直線/的距離為2,

\3k+k\

即17T=2,解得左=土",所以C選項(xiàng)正確.

J1+左23

|3左+左I|4用

圓心c。,0)到直線I的距離d=y=,

71+k\1+左

當(dāng)左二o時(shí),d=0,

M4

當(dāng)kwo時(shí),d=Ji+左2=r—1~<4,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤.

VF

故選:BC

-7I/拉

r1

第二部分(非選擇題共92分)

三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分。

12.(19-20高二下?黑龍江哈爾濱?期中)經(jīng)過(guò)兩直線llx+3y-7=0和12x+y-19=0的交點(diǎn),且與/(3,-2),

8(-1,6)等距離的直線的方程是.

【答案】7x+y-9=0或2x+y+l=0

【分析】直接求兩直線的交點(diǎn),與43,-2),5(-1,6)等距離的直線,一條過(guò)AB的中點(diǎn),一條平行A8.

【詳解】?jī)芍本€1卜+3y一7=0和12%+〉一19=0的交點(diǎn)為(2,-5),

4(3,-2),3(-1,6)的中點(diǎn)為(1,2),

因?yàn)樗笾本€過(guò)(2,-5)且與4(3,-2),8(-1,6)等距離,

故所求直線過(guò)AB的中點(diǎn)或與直線AB平行,

當(dāng)直線過(guò)N2的中點(diǎn)時(shí),左=與與&=-7,

1—2

直線方程為y-2=-7(x-l),即7x+y-9=0,

-2-6-8

當(dāng)直線與直線平行時(shí),k=---=--=-2,

4

直線方程為N+5=-2(x-2),即2x+y+l=0.

故答案為:7x+y-9=0或2x+y+l=0

【點(diǎn)睛】本題主要考查了直線交點(diǎn),直線的平行,直線的斜率,直線方程,屬于中檔題.

13.(23-24高二上?福建龍巖,階段練習(xí))平面直角坐標(biāo)系上有41,1),8(3,0)兩點(diǎn),直線/的方程為

x+2y-8=0,直線/上有一點(diǎn)P,1PH+|P即最短,則尸點(diǎn)的坐標(biāo)為.

【答案】㈢

【分析】根據(jù)題意,先求點(diǎn)A關(guān)于直線/的對(duì)稱點(diǎn)H的坐標(biāo),再求直線48的方程,最后列方程組求點(diǎn)P的

坐標(biāo).

【詳解】設(shè)點(diǎn)41,1)關(guān)于直線I的對(duì)稱點(diǎn)?'(/〃),

貝IJ44U/,線段ZH中點(diǎn)(生廠,號(hào))在直線/上,

2L±(__L)=_1

m_i9n=2m-1

所以,,整理得、八,

m+1八n+\小八\m+2n-\5=0

------+2x----------8=0l

m=3,

解得一即?(3,5).

n-5

因?yàn)辄c(diǎn)A',P,B在一條直線上時(shí)|^|+1必|最短,

所以點(diǎn)P的坐標(biāo)是直線48與直線1的交點(diǎn),

由A'(3,5),B(3,0)得直線43的方程為x=3,

x=3(

x=35

所以x+2尸83解得5,即尸3,

故答案為:[3,1

14.(24-25高二上?吉林?階段練習(xí))正三棱柱48C-481G的側(cè)棱長(zhǎng)為2,底面邊長(zhǎng)為1,加■是的中

點(diǎn).在直線CG上求一點(diǎn)N,當(dāng)CN的長(zhǎng)為時(shí),使MNJL/月.

【答案】1/0.125

O

【分析】根據(jù)正三柱性質(zhì)建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量垂直的坐標(biāo)表示可得結(jié)果.

【詳解】取用G的中點(diǎn)為/一連接必必,/河,由正三棱柱性質(zhì)可得

因此以〃為坐標(biāo)原點(diǎn),以九〃皆所在直線分別為x軸,V軸,z軸建立空間直角坐標(biāo)系,如下圖所

o,1,2LAI(0,0,0),設(shè)CN的長(zhǎng)為。,JiLa>0,可得N[。,-],,;

r

——?—?111

若則JWZB]=―-x—+2Q=0,解得〃=—,

228

所以當(dāng)CN的長(zhǎng)為:時(shí),使MNJL/4.

O

故答案為::

O

四、解答題:本題共5小題,共77分。解答應(yīng)寫(xiě)出文字說(shuō)明、證明過(guò)程或演算步聚。

15.(24-25高二上?河南漠河期中)已知空間三點(diǎn)工(-2,0,2),C(-3,0,4),設(shè)1而,

b=BC.

⑴求£和B的夾角e的余弦值;

(2)若向量歷+刃于場(chǎng)-25互相垂直,求無(wú)的值.

【答案】⑴-農(nóng)

2

-3-3V17-3+3V17

(2)k=------一或卜=.....-

44

【分析】(1)利用向量的坐標(biāo)公式和向量的夾角公式即可得出;

(2)根據(jù)向量垂直時(shí)數(shù)量積為0,結(jié)合向量的平方即為模的平方,計(jì)算即可得到心

【詳解】(1)因?yàn)椤?一2,0,2),5(-1,1,2),。(一3,0,4),

所以£=存=(1,1,0),S=SC=(-2,-l,2)

八a-b-2-1+0亞

所以麗,1+1+屋“+1+4=一工

即Z和5夾角。的余弦值為-交;

2

(2)因?yàn)橄蛄亢?B與后-2否互相垂直,

所以(左4+4.(左4一2可=左2/一左〃不一2片=0,

r

因?yàn)椤?2,a?b=-3,b=9,

所以2左2+3左一18=0,

解得%=土亞或仁士巫.

44

16.(24-25高二上?吉林?階段練習(xí))已知直線4:辦一2了+2=0,直線:x-(a-l)y-2=0.

⑴若〃4,求噌4之間的距離;

(2)若求4,4及X軸圍成的三角形的面積.

【答案】⑴逑

2

【分析】(1)由“4求出。的值,再由平行線間的距離求解即可.

(2)由4-L4求出。的值,再求出直線4,4的交點(diǎn),及4,4與X軸的交點(diǎn),由三角形的面積公式求解即

可.

【詳解】(1)因?yàn)椤ā?,所以-q(a-l)-(-2)xl=0,

整理得Q?-Q-2=(Q+1)(Q-2)=0,解得Q=-1或Q=2.

當(dāng)a=—1時(shí),lx—x—2y+2=0,/2:x+2y—2=0,lx,4重合;

當(dāng)〃=2時(shí),4:2x-2>+2=0,12:x—y—2=0,符合題意.故Q=2,

則4,4之間的距離為卜日=逑.

V22

2

(2)因?yàn)樗詀xl+2x(a_l)=0,解得a=§.

4,4的方程分另I為彳_3>+3=0,3x+i=0.

3

X=

x-3y+3=021

聯(lián)立方程組3x+y-6=0,得‘

3,

y=

2-

因?yàn)?,4與x軸的交點(diǎn)分別為(TO),(2,0),

所以4,4及工軸圍成的三角形的面積為:x5x|=7.

17.(23-24高二下?山西長(zhǎng)治?期末)如圖,直四棱柱48cA的底面是正方形,AAt=2AB,E,F

分別為CG,4區(qū)的中點(diǎn).

(1)證明:G尸//平面43E;

⑵求二面角A-BE-F的正弦值.

【答案】⑴證明見(jiàn)解析

⑵反

9

【分析】(1)根據(jù)線面平行的空間向量法證明即可;

(2)根據(jù)空間向量法求二面角余弦,再結(jié)合同角三角函數(shù)關(guān)系求解.

如圖建系,設(shè)44]=2/8=4,

則G(2,2,4),下(1,0,4),4(0,0,4),3(2,0,0),£(2,2,2),

于=(-1,-2,0),

設(shè)平面45E法向量為萬(wàn)=(%)/),

港=(2,0,-4),赤=(0,2,2),

A]B?元=2x-4z=0

<

BE-n=2y+2z=0

x=2

可得,V=-l

z=1

即得加=(2,-1,1),

因?yàn)槿f(wàn)?市=-2+2+0=0,所以彳〃萬(wàn),Gk不在平面48E內(nèi),所以C1尸〃平面4BE.

(2)設(shè)平面AE尸法向量為應(yīng)=(a,8c),

屜=(0,2,2),前=(-1,0,4),

mBE=2b+2c=0

<

mBF=-Q+4。=0

a=4

可得"=T,

c=l

即得行=(4,-1,1),

設(shè)二面角4—BE—尸為ee?o㈤,

則2篇二焉^.述

9

因?yàn)閟in%+cos2^=1,所以sin6)=

9

18.(22-23高二上,山東荷澤,期末)某海面上有。,48三個(gè)小島(面積大小忽略不計(jì)),N島在。島的北偏

東45。方向20忘km處,8島在。島的正東方向10km處.以。為坐標(biāo)原點(diǎn),。的正東方向?yàn)閤軸正方向,

1km為單位長(zhǎng)度,建立平面直角坐標(biāo)系,如圖所示.

⑴試寫(xiě)出48的坐標(biāo),并求43兩島之間的距離;

(2)已知在經(jīng)過(guò)。,48三個(gè)點(diǎn)的圓形區(qū)域內(nèi)有未知暗礁,現(xiàn)有一艘船〃在。島的南偏西30。方向距0島

20km處,正沿北偏東45。方向行駛,若不改變方向,該船有沒(méi)有觸礁的危險(xiǎn)?

[答案](1)420,20),5(10,0),10石(km)

⑵有觸礁的危險(xiǎn)

【分析】(1)根據(jù)坐標(biāo)的表示方法和兩點(diǎn)間的距離公式求解;(2)利用點(diǎn)和直線的位置關(guān)系即可判斷.

【詳解】(1)在。的北偏東45。方向20后km,B在。的正東方向10km.

^(20,20),5(10,0),

由兩點(diǎn)間的距離公式知MB|=7(20-10)2+202=1oV5(km).

(2)設(shè)過(guò)。,48三點(diǎn)的圓的方程為/+/+.+4+尸=0.

將0(0,0),4(20,20),8(10,0)代入上式,得

尸=0。=-10

<202+202+20£)+20£,+F=0,解得<£=-30.

102+10D+F=0|F=O

?1?圓的方程為x"+y"-10JC—30jv=0,

則該圓的圓心為(5,15),半徑廠=5瓦.

設(shè)船起初所在的點(diǎn)為M,則"(-10,-10百),

又該船航線所在直線的斜率為1,

該船航線所在的直線方程為x-y+10-106=0.

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