Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Общее уравнение прямой: описание, примеры, решение задач

Данная статья продолжает тему уравнения прямой на плоскости: рассмотрим такой вид уравнения, как общее уравнение прямой. Зададим теорему и приведем ее доказательство; разберемся, что такое неполное общее уравнение прямой и как осуществлять переходы от общего уравнения к другим типам уравнений прямой. Всю теорию закрепим иллюстрациями и решением практических задач.

Содержание
  1. Общее уравнение прямой: основные сведения
  2. Неполное уравнение общей прямой
  3. Общее уравнение прямой, проходящей через заданную точку плоскости
  4. Переход от общего уравнения прямой к прочим видам уравнений прямой и обратно
  5. Составление общего уравнения прямой
  6. Прямая линия на плоскости и в пространстве с примерами решения
  7. Виды уравнений прямой
  8. Основные задачи о прямой на плоскости
  9. Прямая линия на плоскости и в пространстве. Системы координат на плоскости
  10. Основная теорема о прямой линии на плоскости
  11. Различные виды уравнений прямой на плоскости
  12. Взаимное расположение двух прямых на плоскости
  13. Прямая линия в пространстве
  14. Взаимное расположение двух прямых в пространстве
  15. Вычисление уравнения прямой
  16. Уравнение прямой
  17. Уравнение прямой на плоскости
  18. Уравнение прямой с угловым коэффициентом
  19. Уравнение прямой в отрезках на осях
  20. Уравнение прямой, проходящей через две различные точки на плоскости
  21. Параметрическое уравнение прямой на плоскости
  22. Каноническое уравнение прямой на плоскости
  23. Уравнение прямой в пространстве
  24. Уравнение прямой, проходящей через две различные точки в пространстве
  25. Параметрическое уравнение прямой в пространстве
  26. Каноническое уравнение прямой в пространстве
  27. Прямая как линия пересечения двух плоскостей
  28. 💥 Видео

Видео:Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.

Общее уравнение прямой: основные сведения

Пусть на плоскости задана прямоугольная система координат O x y .

Любое уравнение первой степени, имеющее вид A x + B y + C = 0 , где А , В , С – некоторые действительные числа ( А и В не равны одновременно нулю) определяет прямую линию в прямоугольной системе координат на плоскости. В свою очередь, любая прямая в прямоугольной системе координат на плоскости определяется уравнением, имеющим вид A x + B y + C = 0 при некотором наборе значений А , В , С .

указанная теорема состоит из двух пунктов, докажем каждый из них.

  1. Докажем, что уравнение A x + B y + C = 0 определяет на плоскости прямую.

Пусть существует некоторая точка М 0 ( x 0 , y 0 ) , координаты которой отвечают уравнению A x + B y + C = 0 . Таким образом: A x 0 + B y 0 + C = 0 . Вычтем из левой и правой частей уравнений A x + B y + C = 0 левую и правую части уравнения A x 0 + B y 0 + C = 0 , получим новое уравнение, имеющее вид A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 . Оно эквивалентно A x + B y + C = 0 .

Полученное уравнение A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 является необходимым и достаточным условием перпендикулярности векторов n → = ( A , B ) и M 0 M → = ( x — x 0 , y — y 0 ) . Таким образом, множество точек M ( x , y ) задает в прямоугольной системе координат прямую линию, перпендикулярную направлению вектора n → = ( A , B ) . Можем предположить, что это не так, но тогда бы векторы n → = ( A , B ) и M 0 M → = ( x — x 0 , y — y 0 ) не являлись бы перпендикулярными, и равенство A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 не было бы верным.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Следовательно, уравнение A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 определяет некоторую прямую в прямоугольной системе координат на плоскости, а значит и эквивалентное ему уравнение A x + B y + C = 0 определяет ту же прямую. Так мы доказали первую часть теоремы.

  1. Приведем доказательство, что любую прямую в прямоугольной системе координат на плоскости можно задать уравнением первой степени A x + B y + C = 0 .

Зададим в прямоугольной системе координат на плоскости прямую a ; точку M 0 ( x 0 , y 0 ) , через которую проходит эта прямая, а также нормальный вектор этой прямой n → = ( A , B ) .

Пусть также существует некоторая точка M ( x , y ) – плавающая точка прямой. В таком случае, векторы n → = ( A , B ) и M 0 M → = ( x — x 0 , y — y 0 ) являются перпендикулярными друг другу, и их скалярное произведение есть нуль:

n → , M 0 M → = A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0

Перепишем уравнение A x + B y — A x 0 — B y 0 = 0 , определим C : C = — A x 0 — B y 0 и в конечном результате получим уравнение A x + B y + C = 0 .

Так, мы доказали и вторую часть теоремы, и доказали всю теорему в целом.

Уравнение, имеющее вид A x + B y + C = 0 – это общее уравнение прямой на плоскости в прямоугольной системе координат O x y .

Опираясь на доказанную теорему, мы можем сделать вывод, что заданные на плоскости в фиксированной прямоугольной системе координат прямая линия и ее общее уравнение неразрывно связаны. Иначе говоря, исходной прямой соответствует ее общее уравнение; общему уравнению прямой соответствует заданная прямая.

Из доказательства теоремы также следует, что коэффициенты А и В при переменных x и y являются координатами нормального вектора прямой, которая задана общим уравнением прямой A x + B y + C = 0 .

Рассмотрим конкретный пример общего уравнения прямой.

Пусть задано уравнение 2 x + 3 y — 2 = 0 , которому соответствует прямая линия в заданной прямоугольной системе координат. Нормальный вектор этой прямой – это вектор n → = ( 2 , 3 ) . Изобразим заданную прямую линию на чертеже.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Также можно утверждать и следующее: прямая, которую мы видим на чертеже, определяется общим уравнением 2 x + 3 y — 2 = 0 , поскольку координаты всех точек заданной прямой отвечают этому уравнению.

Мы можем получить уравнение λ · A x + λ · B y + λ · C = 0 , умножив обе части общего уравнения прямой на число λ , не равное нулю. Полученное уравнение является эквивалентом исходного общего уравнения, следовательно, будет описывать ту же прямую на плоскости.

Видео:Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.

Неполное уравнение общей прямой

Полное общее уравнение прямой – такое общее уравнение прямой A x + B y + C = 0 , в котором числа А , В , С отличны от нуля. В ином случае уравнение является неполным.

Разберем все вариации неполного общего уравнения прямой.

  1. Когда А = 0 , В ≠ 0 , С ≠ 0 , общее уравнение принимает вид B y + C = 0 . Такое неполное общее уравнение задает в прямоугольной системе координат O x y прямую, которая параллельна оси O x , поскольку при любом действительном значении x переменная y примет значение — C B . Иначе говоря, общее уравнение прямой A x + B y + C = 0 , когда А = 0 , В ≠ 0 , задает геометрическое место точек ( x , y ) , координаты которых равны одному и тому же числу — C B .
  2. Если А = 0 , В ≠ 0 , С = 0 , общее уравнение принимает вид y = 0 . Такое неполное уравнение определяет ось абсцисс O x .
  3. Когда А ≠ 0 , В = 0 , С ≠ 0 , получаем неполное общее уравнение A x + С = 0 , задающее прямую, параллельную оси ординат.
  4. Пусть А ≠ 0 , В = 0 , С = 0 , тогда неполное общее уравнение примет вид x = 0 , и это есть уравнение координатной прямой O y .
  5. Наконец, при А ≠ 0 , В ≠ 0 , С = 0 , неполное общее уравнение принимает вид A x + B y = 0 . И это уравнение описывает прямую, которая проходит через начало координат. В самом деле, пара чисел ( 0 , 0 ) отвечает равенству A x + B y = 0 , поскольку А · 0 + В · 0 = 0 .

Графически проиллюстрируем все вышеуказанные виды неполного общего уравнения прямой.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Известно, что заданная прямая параллельна оси ординат и проходит через точку 2 7 , — 11 . Необходимо записать общее уравнение заданной прямой.

Решение

Прямая, параллельная оси ординат, задается уравнением вида A x + C = 0 , в котором А ≠ 0 . Также условием заданы координаты точки, через которую проходит прямая, и координаты этой точки отвечают условиям неполного общего уравнения A x + C = 0 , т.е. верно равенство:

Из него возможно определить C , если придать A какое-то ненулевое значение, к примеру, A = 7 . В таком случае получим: 7 · 2 7 + C = 0 ⇔ C = — 2 . Нам известны оба коэффициента A и C , подставим их в уравнение A x + C = 0 и получим требуемое уравнение прямой: 7 x — 2 = 0

Ответ: 7 x — 2 = 0

На чертеже изображена прямая, необходимо записать ее уравнение.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение

Приведенный чертеж позволяет нам легко взять исходные данные для решения задачи. Мы видим на чертеже, что заданная прямая параллельна оси O x и проходит через точку ( 0 , 3 ) .

Прямую, которая параллельна очи абсцисс, определяет неполное общее уравнение B y + С = 0 . Найдем значения B и C . Координаты точки ( 0 , 3 ) , поскольку через нее проходит заданная прямая, будут удовлетворять уравнению прямой B y + С = 0 , тогда справедливым является равенство: В · 3 + С = 0 . Зададим для В какое-то значение, отличное от нуля. Допустим, В = 1 , в таком случае из равенства В · 3 + С = 0 можем найти С : С = — 3 . Используем известные значения В и С , получаем требуемое уравнение прямой: y — 3 = 0 .

Ответ: y — 3 = 0 .

Видео:Как составить уравнение прямой, проходящей через две точки на плоскости | МатематикаСкачать

Как составить уравнение прямой, проходящей через две точки на плоскости | Математика

Общее уравнение прямой, проходящей через заданную точку плоскости

Пусть заданная прямая проходит через точку М 0 ( x 0 , y 0 ) , тогда ее координаты отвечают общему уравнению прямой, т.е. верно равенство: A x 0 + B y 0 + C = 0 . Отнимем левую и правую части этого уравнения от левой и правой части общего полного уравнения прямой. Получим: A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) + C = 0 , это уравнение эквивалентно исходному общему, проходит через точку М 0 ( x 0 , y 0 ) и имеет нормальный вектор n → = ( A , B ) .

Результат, который мы получили, дает возможность записывать общее уравнение прямой при известных координатах нормального вектора прямой и координатах некой точки этой прямой.

Даны точка М 0 ( — 3 , 4 ) , через которую проходит прямая, и нормальный вектор этой прямой n → = ( 1 , — 2 ) . Необходимо записать уравнение заданной прямой.

Решение

Исходные условия позволяют нам получить необходимые данные для составления уравнения: А = 1 , В = — 2 , x 0 = — 3 , y 0 = 4 . Тогда:

A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 ⇔ 1 · ( x — ( — 3 ) ) — 2 · y ( y — 4 ) = 0 ⇔ ⇔ x — 2 y + 22 = 0

Задачу можно было решить иначе. Общее уравнение прямой имеет вид A x + B y + C = 0 . Заданный нормальный вектор позволяет получить значения коэффициентов A и B , тогда:

A x + B y + C = 0 ⇔ 1 · x — 2 · y + C = 0 ⇔ x — 2 · y + C = 0

Теперь найдем значение С, используя заданную условием задачи точку М 0 ( — 3 , 4 ) , через которую проходит прямая. Координаты этой точки отвечают уравнению x — 2 · y + C = 0 , т.е. — 3 — 2 · 4 + С = 0 . Отсюда С = 11 . Требуемое уравнение прямой принимает вид: x — 2 · y + 11 = 0 .

Ответ: x — 2 · y + 11 = 0 .

Задана прямая 2 3 x — y — 1 2 = 0 и точка М 0 , лежащая на этой прямой. Известна лишь абсцисса этой точки, и она равна — 3 . Необходимо определить ординату заданной точки.

Решение

Зададим обозначение координат точки М 0 как x 0 и y 0 . В исходных данных указано, что x 0 = — 3 . Поскольку точка принадлежит заданной прямой, значит ее координаты отвечают общему уравнению этой прямой. Тогда верным будет равенство:

2 3 x 0 — y 0 — 1 2 = 0

Определяем y 0 : 2 3 · ( — 3 ) — y 0 — 1 2 = 0 ⇔ — 5 2 — y 0 = 0 ⇔ y 0 = — 5 2

Ответ: — 5 2

Видео:9 класс, 7 урок, Уравнение прямойСкачать

9 класс, 7 урок, Уравнение прямой

Переход от общего уравнения прямой к прочим видам уравнений прямой и обратно

Как мы знаем, существует несколько видов уравнения одной и той же прямой на плоскости. Выбор вида уравнения зависит от условий задачи; возможно выбирать тот, который более удобен для ее решения. Здесь очень пригодится навык преобразования уравнения одного вида в уравнение другого вида.

Для начала рассмотрим переход от общего уравнения вида A x + B y + C = 0 к каноническому уравнению x — x 1 a x = y — y 1 a y .

Если А ≠ 0 , тогда переносим слагаемое B y в правую часть общего уравнения. В левой части выносим A за скобки. В итоге получаем: A x + C A = — B y .

Это равенство возможно записать как пропорцию: x + C A — B = y A .

В случае, если В ≠ 0 , оставляем в левой части общегь уравнения только слагаемое A x , прочие переносим в правую часть, получаем: A x = — B y — C . Выносим – В за скобки, тогда: A x = — B y + C B .

Перепишем равенство в виде пропорции: x — B = y + C B A .

Конечно, заучивать полученные формулы нет необходимости. Достаточно знать алгоритм действий при переходе от общего уравнения к каноническому.

Задано общее уравнение прямой 3 y — 4 = 0 . Необходимо преобразовать его в каноническое уравнение.

Решение

Запишем исходное уравнение как 3 y — 4 = 0 . Далее действуем по алгоритму: в левой части остаётся слагаемое 0 x ; а в правой части выносим — 3 за скобки; получаем: 0 x = — 3 y — 4 3 .

Запишем полученное равенство как пропорцию: x — 3 = y — 4 3 0 . Так, мы получили уравнение канонического вида.

Ответ: x — 3 = y — 4 3 0 .

Чтобы преобразовать общее уравнение прямой в параметрические, сначала осуществляют переход к каноническому виду, а затем переход от канонического уравнения прямой к параметрическим уравнениям.

Прямая задана уравнением 2 x — 5 y — 1 = 0 . Запишите параметрические уравнения этой прямой.

Решение

Осуществим переход от общего уравнения к каноническому:

2 x — 5 y — 1 = 0 ⇔ 2 x = 5 y + 1 ⇔ 2 x = 5 y + 1 5 ⇔ x 5 = y + 1 5 2

Теперь примем обе части полученного канонического уравнения равными λ , тогда:

x 5 = λ y + 1 5 2 = λ ⇔ x = 5 · λ y = — 1 5 + 2 · λ , λ ∈ R

Ответ: x = 5 · λ y = — 1 5 + 2 · λ , λ ∈ R

Общее уравнение можно преобразовать в уравнение прямой с угловым коэффициентом y = k · x + b , но только тогда, когда В ≠ 0 . Для перехода в левой части оставляем слагаемое B y , остальные переносятся в правую. Получим: B y = — A x — C . Разделим обе части полученного равенство на B , отличное от нуля: y = — A B x — C B .

Задано общее уравнение прямой: 2 x + 7 y = 0 . Необходимо преобразовать то уравнение в уравнение с угловым коэффициентом.

Решение

Произведем нужные действия по алгоритму:

2 x + 7 y = 0 ⇔ 7 y — 2 x ⇔ y = — 2 7 x

Ответ: y = — 2 7 x .

Из общего уравнения прямой достаточно просто получить уравнение в отрезках вида x a + y b = 1 . Чтобы осуществить такой переход, перенесем число C в правую часть равенства, разделим обе части полученного равенства на – С и, наконец, перенесем в знаменатели коэффициенты при переменных x и y :

A x + B y + C = 0 ⇔ A x + B y = — C ⇔ ⇔ A — C x + B — C y = 1 ⇔ x — C A + y — C B = 1

Необходимо преобразовать общее уравнение прямой x — 7 y + 1 2 = 0 в уравнение прямой в отрезках.

Решение

Перенесем 1 2 в правую часть: x — 7 y + 1 2 = 0 ⇔ x — 7 y = — 1 2 .

Разделим на -1/2 обе части равенства: x — 7 y = — 1 2 ⇔ 1 — 1 2 x — 7 — 1 2 y = 1 .

Преобразуем далее в необходимый вид: 1 — 1 2 x — 7 — 1 2 y = 1 ⇔ x — 1 2 + y 1 14 = 1 .

Ответ: x — 1 2 + y 1 14 = 1 .

В общем, несложно производится и обратный переход: от прочих видов уравнения к общему.

Уравнение прямой в отрезках и уравнение с угловым коэффициентом легко преобразовать в общее, просто собрав все слагаемые в левой части равенства:

x a + y b ⇔ 1 a x + 1 b y — 1 = 0 ⇔ A x + B y + C = 0 y = k x + b ⇔ y — k x — b = 0 ⇔ A x + B y + C = 0

Каноническое уравнение преобразуется к общему по следующей схеме:

x — x 1 a x = y — y 1 a y ⇔ a y · ( x — x 1 ) = a x ( y — y 1 ) ⇔ ⇔ a y x — a x y — a y x 1 + a x y 1 = 0 ⇔ A x + B y + C = 0

Для перехода от параметрических сначала осуществляется переход к каноническому, а затем – к общему:

x = x 1 + a x · λ y = y 1 + a y · λ ⇔ x — x 1 a x = y — y 1 a y ⇔ A x + B y + C = 0

Заданы параметрические уравнения прямой x = — 1 + 2 · λ y = 4 . Необходимо записать общее уравнение этой прямой.

Решение

Осуществим переход от параметрических уравнений к каноническому:

x = — 1 + 2 · λ y = 4 ⇔ x = — 1 + 2 · λ y = 4 + 0 · λ ⇔ λ = x + 1 2 λ = y — 4 0 ⇔ x + 1 2 = y — 4 0

Перейдем от канонического к общему:

x + 1 2 = y — 4 0 ⇔ 0 · ( x + 1 ) = 2 ( y — 4 ) ⇔ y — 4 = 0

Ответ: y — 4 = 0

Задано уравнение прямой в отрезках x 3 + y 1 2 = 1 . Необходимо осуществить переход к общему виду уравнения.

Решение:

Просто перепишем уравнение в необходимом виде:

x 3 + y 1 2 = 1 ⇔ 1 3 x + 2 y — 1 = 0

Ответ: 1 3 x + 2 y — 1 = 0 .

Видео:12. Уравнения прямой в пространстве Решение задачСкачать

12. Уравнения прямой в пространстве Решение задач

Составление общего уравнения прямой

Выше мы говорили о том, что общее уравнение возможно записать при известных координатах нормального вектора и координатах точки, через которую проходит прямая. Такая прямая определяется уравнением A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 . Там же мы разобрали соответствующий пример.

Сейчас рассмотрим более сложные примеры, в которых для начала необходимо определить координаты нормального вектора.

Задана прямая, параллельная прямой 2 x — 3 y + 3 3 = 0 . Также известна точка M 0 ( 4 , 1 ) , через которую проходит заданная прямая. Необходимо записать уравнение заданной прямой.

Решение

Исходные условия говорят нам о том, что прямые параллельны, тогда, как нормальный вектор прямой, уравнение которой требуется записать, возьмем направляющий вектор прямой n → = ( 2 , — 3 ) : 2 x — 3 y + 3 3 = 0 . Теперь нам известны все необходимые данные, чтобы составить общее уравнение прямой:

A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 ⇔ 2 ( x — 4 ) — 3 ( y — 1 ) = 0 ⇔ 2 x — 3 y — 5 = 0

Ответ: 2 x — 3 y — 5 = 0 .

Заданная прямая проходит через начало координат перпендикулярно прямой x — 2 3 = y + 4 5 . Необходимо составить общее уравнение заданной прямой.

Решение

Нормальный вектором заданной прямой будет направляющий вектор прямой x — 2 3 = y + 4 5 .

Тогда n → = ( 3 , 5 ) . Прямая проходит через начало координат, т.е. через точку О ( 0 , 0 ) . Составим общее уравнение заданной прямой:

A ( x — x 0 ) + B ( y — y 0 ) = 0 ⇔ 3 ( x — 0 ) + 5 ( y — 0 ) = 0 ⇔ 3 x + 5 y = 0

Видео:Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямойСкачать

Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямой

Прямая линия на плоскости и в пространстве с примерами решения

Содержание:

Общее уравнение прямой:

Пусть на плоскости дана декартова система координат. Движение точки с произвольными координатами х и у по этой плоскости порождает линию.

Определение: Любое соотношение Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Определение: Порядок линии определяется по высшему показателю степени переменных х и у или по сумме показателей степени в произведении этих величин.

Пример:

а) 2х + Зу-5 = 0 — линия первого порядка; точка A(l; 1) удовлетворяет этому соотношению, а точка, например, В(1; 0) — ему не удовлетворяет;

б) Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

в) Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— линии второго порядка.

Рассмотрим другое определение линии:

Определение: Геометрическое место точек, координаты которых удовлетворяют уравнению F(x; у)=0, называется линией, а само уравнение F(x; у) = 0 — уравнением линии.

Определение: Общим уравнением прямой называется уравнение первого порядка вида Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рассмотрим частные случаи этого уравнения:

а) С = 0; Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— прямая проходит начало системы координат (Рис. 20):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 20. Прямая, проходящая через начало координат.

б) 5 = 0; Ах+С=0 — прямая проходит параллельно оси ординат Оу (Рис. 21):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 21. Прямая, проходящая параллельно оси ординат Оу.

в) А = 0; Ву+С=0 — прямая проходит параллельно оси абсцисс Ох (Рис. 22):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 22. Прямая, проходящая параллельно оси абсцисс Ох.

Видео:Видеоурок "Канонические уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Канонические уравнения прямой"

Виды уравнений прямой

1. Уравнение прямой с угловым коэффициентом. Пусть дано общее уравнение прямой Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув котором коэффициент Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуРазрешим общее уравнение прямой относительно переменной Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуОбозначим через Уравнения прямой линии проходящей через одну точкутогда уравнение примет вид Уравнения прямой линии проходящей через одну точкукоторое называется уравнением прямой с угловым коэффициентом. Выясним геометрический смысл параметров Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуПри х = 0, у = b, т.е. параметр b показывает, какой величины отрезок отсекает прямая на оси ординат, считая от начала отсчета. При Уравнения прямой линии проходящей через одну точкут.е. прямая отсекает на оси абсцисс отрезок к Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(Рис. 23, для определенности принято, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точку):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 23. Отрезки, отсекаемые прямой на координатных осях.

Из рисунка видно, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точкут.е. угловой коэффициент k определяет тангенс угла наклона прямой к положительному направлению оси абсцисс Ох.

2. Уравнение прямой в отрезках.

Пусть в общем уравнении прямой параметр Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуВыполним следующие преобразования Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Обозначим через Уравнения прямой линии проходящей через одну точкутогда последнее равенство перепишется в виде Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. которое называется уравнением прямой в отрезках. Выясним геометрический смысл величин m и n (Рис. 24). При х=0, у=n, т.е. параметр n показывает, какой величины отрезок отсекает прямая на оси ординат, считая от начала отсчета.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 24. Отрезки, отсекаемые прямой на координатных осях.

При у=о, х=m, т.е. прямая отсекает на оси абсцисс отрезок m. Следовательно, прямая проходит через 2 точки: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

3. Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки. Пусть дано общее уравнение прямой Ах + Ву + С = 0, которая проходит через две известные точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуТак как точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкулежат на прямой, то их координаты удовлетворяют общему уравнению прямой, т.е. выполняются равенства Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуВычтем первое из этих равенств из общего уравнения прямой и из второго равенства:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пусть Уравнения прямой линии проходящей через одну точкутогда полученные равенства можно преобразовать к виду Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуОтсюда находим, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуПолученное уравнение называется уравнением прямой, проходящей через две заданные точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

4. Уравнение прямой, проходящей через заданную точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельно заданному вектору Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(каноническое уравнение прямой). Пусть прямая проходит через заданную точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельно вектору Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Определение: Вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуназывается направляющим вектором прямой. Возьмем на прямой произвольную точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи создадим вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(Рис. 25):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 25. Прямая, проходящая через данную точку параллельно направляющему вектору.

В силу того, что вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуколлинеарны, то воспользуемся первым условием коллинеарности: отношения соответствующих проекций равны между собой Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Определение: Полученное уравнение называется либо уравнением, проходящим через заданную точку параллельно направляющему вектору, либо каноническим уравнением прямой.

5. Параметрическое уравнение прямой. Если каждую дробь в каноническом уравнении прямой приравнять некоторому параметру t, то получим параметрическое уравнение прямой Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Основные задачи о прямой на плоскости

1. Координаты точки пересечения двух прямых. Пусть две прямые заданы общими уравнениями Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуТребуется найти координаты точки пересечения этих прямых. Для того чтобы вычислить координаты точки пересечения М(х; у), необходимо решить вышеприведенную систему линейных алгебраических уравнений, так как координаты точки М(х; у) должны одновременно удовлетворять уравнениям прямых Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

2. Угол между двумя пересекающимися прямыми. Пусть даны две пересекающиеся прямые, заданные уравнениями с угловыми коэффициентами

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Требуется найти угол между этими прямыми (Рис. 26):

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Рис. 26. Угол между двумя прямыми.

Из рисунка видно, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуВычислимУравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Наименьший угол между пересекающимися прямыми определим формулой Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуИз полученной формулы видно:

  • а) если прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельны или совпадаютУравнения прямой линии проходящей через одну точкуто Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуОтсюда следует условие параллельности прямых: угловые коэффициенты прямых равны между собой Уравнения прямой линии проходящей через одну точку
  • б) если прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуперпендикулярныУравнения прямой линии проходящей через одну точкуто Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуне существует.

Отсюда следует условие перпендикулярности прямых: угловые коэффициенты прямых связаны между собой соотношением Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Определить угол между прямыми Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

В силу того, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точкучто прямые параллельны, следовательно, Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Выяснить взаимное расположение прямых Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

Так как угловые коэффициенты Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи связаны между собой соотношением Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуто прямые взаимно перпендикулярны.

3. Расстояние от точки до прямой. Расстояние от точки до прямой определятся вдоль перпендикуляра, опущенного из точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуна прямую Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуЕсли прямая Уравнения прямой линии проходящей через одну точкузадана общим уравнением, то расстояние от точки до прямой определяется формулой: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если прямая Уравнения прямой линии проходящей через одну точкузадана уравнением прямой с угловым коэффициентом, то расстояние от точки до прямой определяется формулой: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Видео:Уравнение прямой, проходящей через данную точку в данном направленииСкачать

Уравнение прямой, проходящей через данную точку в данном направлении

Прямая линия на плоскости и в пространстве. Системы координат на плоскости

Рассмотрим произвольную прямую. Выберем на этой прямой начальную точку, обозначаемую буквой О, определим положительное направление, выберем некоторый отрезок в качестве линейной единицы, благодаря чему прямая станет осью. После этого условимся называть координатой любой точки М на этой оси величину отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Точку О будем называть началом координат; ее собственная координата равна нулю. Так вводятся координаты на прямой.

Декартова прямоугольная система координат определяется заданием линейной единицы для измерения длин и двух взаимно перпендикулярных осей, занумерованных в каком-нибудь порядке, т.е. указано, какая из них считается первой, а какая — второй. Точка пересечения осей называется началом координат и обозначается через О, а сами оси — координатными осями, причем первую из них называют также осью абсцисс и обозначают через Ох, а вторую — осью ординат, обозначаемую Оу.

Пусть М- произвольная точка плоскости. Спроектируем точку M на координатные оси, т.е., проведем через М перпендикуляры к осям Ох и Оу; основания этих перпендикуляров обозначим соответственно Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Координатами точки М в заданной системе называются числа Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, обозначающие величину отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуоси абсцисс и величину отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуоси ординат, где х — первая координата, а у- вторая координата точки М (рис.7.1). Символически это записывается в виде М(х, у). Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если задана декартова прямоугольная система координат, то каждая точка М плоскости в этой системе имеет одну вполне определенную пару координат х, у — М(х, у). И обратно, для любых х и у на плоскости найдется одна вполне определенная точка с абсциссой х и ординатой у.

На рис. 7.2 положение точки Р полностью определяется ее координатами (2;3). Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Две координатные оси разделяют всю плоскость на четыре части, называемыми координатными плоскостями, определяемыми соответственно:

  • первая координатная четверть: х>0, у>0;
  • вторая координатная четверть: хУравнения прямой линии проходящей через одну точку0, у>0;
  • третья координатная четверть: хУравнения прямой линии проходящей через одну точку0, уУравнения прямой линии проходящей через одну точку0;
  • четвертая координатная четверть: х>0, уУравнения прямой линии проходящей через одну точку0.

Декартова прямоугольная система координат является наиболее употребительной. Однако, в отдельных случаях могут оказаться более удобными или косоугольная декартова или полярная системы координат.

Косоугольная система координат от прямоугольной декартовой системы координат отличается только произвольным углом между осями координат.

Полярная система координат определяется заданием некоторой точки О, называемой полюсом, исходящего из этой точки луча OA, называемого полярной осью, масштаба для измерения длин и направления- вращения в плоскости, считаемого положительным (рис. 7.3). Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Каждая точка М в полярной системе координат задается парой координат Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Декартова прямоугольная система координат связана с полярной системой формулами: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Основным инструментом аналитической геометрии служит формула для вычисления расстояния между двумя точкамиУравнения прямой линии проходящей через одну точкуи Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Числа Уравнения прямой линии проходящей через одну точкумогут быть любыми действительными числами, положительными, отрицательными или 0. На рис. 7.4 все числа выбраны положительными. Проведем через точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкугоризонтальную прямую, а через точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— вертикальную. Пусть R -точка их пересечения. Тогда по теореме Пифагора

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(7.1.1)

Это и есть формула для вычисления расстояния между двумя точками. Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Важно иметь в виду, что эта формула остается в силе независимо от того, как расположены точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Например, если точка Уравнения прямой линии проходящей через одну точкурасположена ниже точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи справа от нес, как на рис. 7.5, то отрезок Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуможно считать равныму Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Расстояние между точками, вычисляемое по формуле (7.1.1), от этого не изменится, так как Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Заметим, что, так как величина Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув этом случае отрицательна, то разность Уравнения прямой линии проходящей через одну точкубольше, чемУравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если обозначить через Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуугол, образованный положительным направлением оси абсцисс и отрезком Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то формулы

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

выражают проекции произвольного отрезка на координатные оси через его длину и полярный угол. Из формул (7.1.2) получаем формулы:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

позволяющие определить полярный угол отрезка по координатам его конца и начала. Кроме того, если u — произвольная ось, а Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— угол наклона отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точкук этой оси, то проекция отрезка на ось равна его длине, умноженной на косинус угла наклона к этой оси:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Пусть на плоскости даны две произвольные точки, из которых одна считается первой, другая — второй. Обозначим их в заданном порядке через Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Проведем через данные точки ось u. Пусть М- еще одна точка оси и, расположенная на ней как угодно, но не совпадает с точкой Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Определение 7.1.1. Число Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуопределяемое равенством Уравнения прямой линии проходящей через одну точкугде Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— величины направленных отрезков Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуоси u, называется отношением, в котором точка М делит направленный отрезок Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Число Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуне зависит от направления оси и от масштаба, т.к. при изменении этих параметров будут одновременно меняться величины Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Кроме того, Уравнения прямой линии проходящей через одну точкубудет положительно, если Мнаходится между точками Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуесли же М вне отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то Уравнения прямой линии проходящей через одну точку-отрицательное.

Задача о делении отрезка в данном отношении формулируется следующим образом:

Считая известными координаты двух точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи Уравнения прямой линии проходящей через одну точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи отношение Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув котором некоторая неизвестная точка М делит отрезок Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, найти координаты точки М.

Решение задачи определяется следующей теоремой.

Теорема 7.1.1. Если точка М(х, у) делит направленный отрезок Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув отношении Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуто координаты этой точки выражаются формулами:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Доказательство:

Спроектируем точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуна ось Ох и обозначим их проекции соответственно через Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(рис. 7.6). На основании теоремы о пропорциональности отрезков прямых, заключенных между параллельными прямыми (Если две прямые пересечь тремя параллельными прямыми, то отношение двух отрезков, получившихся на одной прямой, равно отношению двух соответствующих отрезков другой прямой), имеем:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Подставив в (7.1.4) величины отрезков Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, получимУравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Разрешая это уравнение относительно х, находим: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Вторая формула (7.1.3) получается аналогично. Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— две произвольные точки и М(х,y) —

середина отрезка Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Эти формулы

получаются из (7.1.3) при Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Основная теорема о прямой линии на плоскости

Предположим, что в данной плоскости задана прямоугольная система координат и некоторая прямая l.

Всякий ненулевой вектор, коллинеарный данной прямой, называется её направляющим вектором. Всякие два направляющих вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуодной и той же прямой коллинеарны между собой, т.е.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, .

Для всех направляющих векторов Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуданной прямой, не параллельной оси ординат, отношение Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуординаты вектора к его абсциссе имеет одно и то же постоянное значение k, называемое угловым коэффициентом данной прямой.

Действительно, если Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— два направляющих вектора данной прямой /, то векторы коллинеарны, т.е.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуих координаты пропорциональны: Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуа значит Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Угловой коэффициент прямой можно определить и по-другому: как тангенс угла, образованного положительным направлением оси абсцисс и заданной прямой.

Справедлива следующая теорема.

Теорема 7.3,1. Всякая прямая на плоскости определяется уравнением первой степени с двумя переменными х и у; и обратно, всякое уравнение первой степени с двумя переменными х и у определяет некоторую прямую на плоскости.

Доказательство: Пусть В = (О,b>- точка пересечения прямой L с осью у, а Р = (х,у) — любая другая точка на этой прямой. Проведем через точку В прямую, параллельную оси х, а через точку Р — прямую, параллельную оси у; проведем также прямую х = 1. Пусть k -угловой коэффициент прямой L (см. рис. 7.7). Случай к =0 не исключается.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Так как треугольники BSQ и BRP подобны, то Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили после упрощения

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Следовательно, если точка Р принадлежит прямой L, то ее координаты удовлетворяют уравнению (7.2.1). Обратно, нетрудно показать, что если х и у связаны уравнением (7.2.1), то точка Р принадлежит прямой L, проходящей через точку (0;b) и имеющей угловой коэффициент k.

Таким образом, уравнение любой прямой можно записать в виде:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(не вертикальная прямая) Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, (7.2.2), х = а (вертикальная прямая) (7.2.3).

В обоих случаях мы получаем уравнение первой степени. Кроме того, каждое уравнение первой степени ио х и у можно привести к виду (7.2.2) либо (7.2.3).

Докажем обратное утверждение. Предположим, что задано произвольное уравнение первой степени:

Если Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, мы можем записать уравнение (7.2.4) в виде

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

т.е. в виде (7.2.2). При В = 0 уравнение (7.2.3) сводится к уравнению

или Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, т.е. к уравнению вида (7.2.3).

Таким образом, любая прямая описывается уравнением первой степени с неизвестными х и у, и обратно, каждое уравнение первой степени с неизвестными х и v определяет некоторую прямую. Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнение (7.2.4) называется общим уравнением прямой. Так

как Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуявляется направляющим вектором прямой (7.2.4). Вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуперпендикулярен прямой (7.2.4) и называется нормальным вектором. Возможны частные случаи:

1. Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили у =b, где Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, -это уравнсние прямой, параллельной оси Ох.

2. Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили х = а, где Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, — это уравнение прямой, параллельной оси Оу.

3. Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— это уравнение прямой, проходящей через начало координат.

4. А=0; С=0; Ву-0 или у = 0 — это уравнение оси абсцисс Ох.

5. В=0;С=0; Ах=0 или х = 0 — это уравнение оси ординат Оу.

Различные виды уравнений прямой на плоскости

Положение прямой на плоскости относительно системы координат можно задать различными способами. Например, прямая однозначно определяется: двумя различными точками; точкой и направляющим вектором; отрезками, отсекаемыми прямой на осях координат и др. Однако, обязательно, должна быть точка, лежащая на этой прямой.

Пусть в уравнении (7.2.4) ни один из коэффициентов А, В, С не равен нулю. Перенесем свободные члены вправо и разделим на (-С). Получим уравнение прямой в отрезках:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

где Уравнения прямой линии проходящей через одну точку-длины отрезков, отсекаемых прямой l на осях координат, взятые с соответствующими знаками (в зависимости от того, положительные или отрицательные полуоси координат пересекает прямая l).

Рассмотрим прямую l на плоскости и выберем на этой прямой какие-нибудь точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Тогда вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуявляется направляющим вектором этой прямой l.

Геометрическое место концов всевозможных векторов вида Уравнения прямой линии проходящей через одну точкугде Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупробегает все вещественные числовые значения, определяет прямую l. Уравнение (7.3.2) называется уравнением прямой в векторной форме (векторным уравнением прямой). Записав векторное уравнение (7.3.2) в координатной форме Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи воспользовавшись определением равенства векторов, получим параметрические уравнения прямой:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

где Уравнения прямой линии проходящей через одну точку— координаты направляющего вектора.

Система (7.3.3) равносильна уравнению

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

называемым каноническим уравнением прямой на плоскости. Из системы (7.3.3) можно получить уравнение

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкукоторое называется уравнением прямой, проходящей через две данные точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если абсциссы точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуодинаковы, т. е. Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуто прямая Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельна оси ординат и ее уравнение имеет вид: х=а.

Если ординаты точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуодинаковы, т. е. Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то прямая Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельна оси абсцисс и ее уравнение имеет вид: у=b. Уравнение (7.3.5) можно преобразовать к виду:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

угловой коэффициент прямой.

Уравнение (7.3.6) называется уравнением прямой, проходящей через точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи имеющей угловой коэффициент k.

Пример:

Составить уравнение прямой, проходящей через две точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

I способ. Воспользуемся уравнением (7.3.5). Подставив известные координаты точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, получим искомое уравнение прямой:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

II способ. Зная координаты точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупо формуле (7.3.7) можно найти угловой коэффициент искомой прямой:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Тогда, воспользовавшись уравнением (7.3.6), найдём искомое уравнение прямой: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Заметим, что составленное уравнение можно записать как уравнение прямой в отрезках, разделив все члены уравнения

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Взаимное расположение двух прямых на плоскости

Пусть на плоскости заданы две прямые общими уравнениями Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Угол между ними можно вычислить как угол между направляющими векторами

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуэтих прямых:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если прямые параллельныУравнения прямой линии проходящей через одну точку, то их нормальные векторы Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуколлинеарны, а это значит, что их соответствующих координаты пропорциональны:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

И обратно, если координаты при неизвестных х и у пропорциональны, то прямые параллельны. Следовательно, можно сформулировать следующую теорему:

Теорема 7.4.1. Две прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельны тогда и только тогда, когда в их уравнениях коэффициенты при соответствующих переменных х и у пропорциональны.

Например, прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельны,

т. к.Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Если прямые перпендикулярны Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то их нормальные векторы Уравнения прямой линии проходящей через одну точкутоже перпендикулярны, а это значит, что скалярное произведение этих векторов равно нулю: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, или в координатной форме

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Справедливо и обратное утверждение: если скалярное произведение нормальных векторов равно нулю, то прямые /, и /2 перпендикулярны.

Теорема 7.4.2. Две прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуперпендикулярны тогда и только тогда, когда коэффициенты при переменных х и у удовлетворяют равенству Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Например, прямые Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуперпендикулярны, так как

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Если прямые заданы уравнениями вида Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, то угол между ними находится по формуле:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Для того чтобы прямые были параллельны, необходимо и достаточно, чтобы выполнялось равенство

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(7.4.5)

а для их перпендикулярности необходимо и достаточно, чтобы

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(7.4.6)

Пример:

Найти проекцию точки Р (2, 3) на прямую, проходящую через точки А (4, 3) и В (6, 5).

Решение:

Проекция точки Р на прямую АВ — это точка пересечения перпендикуляра, проведенного к этой прямой из точки Р.

Вначале составим уравнение прямой АВ. Воспользовавшись уравнением (7.3.5), последовательно получаем:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Для того, чтобы составить уравнение перпендикуляра, проведенного из точки Р на прямую АВ, воспользуемся уравнением (7.3.6). Угловой коэффициент k определим из условия перпендикулярности двух прямых, т. е. из формулы (7.4.6). Поскольку Уравнения прямой линии проходящей через одну точку,то из равенства Уравнения прямой линии проходящей через одну точкунаходим угловой коэффициент перпендикуляра Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Подставляя найденное значение углового коэффициента Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи координаты точки Р (2, 3) в уравнение (7.3.6), получаем:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Решая систему уравнений, составленную из уравнений прямой АВ и перпендикуляра

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

найдём координаты проекции точки Р на прямую АВ: х=3 у=2, т.е.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Издержки на производство шести автомобилей составляют 1000 млн. ден. ед., а на производство двадцати автомобилей- 15000 млн. ден. ед. Определить издержки на производство 22 автомобилей при условии, что функция К(х) издержек производства линейна, т.е. имеет вид у = ах + b .

Решение:

Обозначим через х количество автомобилей, а через y- издержки производства. Тогда из условия задачи следует, что заданы координаты двух точек- А(6; 1000) и В(20; 15000), принадлежащих линейной функции у = ах +b. Воспользовавшись уравнением (7.3.6 ), найдём искомое уравнение:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Подставив в найденную функцию х = 22, определим издержки на производство 22 автомобилей:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(млн. дсн. ед)

Пример:

Фирма продаёт свои изделия по 10 ден. ед. за единицу. Затраты на изготовление одного изделия составляют 6 ден. ед. Непроизводственные расходы фирмы равны 300 ден. ед. в год. Определить годовой выпуск продукции, необходимой для того, чтобы фирма работала с прибылью.

Решение:

Обозначим через х объём произведенной продукции. Тогда доход фирмы равен D = 10x. Затраты на производство определяются уравнением: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Найдём точку безубыточности. т.е. значение x, при котором доход фирмы равен затратам: D=K, т.е. 10x = 6x + 300. Решив это уравнение, получим значение объёма производства, при котором фирма работает без убытка: х=75. Следовательно, если объём производства Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуто фирма будет работать с прибылью.

Прямая линия в пространстве

Системы координат в пространстве

В трехмерном пространстве система координат определяется тремя взаимно перпендикулярными осями, проходящими через начало координат О. Снабдив каждую ось единицей измерения длин, можно задать тремя упорядоченными числами (называемыми координатами) положение точки в пространстве. Например, точка Р задается упорядоченной тройкой чисел Р( 1,2,3).

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пусть задано пространствоУравнения прямой линии проходящей через одну точку. Важнейшим понятием пространственной аналитической геометрии является понятие уравнения поверхности. Всякая же линия рассматривается как пересечение двух поверхностей. Мы остановимся на изучении поверхности первого порядка — плоскости и прямой линии.

Положение прямой в пространстве вполне определяется заданием какой-либо сё фиксированной точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельного этой прямой.

Вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, параллельный прямой, называется направляющим вектором этой прямой.

Итак, пусть прямая L проходит через точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, лежащую на прямой, параллельно вектору Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуУравнения прямой линии проходящей через одну точку(см. рис. 7.9).

Рассмотрим произвольную точку M(x,y,z) на этой прямой. Из рисунка видно, что вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельный (коллинеарный) вектору Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Поскольку векторы Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуколлинеарны, то найдётся такое число t, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, где множитель t может принимать любое числовое значение в зависимости от положения точки М на прямой.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнение Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(7.5.1) называется векторным уравнением прямой. Оно показывает, что каждому значению параметра t соответствует радиус-вектор некоторой точки M, лежащей на прямой. Это уравнение можно записать в виде: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку(см. рис. 7.9). Запишем это уравнение в координатной форме. Подставив координаты векторов Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув уравнение (7.5.1) и воспользовавшись определением алгебраических операций над векторами и равенством векторов, получим уравнения:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Полученные уравнения называются параметрическими уравнениями прямой.

При изменении параметра t изменяются координаты х, у и z и точка М перемещается по прямой.

Разрешив уравнения (7.5.2) относительно t

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

и приравняв найденные значенияt получим канонические уравнения прямой:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Если прямая L в пространстве задается двумя своими точками Уравнения прямой линии проходящей через одну точку,то вектор

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

можно взять в качестве направляющего вектора и тогда уравнения (7.5.3) преобразуются в уравнения

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

где Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. (7.5.4)- это уравнение прямой, проходящей через две заданные точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Составить параметрические уравнения прямой, проходящей через точкуУравнения прямой линии проходящей через одну точку, перпендикулярно плоскости Oxz.

Решение:

В качестве направляющего вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуискомой прямой можно взять единичный вектор оси Оу: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку• Подставив значения координат точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи значения координат направляющего вектора в уравнения (7.5.2), получаем: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Пример:

Записать уравнения прямой Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув параметрическом виде.

ОбозначимУравнения прямой линии проходящей через одну точку. Тогда Уравнения прямой линии проходящей через одну точку,

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, откуда следует, что Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Замечание. Пусть прямая перпендикулярна одной из координатных осей, например, оси Ох. Тогда направляющий вектор Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

прямой перпендикулярный оси Ох, имеет координаты (о; n; р) и параметрические уравнения прямой примут вид Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Исключая из уравнений параметр t, получим уравнения прямой в виде

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Однако и в этом случае формально можно записывать канонические уравнения прямой в виде Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Таким образом, если в знаменателе одной из дробей стоит нуль, то это означает, что прямая перпендикулярна соответствующей координатной оси.

Аналогично, канонические уравнения

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуопределяют прямую перпендикулярную осям О х и О у или параллельную оси О z.

Пример:

Составить канонические и параметрические уравнения прямой, проходящей через точку Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельно вектору Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

Подставив координаты точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, и вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув (7.5.2) и (7.5.3), находим искомые канонические уравнения:

.Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи параметрические уравнения:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Составить канонические уравнения прямой, проходящей через точку М(2, -1,4) параллельно

а) прямой Уравнения прямой линии проходящей через одну точку;

Решение:

а) Поскольку направляющий вектор заданной прямой

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуявляется направляющим вектором искомой прямой, то

подставив координаты точки М(2; -1; 4) и вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув (7.5.3) получим уравнение искомой прямой: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

б) Поскольку единичный вектор оси О х: Уравнения прямой линии проходящей через одну точкубудет направляющим вектором искомой прямой, то подставив в уравнение

(7.5.3) координаты точки М(2; -1; 4 ) и вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, получаем:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

в) В качестве направляющего вектора Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуискомой прямой можно взять единичный вектор оси Оу: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. В соответствии с уравнением (7.5.3), получаем Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуили Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

г) Единичный вектор оси Oz : Уравнения прямой линии проходящей через одну точкубудет направляющим вектором искомой прямой. В соответствии с уравнением (7.5.3), получаем

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Составить уравнение прямой, проходящей через две заданные точки Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

Подставив координаты точек Уравнения прямой линии проходящей через одну точкув уравнение

(7.5.4), получим:Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Взаимное расположение двух прямых в пространстве

Углом между прямыми в пространстве будем называть любой из смежных углов, образованных двумя прямыми, проведенными через произвольную точку параллельно данным. Пусть в пространстве заданы две прямые:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Очевидно, что за угол Уравнения прямой линии проходящей через одну точкумежду прямыми можно принять угол между их направляющими векторами Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, косинус которого находится по формуле:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Условия параллельности и перпендикулярности двух прямых равносильны условиям параллельности и перпендикулярности их направляющих векторовУравнения прямой линии проходящей через одну точку:

Две прямые параллельны тогда и только тогда, когда пропорциональны соответствующие координаты направляющих векторов:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

т.е. Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллельна Уравнения прямой линии проходящей через одну точкутогда и только тогда, когда Уравнения прямой линии проходящей через одну точкупараллелен

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Две прямые перпендикулярны тогда и только тогда, когда сумма произведений соответствующих координат направляющих векторов равна нулю: Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Пример:

Найти угол между прямыми Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Решение:

Воспользуемся формулой (7.6.1), в которую подставим координаты направляющих векторов Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуи

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Тогда Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, откуда Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуилиУравнения прямой линии проходящей через одну точку.

Видео:Видеоурок "Параметрические уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Параметрические уравнения прямой"

Вычисление уравнения прямой

Пусть PQ — некоторая прямая на плоскости Оху (рис. 22). Через произвольную точку М0 (х0, у0) этой прямой (условно называемую «начальной точкой») проведем прямую М0х параллельную оси Ох и имеющую с ней одинаковое направление. Тогда наименьший неотрицательный угол Уравнения прямой линии проходящей через одну точку, образованный полупрямой M0Q, лежащей выше оси М0х’ или совпадающей с ней, называется углом между данной прямой и осью Ох.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Очевидно, этот угол не зависит от выбора точки М0. Если прямая PQ пересекает ось Ох в некоторой точке А (а, 0), то ф есть обычный угол между направленными прямыми. Если PQ || Ох, то, очевидно, Ф = 0. Начальная точка М0 прямой и угол ф («направление прямой») однозначно определяют положение этой прямой на плоскости.

1) Пусть сначала Уравнения прямой линии проходящей через одну точку. Тогда прямая PQ пересекает ось Оу в некоторой точке В (0, b), которую можно принять за начальную.

Ордината у = NM текущей точки М (х, у) прямой (рис. 23) состоит из двух частей:

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

из них первая постоянна, а вторая переменна. Введя угловой коэффициент tg ф = k9 из рис. 23 будем иметь

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Нетрудно проверить, что формула (3) остается справедливой также и при х

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Видеоурок "Уравнение прямой с угловым коэффициентом"Скачать

Видеоурок "Уравнение прямой с угловым коэффициентом"

Уравнение прямой

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Видео:Видеоурок "Уравнение прямой, проходящей через две точки"Скачать

Видеоурок "Уравнение прямой, проходящей через две точки"

Уравнение прямой на плоскости

Любую прямую на плоскости можно задать уравнением прямой первой степени вида

где A и B не могут быть одновременно равны нулю.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнение прямой с угловым коэффициентом

Общее уравнение прямой при B≠0 можно привести к виду

где k — угловой коэффициент равный тангенсу угла, образованного данной прямой и положительным направлением оси ОХ.

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Уравнение прямой в отрезках на осях

Если прямая пересекает оси OX и OY в точках с координатами ( a , 0) и (0, b ), то она может быть найдена используя формулу уравнения прямой в отрезках

x+y= 1
ab

Уравнение прямой, проходящей через две различные точки на плоскости

Если прямая проходит через две точки M( x 1, y 1) и N( x 2, y 2), такие что x 1 ≠ x 2 и y 1 ≠ y 2, то уравнение прямой можно найти, используя следующую формулу

x — x 1=y — y 1
x 2 — x 1y 2 — y 1

Уравнения прямой линии проходящей через одну точку

Параметрическое уравнение прямой на плоскости

Параметрические уравнения прямой могут быть записаны следующим образом

x = l t + x 0 y = m t + y 0

где N( x 0, y 0) — координаты точки лежащей на прямой, a = — координаты направляющего вектора прямой.

Каноническое уравнение прямой на плоскости

Если известны координаты точки N( x 0, y 0) лежащей на прямой и направляющего вектора a = ( l и m не равны нулю), то уравнение прямой можно записать в каноническом виде, используя следующую формулу

x — x 0=y — y 0
lm

Решение. Воспользуемся формулой для уравнения прямой проходящей через две точки

x — 1 2 — 1 = y — 7 3 — 7

Упростив это уравнение получим каноническое уравнение прямой

Выразим y через x и получим уравнение прямой с угловым коэффициентом

Найдем параметрическое уравнение прямой. В качестве направляющего вектора можно взять вектор MN .

Взяв в качестве координат точки лежащей на прямой, координаты точки М, запишем параметрическое уравнение прямой

x = t + 1 y = -4 t + 7

Решение. Так как M y — N y = 0, то невозможно записать уравнение прямой проходящей через две точки.

Найдем параметрическое уравнение прямой. В качестве направляющего вектора можно взять вектор MN .

Взяв в качестве координат точки лежащей на прямой, координаты точки М, запишем параметрическое уравнение прямой

Видео:Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.Скачать

Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.

Уравнение прямой в пространстве

Уравнение прямой, проходящей через две различные точки в пространстве

Если прямая проходит через две точки M( x 1, y 1, z 1) и N( x 2, y 2, z 2), такие что x 1 ≠ x 2, y 1 ≠ y 2 и z 1 ≠ z 2, то уравнение прямой можно найти используя следующую формулу

x — x 1=y — y 1=z — z 1
x 2 — x 1y 2 — y 1z 2 — z 1

Параметрическое уравнение прямой в пространстве

Параметрические уравнения прямой могут быть записаны следующим образом

Уравнения прямой линии проходящей через одну точкуx = l t + x 0
y = m t + y 0
z = n t + z 0

где ( x 0, y 0, z 0) — координаты точки лежащей на прямой, — координаты направляющего вектора прямой.

Каноническое уравнение прямой в пространстве

Если известны координаты точки M( x 0, y 0, z 0) лежащей на прямой и направляющего вектора n = , то уравнение прямой можно записать в каноническом виде, используя следующую формулу

x — x 0=y — y 0=z — z 0
lmn

Прямая как линия пересечения двух плоскостей

Если прямая является пересечением двух плоскостей, то ее уравнение можно задать следующей системой уравнений

💥 Видео

Видеоурок "Общие уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Общие уравнения прямой"

Видеоурок "Общее уравнение прямой"Скачать

Видеоурок "Общее уравнение прямой"

11. Прямая в пространстве и ее уравненияСкачать

11. Прямая в пространстве и ее уравнения

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.

Уравнение прямой, проходящей через одну заданную точку. УРОК 1Скачать

Уравнение прямой, проходящей через одну заданную точку. УРОК 1

Уравнение параллельной прямойСкачать

Уравнение параллельной прямой

Составление уравнения прямой с угловым коэффициентом по графикуСкачать

Составление уравнения прямой с угловым коэффициентом по графику

Линейная функция. Составить уравнение прямой проходящей через точку и перпендикулярно прямой.Скачать

Линейная функция. Составить уравнение прямой проходящей через точку и перпендикулярно прямой.
Поделиться или сохранить к себе: