OdrabiamyPremiumBasicfiszki
÷×

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.

12 fiszek24 pytań · 3 etapynotatkaSzkoła średnia

1.Postać kierunkowa prostej

Równanie prostej w postaci kierunkowej ma postać y=ax+by=ax+b, gdzie aa to współczynnik kierunkowy, a bb to wyraz wolny. Taka postać pozwala łatwo odczytać nachylenie prostej do osi OxOx oraz punkt przecięcia z osią OyOy.

2.Współczynnik kierunkowy aa

Liczba aa w równaniu y=ax+by=ax+b określa nachylenie prostej. Gdy a>0a>0, prosta rośnie, gdy a<0a<0, maleje, a gdy a=0a=0, jest pozioma i równoległa do osi OxOx.

3.Wyraz wolny bb

Liczba bb w równaniu y=ax+by=ax+b to współrzędna yy punktu przecięcia prostej z osią OyOy. Punkt ten ma postać (0,b)(0,b).

4.Postać ogólna prostej

Równanie prostej w postaci ogólnej ma postać Ax+By+C=0Ax+By+C=0, gdzie AA i BB nie są jednocześnie równe 00. Jest to postać wygodna przy badaniu równoległości, prostopadłości i przekształcaniu równań.

5.Przekształcanie do postaci kierunkowej

Aby przejść z postaci ogólnej Ax+By+C=0Ax+By+C=0 do kierunkowej, wyznaczamy yy: By=AxCBy=-Ax-C, więc dla B0B\neq 0 mamy y=ABxCBy=-\frac{A}{B}x-\frac{C}{B}.

6.Prosta równoległa do osi OyOy

Prosta równoległa do osi OyOy ma równanie x=cx=c. Nie da się jej zapisać w postaci kierunkowej y=ax+by=ax+b, bo nie jest wykresem funkcji jednej zmiennej xx.

7.Miejsce zerowe prostej

Miejsce zerowe funkcji liniowej to taka wartość xx, dla której y=0y=0. W równaniu y=ax+by=ax+b wyznaczamy je z równania ax+b=0ax+b=0, czyli x=bax=-\frac{b}{a} dla a0a\neq 0.

8.Prosta przez dwa punkty

Jeśli prosta przechodzi przez punkty (x1,y1)(x_1,y_1) i (x2,y2)(x_2,y_2) oraz x1x2x_1\neq x_2, to jej współczynnik kierunkowy wynosi a=y2y1x2x1a=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}. Potem podstawiamy do y=ax+by=ax+b, aby obliczyć bb.

9.Proste równoległe

Dwie różne proste w postaci kierunkowej są równoległe, gdy mają ten sam współczynnik kierunkowy, czyli a1=a2a_1=a_2. W postaci ogólnej warunek ma postać A1A2=B1B2\frac{A_1}{A_2}=\frac{B_1}{B_2}, ale współczynniki nie mogą być proporcjonalne także z CC, jeśli proste mają być różne.

10.Proste prostopadłe

Dwie proste niepionowe są prostopadłe, gdy iloczyn ich współczynników kierunkowych jest równy 1-1, czyli a1a2=1a_1\cdot a_2=-1. 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 y=ax+by=ax+b. Pozwala szybko odczytać nachylenie prostej oraz jej przecięcie z osią OyOy. Jest bardzo wygodna przy szkicowaniu wykresu i badaniu, czy prosta jest rosnąca, malejąca albo pozioma.

Postać ogólna ma wzór Ax+By+C=0Ax+By+C=0, gdzie AA i BB nie są jednocześnie równe 00. Tę postać często wykorzystuje się przy przekształceniach algebraicznych, zapisie prostych pionowych i przy porównywaniu równań dwóch prostych.

2. Znaczenie współczynników w postaci y=ax+by=ax+b

W równaniu y=ax+by=ax+b liczba aa nazywa się współczynnikiem kierunkowym. Określa ona nachylenie prostej do osi OxOx.

  • Jeśli a>0a>0, prosta jest rosnąca.
  • Jeśli a<0a<0, prosta jest malejąca.
  • Jeśli a=0a=0, prosta jest pozioma i ma równanie y=by=b.

Liczba bb to wyraz wolny. Oznacza współrzędną yy punktu przecięcia prostej z osią OyOy, czyli punkt ten ma postać (0,b)(0,b).

Przykład: dla równania y=2x+5y=-2x+5 współczynnik kierunkowy wynosi 2-2, więc prosta jest malejąca, a z osią OyOy przecina się w punkcie (0,5)(0,5).

3. Jak przechodzić między postacią ogólną i kierunkową

Jeśli mamy równanie ogólne Ax+By+C=0Ax+By+C=0 i B0B\neq 0, to można je przekształcić do postaci kierunkowej, wyznaczając yy:

By=AxCBy=-Ax-C,

y=ABxCBy=-\frac{A}{B}x-\frac{C}{B}.

Stąd widać, że współczynnik kierunkowy ma wartość a=ABa=-\frac{A}{B}, a wyraz wolny b=CBb=-\frac{C}{B}.

Przykład: z równania 2x+y3=02x+y-3=0 otrzymujemy y=2x+3y=-2x+3.

W drugą stronę postępujemy przez przeniesienie wszystkich wyrazów na jedną stronę. Na przykład z y=4x1y=4x-1 dostajemy 4xy1=04x-y-1=0.

Trzeba pamiętać, że nie każdą prostą da się zapisać w postaci kierunkowej. Prosta pionowa ma równanie x=cx=c i nie jest wykresem funkcji y=f(x)y=f(x).

4. Wyznaczanie równania prostej

Bardzo częste zadanie polega na wyznaczeniu równania prostej na podstawie informacji o niej.

Jeśli znamy współczynnik kierunkowy aa i punkt przecięcia z osią OyOy, od razu zapisujemy równanie w postaci y=ax+by=ax+b.

Jeśli znamy współczynnik kierunkowy i dowolny punkt (x0,y0)(x_0,y_0), podstawiamy współrzędne punktu do wzoru y=ax+by=ax+b i obliczamy bb.

Jeśli znamy dwa punkty (x1,y1)(x_1,y_1) i (x2,y2)(x_2,y_2), najpierw liczymy współczynnik kierunkowy:

a=y2y1x2x1a=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}, o ile x1x2x_1\neq x_2.

Następnie podstawiamy jeden z punktów do równania y=ax+by=ax+b.

Przykład: dla punktów (1,2)(1,2) i (3,6)(3,6) mamy

a=6231=2a=\frac{6-2}{3-1}=2.

Po podstawieniu punktu (1,2)(1,2): 2=21+b2=2\cdot 1+b, więc b=0b=0. Ostatecznie y=2xy=2x.

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 y=3x+1y=3x+1 i y=3x4y=3x-4 są równoległe, bo obie mają a=3a=3.

Dwie proste niepionowe są prostopadłe, gdy ich współczynniki kierunkowe spełniają warunek a1a2=1a_1\cdot a_2=-1. Jeśli jedna prosta ma współczynnik 22, to prosta prostopadła ma współczynnik 12-\frac{1}{2}.

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 OyOy to (0,b)(0,b). Miejsce zerowe otrzymujemy po podstawieniu y=0y=0. Dla funkcji y=ax+by=ax+b z a0a\neq 0 dostajemy wtedy x=bax=-\frac{b}{a}.

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 x=cx=c w postaci y=ax+by=ax+b.

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

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z matematyki

Zestaw trafi do Twojej „Mojej nauki" — postęp liczysz po swojemu.