Уравнение параллельной прямой. Уравнение прямой, проходящей через точку в данном направлении
Уравнение прямой, проходящей через т.у А(ха; уа) и имеющей угловой коэффициент k, записывается в виде
у – уа=k (x – xa). (5)
Уравнение прямой, проходящей через две точки т. А (х 1 ; у 1) и т.В (х 2 ; у 2) , имеет вид
Если точки А и В определяют прямую, параллельную оси Ох (у 1 = у 2) или оси Оу (х 1 = х 2), то уравнение такой прямой записывается соответственно в виде:
у = у 1 или х = х 1 (7)
Нормальное уравнение прямой
Пусть дана прямая С, проходящая через данную точку Мо(Хо; Уо) и перпендикулярная вектору (А;В). Любой вектор , перпендикулярный данной прямой , называется ее нормальным вектором. Выберем на прямой произвольную т. М(х;у). Тогда , а значит их скалярное произведение . Это равенство можно записать в координатах
А(х-х о)+В(у-у о)=0 (8)
Уравнение (8) называется нормальным уравнением прямой .
Параметрическое и каноническое уравнения прямой
Пусть прямая l задана начальной точкой М 0 (х 0 ; у 0) и направляющим вектором (а 1 ;а 2 ),. Пусть т. М(х; у) – любая точка, лежащая на прямой l . Тогда вектор коллинеарен вектору . Следовательно, = . Записывая это уравнение в координатах, получаем параметрическое уравнение прямой
Исключим параметр t из уравнения (9). Это возможно, так как вектор , и потому хотя бы одна из его координат отлична от нуля.
Пусть и , тогда , и, следовательно,
Уравнение (10) называется каноническим уравнением прямой с направляющим вектором
=(а 1 ; а 2). Если а 1 =0 и , то уравнения (9) примут вид
Этими уравнениями задается прямая, параллельная оси, Оу и проходящая через точку
М 0 (х 0 ; у 0).
х=х 0 (11)
Если , , то уравнения (9) примут вид
Этими уравнениями задается прямая, параллельная оси Ох и проходящая через точку
М 0 (х 0 ; у 0). Каноническое уравнение такой прямой имеет вид
у=у 0 (12)
Угол между прямыми. Условие параллельности и перпендикулярности двух
Прямых
Пусть даны две прямые, заданные общими уравнениями:
и 
Тогда угол φ между ними определяется по формуле:
(13)
Условие параллельности 2-х прямых: (14)
Условие перпендикулярности
2-х прямых: 
(15)
Условие параллельности в этом случае имеет вид: (17)
Условие перпендикулярности прямых: (18)
Если две прямые заданы каноническими уравнениями:
и 
то угол φ между этими прямыми определяется по формуле:
(19)
Условие параллельности прямых: (20)
Условие перпендикулярности
прямых: 
(21)
Расстояние от точки до прямой
Расстояние d от точки М(х 1 ; у 1) до прямой Ax+By+C=0 вычисляется по формуле
(22)
Пример по выполнению практической работы
Пример 1. Построить прямую 3х– 2у +6=0.
Решение:Для построения прямой достаточно знать какие-либо две её точки, например, точки её пересечения с осями координат. Точку А пересечения прямой с осью Ох можно получить, если в уравнении прямой принять у=0.Тогда имеем 3х +6=0, т.е. х =-2. Таким образом, А (–2;0).
Тогда В пересечения прямой с осью Оу имеет абсциссу х =0; следовательно, ордината точки В находится из уравнения –2у+ 6=0, т.е. у=3. Таким образом, В (0;3).
Пример 2. Составить уравнение прямой, которая отсекает на отрицательной полуплоскости Оу отрезок, равный 2 единицам, и образует с осью Ох угол φ =30˚.
Решение: Прямая пересекает ось Оу в точке В (0;–2) и имеет угловой коэффициент k =tg φ= = . Полагая в уравнении (2) k = и b = –2, получим искомое уравнение
Или 
.
Пример 3. А (–1; 2) и
В (0;–3). (указание : угловой коэффициент прямой находится по формуле (3))
Решение: 
.Отсюда имеем . Подставив в это уравнение координаты т.В,
получим: 
, т.е. начальная ордината b
= –3 . Тогда получим уравнение .
Пример 4. Общее уравнение прямой 2х – 3у – 6 = 0 привести к уравнению в отрезках.
Решение: запишем данное уравнение в виде 2х – 3у =6 и разделим обе его части на свободный член: . Это и есть уравнение данной прямой в отрезках.
Пример 5. Через точку А (1;2) провести прямую, отсекающую на положительных полуосях координат равные отрезки.
Решение: Пусть уравнение искомой прямой имеет вид По условию а =b . Следовательно, уравнение принимает вид х + у = а . Так как точка А (1; 2) принадлежит этой прямой, значит ее координаты удовлетворяют уравнению х + у = а ; т.е. 1 + 2 = а , откуда а = 3. Итак, искомое уравнение записывается следующим образом: х + у = 3, или х + у – 3 = 0.
Пример 6. Для прямой написать уравнение в отрезках. Вычислить площадь треугольника, образованного этой прямой и осями координат.
Решение: Преобразуем данное уравнение следующим образом: , или .
В результате получим уравнение , которое и является уравнением данной прямой в отрезках. Треугольник, образованный данной прямой и осями координат, является прямоугольным треугольником с катетами, равными 4 и 3, поэтому его площадь равна S= (кв. ед.)
Пример 7. Составить уравнение прямой, проходящий через точку (–2; 5) и образующей с осью Ох угол 45º.
Решение: Угловой коэффициент искомой прямой k = tg 45º = 1. Поэтому, воспользовавшись уравнением (5), получаем у – 5 = x – (–2), или х – у + 7 = 0.
Пример 8. Составить уравнение прямой, проходящей через точки А (–3; 5)и В(7; –2).
Решение: Воспользуемся уравнением (6):
, или , откуда 7х
+ 10у
– 29 = 0.
Пример 9. Проверить, лежат ли точки А (5; 2), В (3; 1) и С (–1; –1) на одной прямой.
Решение: Составим уравнение прямой, проходящей через точки А и С :
, или
Подставляя в это уравнение координаты точки В (хВ = 3 и у В = 1), получим (3–5) / (–6)= = (1–2) / (–3), т.е. получаем верное равенство. Т. о., координаты точки В удовлетворяют уравнению прямой (АС ), т.е. .
Пример 10: Составить уравнение прямой, проходящую через т. А(2;-3).
Перпендикулярную =(-1;5)
Решение: Пользуясь формулой (8), находим уравнение данной прямой -1(х-2)+5(у+3)=0,
или окончательно, х – 5 у - 17=0.
Пример 11 : Даны точки М 1 (2;-1) и М 2 (4; 5). Написать уравнение прямой, проходящей через точку М 1 перпендикулярно вектору Решение: Нормальный вектор искомой прямой имеет координаты (2;6), следовательно по формуле (8) получим уравнение 2(х-2)+6(у+1)=0 или х+3у +1=0.
Пример 12
:
и 
.
Решение: ; .
Пример 13:
Решение: а) ;
Пример 14:
Вычислить угол между прямыми 
Решение: 
Пример 15: Выяснить взаимное расположение прямых:
Решение:
Пример 16: найти угол между прямыми и .
Решение: .
Пример 17: выяснить взаимное расположение прямых:
Решение:а)
- прямые параллельны;
б) - значит, прямые перпендикулярны.
Пример 18:
Вычислить расстояние от точки М(6; 8) до прямой 
Решение: по формуле (22) получим: 
.
Задания для практического занятия:
Вариант 1
1. Привести общее уравнение прямой 2x+3y-6=0 к уравнению в отрезках и вычислить площадь треугольника, отсекаемого этой прямой от соответствующего координатного угла;
2. В ∆ABC вершины имеют координаты точки А (-3;4), точки В (-4;-3), точки С (8;1). Составить уравнения стороны (AB), высоты (ВК) и медианы (CМ);
3. Вычислить угловой коэффициент прямой, проходящей через точку М 0 (-2;4) и параллельной вектору (6;-1);
4. Вычислить угол между прямыми
4. Вычислить угол между прямыми:
а) 2x - 3y + 7 = 0 и 3x - y + 5 = 0 ; б) и y = 2x – 4;
5.Определить взаимное расположение 2-х прямых и ;
, если известны координаты концов отрезка т.А(18;8) и т.В(-2; -6).
Вариант 3
1. Привести общее уравнение прямой 4x-5y+20=0 к уравнению в отрезках и вычислить площадь треугольника, отсекаемого этой прямой от соответствующего координатного угла;
2. В ∆ABC вершины имеют координаты точки А (3;-2), точки В (7;3), точки
С (0;8). Составить уравнения стороны (AB), высоты (ВК) и медианы (CМ);
3. Вычислить угловой коэффициент прямой, проходящей через точку M 0 (-1;-2) и
параллельной вектору (3;-5);
4. Вычислить угол между прямыми
а) 3x + y - 7 = 0 и x - y + 4 = 0; б) и ;
5. Определить взаимное расположение 2-х прямых и y = 5x + 3;
6. Вычислить расстояние от середины отрезка АВ до прямой 
, если известны координаты концов отрезка т.А(4;-3) и т.В(-6; 5).
Вариант 4
1. Привести общее уравнение прямой 12x-5y+60=0 к уравнению в отрезках и вычислить длину отрезка, который отсекается от этой прямой соответствующим координатным углом;
2. В ∆ABC вершины имеют координаты точки А (0;-2), точки В (3;6), точки С (1;-4). Составить уравнения стороны (AB), высоты (ВК) и медианы (CМ);
3. Вычислить угловой коэффициент прямой, проходящей через точку M 0 (4;4) и параллельной вектору (-2;7);
4.Вычислить угол между прямыми
а) x +4 y + 8 = 0 и 7x - 3y + 5 = 0; б) и ;
5. Определить взаимное расположение 2-х прямых и ;
6. Вычислить расстояние от середины отрезка АВ до прямой 
, если известны координаты концов отрезка т.А(-4; 8) и т.В(0; 4).
1. Назовите уравнения прямой на плоскости, когда известны точка, через которую она проходит и ее направляющий вектор;
2. Какой вид имеет нормальное, общее уравнения прямой на плоскости;
3. Назовите уравнение прямой, проходящей через две точки, уравнение прямой в отрезках, уравнение прямой с угловым коэффициентом;
4. Перечислите формулы для вычисления угла между прямыми, заданными уравнениями с угловым коэффициентом. Сформулируйте условия параллельности и перпендикулярности двух прямых.
5. Как найти расстояние от точки до прямой?
Пусть прямая проходит через точки М 1 (х 1 ; у 1) и М 2 (х 2 ; у 2). Уравнение прямой, проходящей через точку М 1 , имеет вид у- у 1 = k (х - х 1), (10.6)
где k - пока неизвестный коэффициент.
Так как прямая проходит через точку М 2 (х 2 у 2), то координаты этой точки должны удовлетворять уравнению (10.6): у 2 -у 1 = k (х 2 -х 1).
Отсюда
находим
Подставляя найденное значениеk
в уравнение (10.6), получим уравнение
прямой, проходящей через точки М 1
и М 2:
Предполагается, что в этом уравнении х 1 ≠ х 2 , у 1 ≠ у 2
Если х 1 = х 2 , то прямая, проходящая через точки М 1 (х 1 ,у I) и М 2 (х 2 ,у 2) параллельна оси ординат. Ее уравнение имеет вид х = х 1 .
Если у 2 = у I , то уравнение прямой может быть записано в виде у = у 1 , прямая М 1 М 2 параллельна оси абсцисс.
Уравнение прямой в отрезках
Пусть
прямая пересекает ось Ох в точке М 1 (а;0),
а ось Оу – в точке М 2 (0;b).
Уравнение примет вид:
т.е.
.
Это уравнение называетсяуравнением
прямой в отрезках, т.к. числа а и b
указывают, какие отрезки отсекает прямая
на осях координат
.
Уравнение прямой, проходящей через данную точку перпендикулярно данному вектору
Найдем уравнение прямой, проходящей через заданную точку Мо (х О; у о) перпендикулярно данному ненулевому вектор n = (А; В).
Возьмем на прямой произвольную точку М(х; у) и рассмотрим вектор М 0 М (х - х 0 ; у - у о) (см. рис.1). Поскольку векторы n и М о М перпендикулярны, то их скалярное произведение равно нулю: то есть
А(х - хо) + В(у - уо) = 0. (10.8)
Уравнение (10.8) называется уравнением прямой, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданному вектору .
Вектор n= (А; В), перпендикулярный прямой, называется нормальным нормальным вектором этой прямой .
Уравнение (10.8) можно переписать в виде Ах + Ву + С =0 , (10.9)
где А и В координаты нормального вектора, С = -Ах о - Ву о - свободный член. Уравнение (10.9) есть общее уравнение прямой (см. рис.2).
Рис.1 Рис.2
Канонические уравнения прямой
,
Где
- координаты точки, через которую проходит
прямая, а
- направляющий вектор.
Кривые второго порядка Окружность
Окружностью называется множество всех точек плоскости, равноотстоящих от данной точки, которая называется центром.
Каноническое
уравнение круга радиуса
R с
центром в точке
:
В частности, если
центр кола совпадает с началом координат,
то уравнение будет иметь вид:
Эллипс
Эллипсом
называется множество точек плоскости,
сумма расстояний от каждой из которых
до двух заданных точек
и
,
которые называются фокусами, есть
величина постоянная
,
большая чем расстояние между фокусами
.
Каноническое уравнение эллипса,
фокусы которого лежат на оси Ох, а начало
координат посредине между фокусами
имеет вид
г
де
a длина большой полуоси;
b– длина
малой полуоси (рис. 2).
В данной статье научимся составлять уравнения прямой, проходящей через заданную точку на плоскости перпендикулярно заданной прямой. Изучим теоретические сведения, приведем наглядные примеры, где необходимо записать такое уравнение.
Yandex.RTB R-A-339285-1
Перед нахождением уравнения прямой, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданной прямой. Теорема рассматривается в средней школе. Через заданную точку, лежащую на плоскости, можно провести единственную прямую, перпендикулярную данной. Если имеется трехмерное пространство, то количество таких прямых увеличится до бесконечности.
Определение 1
Если плоскость α проходит через заданную точку М 1 перпендикулярно к заданной прямой b , то прямые, лежащие в этой плоскости, в том числе и проходящая через М 1 являются перпендикулярными заданной прямой b .
Отсюда можно прийти к выводу, что составление уравнения прямой, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданной прямой применимо только для случая на плоскости.
Задачи с трехмерным пространством подразумевают поиск уравнения плоскости, проходящей через заданную точку перпендикулярно к заданной прямой.
Если на плоскости с системой координат О х у z имеем прямую b , то ей соответствует уравнение прямой на плоскости, задается точка с координатами M 1 (x 1 , y 1) , а необходимо составить уравнение прямой a , которая проходит через точку М 1 , причем перпендикулярно прямой b .
По условию имеем координаты точки М 1 . Для написания уравнения прямой необходимо иметь координаты направляющего вектора прямой a , или координаты нормального вектора прямой a , или угловой коэффициент прямой a .
Необходимо получить данные из заданного уравнения прямой b . По условию прямые a и b перпендикулярные, значит, направляющий вектор прямой b считается нормальным вектором прямой a . Отсюда получим, что угловые коэффициенты обозначаются как k b и k a . Они связаны при помощи соотношения k b · k a = - 1 .
Получили, что направляющий вектор прямой b имеет вид b → = (b x , b y) , отсюда нормальный вектор - n a → = (A 2 , B 2) , где значения A 2 = b x , B 2 = b y . Тогда запишем общее уравнение прямой, проходящее через точку с координатами M 1 (x 1 , y 1) , имеющее нормальный вектор n a → = (A 2 , B 2) , имеющее вид A 2 · (x - x 1) + B 2 · (y - y 1) = 0 .
Нормальный вектор прямой b определен и имеет вид n b → = (A 1 , B 1) , тогда направляющий вектор прямой a является вектором a → = (a x , a y) , где значения a x = A 1 , a y = B 1 . Значит осталось составить каноническое или параметрическое уравнение прямой a , проходящее через точку с координатами M 1 (x 1 , y 1) с направляющим вектором a → = (a x , a y) , имеющее вид x - x 1 a x = y - y 1 a y или x = x 1 + a x · λ y = y 1 + a y · λ соответственно.
После нахождения углового коэффициента k b прямой b можно высчитать угловой коэффициент прямой a . Он будет равен - 1 k b . Отсюда следует, что можно записать уравнение прямой a , проходящей через M 1 (x 1 , y 1) с угловым коэффициентом - 1 k b в виде y - y 1 = - 1 k b · (x - x 1) .
Полученное уравнение прямой, проходящее через заданную точку плоскости перпендикулярно заданной. Если того требуют обстоятельства, можно переходить к другому виду данного уравнения.
Решение примеров
Рассмотрим составление уравнения прямой, проходящей через заданную точку плоскости и перпендикулярно заданной прямой.
Пример 1
Записать уравнение прямой а, которая проходит через точку с координатами M 1 (7 , - 9) и перпендикулярна прямой b , которое задано каноническим уравнением прямой x - 2 3 = y + 4 1 .
Решение
Из условия имеем, что b → = (3 , 1) является направляющим вектором прямой x - 2 3 = y + 4 1 . Координаты вектора b → = 3 , 1 являются координатами нормального вектора прямой a , так как прямые a и b взаимно перпендикулярны. Значит, получаем n a → = (3 , 1) . Теперь необходимо записать уравнение прямой, проходящее через точку M 1 (7 , - 9) , имеющее нормальный вектор с координатами n a → = (3 , 1) .
Получим уравнение вида: 3 · (x - 7) + 1 · (y - (- 9)) = 0 ⇔ 3 x + y - 12 = 0
Полученное уравнение является искомым.
Ответ: 3 x + y - 12 = 0 .
Пример 2
Составить уравнение прямой, которая проходит через начало координат системы координат О х у z , перпендикулярно прямой 2 x - y + 1 = 0 .
Решение
Имеем, что n b → = (2 , - 1) является нормальным вектором заданной прямой. Отсюда a → = (2 , - 1) - координаты искомого направляющего вектора прямой.
Зафиксируем уравнение прямой, проходящую через начало координат с направляющим вектором a → = (2 , - 1) . Получим, что x - 0 2 = y + 0 - 1 ⇔ x 2 = y - 1 . Полученное выражение является уравнение прямой, проходящей через начало координат перпендикулярно прямой 2 x - y + 1 = 0 .
Ответ: x 2 = y - 1 .
Пример 3
Записать уравнение прямой, проходящей через точку с координатами M 1 (5 , - 3) перпендикулярно прямой y = - 5 2 x + 6 .
Решение
Из уравнения y = - 5 2 x + 6 угловой коэффициент имеет значение - 5 2 . Угловой коэффициент прямой, которая перпендикулярна ей имеет значение - 1 - 5 2 = 2 5 . Отсюда делаем вывод, что прямая, проходящая через точку с координатами M 1 (5 , - 3) перпендикулярно прямой y = - 5 2 x + 6 , равна y - (- 3) = 2 5 · x - 5 ⇔ y = 2 5 x - 5 .
Ответ: y = 2 5 x - 5 .
Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Уравнение прямой, проходящей через данную точку в данном направлении. Уравнение прямой, проходящей через две данные точки. Угол между двумя прямыми. Условие параллельности и перпендикулярности двух прямых. Определение точки пересечения двух прямых
1. Уравнение прямой, проходящей через данную точку A (x 1 , y 1) в данном направлении, определяемом угловым коэффициентом k ,
y - y 1 = k (x - x 1). (1)
Это уравнение определяет пучок прямых, проходящих через точку A (x 1 , y 1), которая называется центром пучка.
2. Уравнение прямой, проходящей через две точки: A (x 1 , y 1) и B (x 2 , y 2), записывается так:
Угловой коэффициент прямой, проходящей через две данные точки, определяется по формуле
3. Углом между прямыми A и B называется угол, на который надо повернуть первую прямую A вокруг точки пересечения этих прямых против движения часовой стрелки до совпадения ее со второй прямой B . Если две прямые заданы уравнениями с угловым коэффициентом
y = k 1 x + B 1 ,
