14.2 Równanie kierunkowe prostej
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (2 pkt)
Prosta $k$ przechodzi przez punkt $A$, a jej współczynnik kierunkowy jest równy $a$.
Wyznacz równanie kierunkowe prostej $k$.
a) $a = \frac{2}{5}$, $A(10, -7)$
b) $a = -\frac{1}{2}$, $A(-6, 4)$
a) $y = \frac{2}{5}x - 11$
b) $y = -\frac{1}{2}x + 1$
Równanie kierunkowe prostej ma postać $y = ax + b$.
Możemy również skorzystać ze wzoru na równanie prostej przechodzącej przez dany punkt $A(x_0, y_0)$ o danym współczynniku kierunkowym $a$:\[y - y_0 = a(x - x_0)\]a) Dla $a = \frac{2}{5}$ i $A(10, -7)$:
Podstawiamy wartości do wzoru:\[y - (-7) = \frac{2}{5}(x - 10)\]\[y + 7 = \frac{2}{5}x - \frac{2}{5} \cdot 10\]\[y + 7 = \frac{2}{5}x - 4\]Odejmujemy $7$ od obu stron:\[y = \frac{2}{5}x - 4 - 7\]\[y = \frac{2}{5}x - 11\]b) Dla $a = -\frac{1}{2}$ i $A(-6, 4)$:
Podstawiamy wartości do wzoru:\[y - 4 = -\frac{1}{2}(x - (-6))\]\[y - 4 = -\frac{1}{2}(x + 6)\]\[y - 4 = -\frac{1}{2}x - \frac{1}{2} \cdot 6\]\[y - 4 = -\frac{1}{2}x - 3\]Dodajemy $4$ do obu stron:\[y = -\frac{1}{2}x - 3 + 4\]\[y = -\frac{1}{2}x + 1\]
Zadanie 2 (2 pkt)
Napisz równanie kierunkowe prostej, przechodzącej przez punkty $A$ i $B$.
a) $A(-1, 4)$, $B(3, 1)$
b) $A(3, -2)$, $B(-2, 1)$
a) $y = -\frac{3}{4}x + \frac{13}{4}$
b) $y = -\frac{3}{5}x - \frac{1}{5}$
Równanie kierunkowe prostej ma postać $y = ax + b$, gdzie $a$ to współczynnik kierunkowy, a $b$ to wyraz wolny.
Współczynnik kierunkowy $a$ obliczamy ze wzoru:\[a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}\]a) Dla punktów $A(-1, 4)$ i $B(3, 1)$:
Obliczamy współczynnik kierunkowy $a$:\[a = \frac{1 - 4}{3 - (-1)} = \frac{-3}{4} = -\frac{3}{4}\]Podstawiamy współczynnik $a$ i współrzędne punktu $A(-1, 4)$ do równania $y = ax + b$, aby znaleźć $b$:\[4 = \left(-\frac{3}{4}\right)(-1) + b\]\[4 = \frac{3}{4} + b\]\[b = 4 - \frac{3}{4}\]\[b = \frac{16}{4} - \frac{3}{4}\]\[b = \frac{13}{4}\]Równanie prostej to: $y = -\frac{3}{4}x + \frac{13}{4}$.
b) Dla punktów $A(3, -2)$ i $B(-2, 1)$:
Obliczamy współczynnik kierunkowy $a$:\[a = \frac{1 - (-2)}{-2 - 3} = \frac{3}{-5} = -\frac{3}{5}\]Podstawiamy współczynnik $a$ i współrzędne punktu $A(3, -2)$ do równania $y = ax + b$, aby znaleźć $b$:\[-2 = \left(-\frac{3}{5}\right)(3) + b\]\[-2 = -\frac{9}{5} + b\]\[b = -2 + \frac{9}{5}\]\[b = -\frac{10}{5} + \frac{9}{5}\]\[b = -\frac{1}{5}\]Równanie prostej to: $y = -\frac{3}{5}x - \frac{1}{5}.$
Zadanie 3 (2 pkt)
Dane jest równanie prostej k. Podaj miarę kąta nachylenia tej prostej do osi OX.
a) $k: y = -\sqrt{3}x + 5$
b) $k: y = -\frac{4-4x}{4}$
a) $\alpha = 120^\circ$
b) $\alpha = 45^\circ$
a) Równanie prostej jest w postaci kierunkowej $y = ax + b$, gdzie $a$ to współczynnik kierunkowy. Kąt nachylenia prostej do osi OX, oznaczony jako $\alpha$, spełnia zależność $\tan \alpha = a$.
W tym przypadku $a = -\sqrt{3}$.
Szukamy kąta $\alpha$ takiego, że $\tan \alpha = -\sqrt{3}$.
Wiemy, że $\tan 60^\circ = \sqrt{3}$. Ponieważ współczynnik kierunkowy jest ujemny, kąt $\alpha$ leży w drugiej ćwiartce układu współrzędnych.
Zatem $\alpha = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ$.
b) Najpierw przekształcamy równanie prostej do postaci kierunkowej $y = ax + b$.\[y = -\frac{4-4x}{4}\]\[y = -\frac{4}{4} + \frac{4x}{4}\]\[y = -1 + x\]\[y = x - 1\]Współczynnik kierunkowy wynosi $a = 1$.
Szukamy kąta $\alpha$ takiego, że $\tan \alpha = 1$.
Wiemy, że $\tan 45^\circ = 1$.
Zatem $\alpha = 45^\circ$.
Zadanie 4 (2 pkt)
Wyznacz równanie kierunkowej prostej $k$, przechodzącej przez punkt $P$ i nachylonej do osi $OX$ pod kątem $\alpha$.
a) $P(3\sqrt{2}, -1)$, $\alpha = 45^\circ$
b) $P(-2\sqrt{3}, 7)$, $\alpha = 120^\circ$
a) $y = x - 1 - 3\sqrt{2}$
b) $y = -\sqrt{3}x + 1$
a) Dany jest punkt $P(3\sqrt{2}, -1)$ i kąt $\alpha = 45^\circ$.
Współczynnik kierunkowy $a$ prostej:\[a = \tan(\alpha)\]\[a = \tan(45^\circ)\]\[a = 1\]Podstawiamy współczynnik $a$ oraz współrzędne punktu $P$ do równania $y = ax + b$, aby wyznaczyć $b$.\[-1 = 1(3\sqrt{2}) + b\]\[-1 = 3\sqrt{2} + b\]\[b = -1 - 3\sqrt{2}\]Równanie prostej $k$ to $y = x - 1 - 3\sqrt{2}$.
b) Dany jest punkt $P(-2\sqrt{3}, 7)$ i kąt $\alpha = 120^\circ$.
Współczynnik kierunkowy $a$ prostej:\[a = \tan(\alpha)\]\[a = \tan(120^\circ)\]\[a = \tan(180^\circ - 60^\circ)\]\[a = -\tan(60^\circ)\]\[a = -\sqrt{3}\]Podstawiamy współczynnik $a$ oraz współrzędne punktu $P$ do równania $y = ax + b$, aby wyznaczyć $b$.\[7 = -\sqrt{3}(-2\sqrt{3}) + b\]\[7 = 2 \cdot 3 + b\]\[7 = 6 + b\]\[b = 7 - 6\]\[b = 1\]Równanie prostej $k$ to $y = -\sqrt{3}x + 1.$
Zadanie 5 (3 pkt)
Dana jest prosta $m: y = 3x + 2$.
a) Napisz równanie prostej $k$, równoległej do prostej $m$ i przechodzącej przez punkt $(1, 4)$.
b) Naszkicuj obydwie proste w układzie współrzędnych.
c) Sprawdź algebraicznie, że proste $k$ i $m$ nie mają punktów wspólnych.
a) $y = 3x + 1$
b) Szkic
c) Układ równań jest sprzeczny, co dowodzi braku punktów wspólnych.
a) Proste równoległe mają identyczne współczynniki kierunkowe. Dla prostej $m$ współczynnik kierunkowy $a_m = 3$. Zatem prosta $k$ również ma współczynnik kierunkowy $a_k = 3$.
Równanie prostej $k$ ma postać $y = 3x + b$.
Podstawiamy współrzędne punktu $(1, 4)$ do równania prostej $k$:\[4 = 3 \cdot 1 + b\]\[4 = 3 + b\]\[b = 1\]Równanie prostej $k$ to $y = 3x + 1$.
b) Wyznaczamy po dwa punkty dla każdej prostej, aby je narysować.
Dla prostej $m: y = 3x + 2$:
- dla $x=0$, $y = 3 \cdot 0 + 2 = 2$. Punkt $(0, 2)$.
- dla $x=-1$, $y = 3 \cdot (-1) + 2 = -1$. Punkt $(-1, -1)$.
Dla prostej $k: y = 3x + 1$:
- dla $x=0$, $y = 3 \cdot 0 + 1 = 1$. Punkt $(0, 1)$.
- dla $x=1$, $y = 3 \cdot 1 + 1 = 4$. Punkt $(1, 4)$.
Po naniesieniu punktów i narysowaniu prostych w układzie współrzędnych widać, że są one równoległe.
c) Rozwiązujemy układ równań, aby znaleźć ewentualne punkty wspólne:\[ \begin{cases} y = 3x + 2 \\ y = 3x + 1 \end{cases} \]Porównujemy prawe strony:\[3x + 2 = 3x + 1\]Odejmujemy $3x$ od obu stron:\[2 = 1\]Otrzymana równość jest fałszywa. Układ jest sprzeczny, co oznacza, że proste nie przecinają się w żadnym punkcie.
Grupa B
Zadanie 1 (2 pkt)
Prosta $k$ przechodzi przez punkt $A$, a jej współczynnik kierunkowy jest równy $a$.
Wyznacz równanie kierunkowe prostej $k$.
a) $a = -\frac{4}{3}$, $A(9, 11)$
b) $a = \frac{5}{6}$, $A(-12, -1)$
a) $y = -\frac{4}{3}x + 23$
b) $y = \frac{5}{6}x + 9$
Zadanie 2 (2 pkt)
Napisz równanie kierunkowe prostej, przechodzącej przez punkty $A$ i $B$.
a) $A(-3, 2)$, $B(5, -1)$
b) $A(2, -1)$, $B(-1, 4)$
a) $y = -\frac{3}{8}x + \frac{7}{8}$
b) $y = -\frac{5}{3}x + \frac{7}{3}$
Zadanie 3 (2 pkt)
Dane jest równanie prostej k. Podaj miarę kąta nachylenia tej prostej do osi OX.
a) $k: y = -x - 2$
b) $k: y = \frac{6\sqrt{3}x - 12}{6}$
a) $\alpha = 135^\circ$
b) $\alpha = 60^\circ$
Zadanie 4 (2 pkt)
Wyznacz równanie kierunkowej prostej $k$, przechodzącej przez punkt $P$ i nachylonej do osi $OX$ pod kątem $\alpha$.
a) $P(4\sqrt{3}, -2)$, $\alpha = 30^\circ$
b) $P(-\sqrt{2}, \sqrt{18})$, $\alpha = 135^\circ$
a) $y = \frac{\sqrt{3}}{3}x - 6$
b) $y = -x + 2\sqrt{2}$
Zadanie 5 (3 pkt)
Dana jest prosta $m: y = -\frac{1}{2}x + 4$.
a) Napisz równanie prostej $k$, równoległej do prostej $m$ i przechodzącej przez punkt $(-4, 1)$.
b) Naszkicuj obydwie proste w układzie współrzędnych.
c) Sprawdź algebraicznie, że proste $k$ i $m$ nie mają punktów wspólnych.
a) $y = -\frac{1}{2}x - 1$
b) Szkic
c) Układ równań jest sprzeczny, co dowodzi braku punktów wspólnych.
