Równanie prostej w postaci kierunkowej i ogólnej
Matematyka
Zestaw porządkuje najważniejsze wiadomości o równaniu prostej na płaszczyźnie: postać kierunkową i ogólną, znaczenie współczynników, wyznaczanie wzoru prostej oraz badanie wzajemnego położenia prostych. Znajdziesz tu fiszki, pytania maturalne i krótką notatkę z przykładami typowych przekształceń.
1.Postać kierunkowa prostej
Równanie prostej w postaci kierunkowej ma postać , gdzie to współczynnik kierunkowy, a to wyraz wolny. Taka postać pozwala łatwo odczytać nachylenie prostej do osi oraz punkt przecięcia z osią .
2.Współczynnik kierunkowy
Liczba w równaniu określa nachylenie prostej. Gdy , prosta rośnie, gdy , maleje, a gdy , jest pozioma i równoległa do osi .
3.Wyraz wolny
Liczba w równaniu to współrzędna punktu przecięcia prostej z osią . Punkt ten ma postać .
4.Postać ogólna prostej
Równanie prostej w postaci ogólnej ma postać , gdzie i nie są jednocześnie równe . Jest to postać wygodna przy badaniu równoległości, prostopadłości i przekształcaniu równań.
5.Przekształcanie do postaci kierunkowej
Aby przejść z postaci ogólnej do kierunkowej, wyznaczamy : , więc dla mamy .
6.Prosta równoległa do osi
Prosta równoległa do osi ma równanie . Nie da się jej zapisać w postaci kierunkowej , bo nie jest wykresem funkcji jednej zmiennej .
7.Miejsce zerowe prostej
Miejsce zerowe funkcji liniowej to taka wartość , dla której . W równaniu wyznaczamy je z równania , czyli dla .
8.Prosta przez dwa punkty
Jeśli prosta przechodzi przez punkty i oraz , to jej współczynnik kierunkowy wynosi . Potem podstawiamy do , aby obliczyć .
9.Proste równoległe
Dwie różne proste w postaci kierunkowej są równoległe, gdy mają ten sam współczynnik kierunkowy, czyli . W postaci ogólnej warunek ma postać , ale współczynniki nie mogą być proporcjonalne także z , jeśli proste mają być różne.
10.Proste prostopadłe
Dwie proste niepionowe są prostopadłe, gdy iloczyn ich współczynników kierunkowych jest równy , czyli . Oznacza to, że ich nachylenia są odwrotne i przeciwne znakami.
11.Punkt należący do prostej
Aby sprawdzić, czy punkt należy do prostej, podstawiamy jego współrzędne do równania prostej. Jeśli równanie jest spełnione, punkt leży na tej prostej.
12.Układ prostych na płaszczyźnie
Dwie proste mogą się przecinać w jednym punkcie, być równoległe albo się pokrywać. W interpretacji układu równań oznacza to odpowiednio: jedno rozwiązanie, brak rozwiązań albo nieskończenie wiele rozwiązań.
Notatka
1. Prosta na płaszczyźnie i dwa podstawowe zapisy
W geometrii analitycznej prostą na płaszczyźnie można opisywać równaniem. W liceum najczęściej używa się dwóch postaci: kierunkowej i ogólnej. Obie opisują ten sam obiekt, ale każda jest wygodna w innych zadaniach.
Postać kierunkowa ma wzór . Pozwala szybko odczytać nachylenie prostej oraz jej przecięcie z osią . Jest bardzo wygodna przy szkicowaniu wykresu i badaniu, czy prosta jest rosnąca, malejąca albo pozioma.
Postać ogólna ma wzór , gdzie i nie są jednocześnie równe . Tę postać często wykorzystuje się przy przekształceniach algebraicznych, zapisie prostych pionowych i przy porównywaniu równań dwóch prostych.
2. Znaczenie współczynników w postaci
W równaniu liczba nazywa się współczynnikiem kierunkowym. Określa ona nachylenie prostej do osi .
- Jeśli , prosta jest rosnąca.
- Jeśli , prosta jest malejąca.
- Jeśli , prosta jest pozioma i ma równanie .
Liczba to wyraz wolny. Oznacza współrzędną punktu przecięcia prostej z osią , czyli punkt ten ma postać .
Przykład: dla równania współczynnik kierunkowy wynosi , więc prosta jest malejąca, a z osią przecina się w punkcie .
3. Jak przechodzić między postacią ogólną i kierunkową
Jeśli mamy równanie ogólne i , to można je przekształcić do postaci kierunkowej, wyznaczając :
,
.
Stąd widać, że współczynnik kierunkowy ma wartość , a wyraz wolny .
Przykład: z równania otrzymujemy .
W drugą stronę postępujemy przez przeniesienie wszystkich wyrazów na jedną stronę. Na przykład z dostajemy .
Trzeba pamiętać, że nie każdą prostą da się zapisać w postaci kierunkowej. Prosta pionowa ma równanie i nie jest wykresem funkcji .
4. Wyznaczanie równania prostej
Bardzo częste zadanie polega na wyznaczeniu równania prostej na podstawie informacji o niej.
Jeśli znamy współczynnik kierunkowy i punkt przecięcia z osią , od razu zapisujemy równanie w postaci .
Jeśli znamy współczynnik kierunkowy i dowolny punkt , podstawiamy współrzędne punktu do wzoru i obliczamy .
Jeśli znamy dwa punkty i , najpierw liczymy współczynnik kierunkowy:
, o ile .
Następnie podstawiamy jeden z punktów do równania .
Przykład: dla punktów i mamy
.
Po podstawieniu punktu : , więc . Ostatecznie .
5. Równoległość, prostopadłość i punkt wspólny
W zadaniach maturalnych często porównuje się dwie proste.
Dwie różne proste są równoległe, gdy mają ten sam współczynnik kierunkowy. Na przykład proste i są równoległe, bo obie mają .
Dwie proste niepionowe są prostopadłe, gdy ich współczynniki kierunkowe spełniają warunek . Jeśli jedna prosta ma współczynnik , to prosta prostopadła ma współczynnik .
Punkt wspólny dwóch prostych wyznaczamy, rozwiązując układ ich równań. Geometrycznie:
- jedno rozwiązanie oznacza, że proste przecinają się,
- brak rozwiązań oznacza, że proste są równoległe,
- nieskończenie wiele rozwiązań oznacza, że proste się pokrywają.
6. Odczyty z równania i typowe zadania
Z równania prostej można odczytać lub obliczyć kilka ważnych informacji. Punkt przecięcia z osią to . Miejsce zerowe otrzymujemy po podstawieniu . Dla funkcji z dostajemy wtedy .
Aby sprawdzić, czy punkt należy do prostej, podstawiamy jego współrzędne do równania. Jeśli po podstawieniu powstaje prawdziwa równość, punkt leży na prostej.
Warto uważać na częste błędy:
- pomylenie współczynnika kierunkowego z wyrazem wolnym,
- zły znak po przenoszeniu wyrazów na drugą stronę równania,
- odwrócenie ułamka przy liczeniu współczynnika kierunkowego z dwóch punktów,
- próba zapisania prostej pionowej w postaci .
Dobrze opanowane równanie prostej jest podstawą do dalszych działów, zwłaszcza układów równań i geometrii analitycznej.
Quizy w tym zestawie
24 pytań w 3 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu
