Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Высшая математика часть 1.doc
Скачиваний:
70
Добавлен:
15.11.2019
Размер:
3.15 Mб
Скачать

3.4 Уравнение прямой с угловым коэффициентом и некоторые другие уравнения прямой на плоскости

1. Пусть, в общем уравнении прямой коэффициент , тогда разрешая это уравнение относительно , получим . Обозначаем , , тогда получим уравнение прямой, которое называется уравнением прямой с угловым коэффициентом:

,

здесь - угловой коэффициент прямой - равен тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс, коэффициент - ордината точки пересечения прямой с осью ординат.

2. Предположим теперь, что прямая проходит через точку . Тогда , и, вычитая почленно из уравнения прямой полученное равенство, получим уравнение прямой с заданным угловым коэффициентом, проходящее через точку . Иногда говорят, уравнение пучка прямых, проходящих через т.

.

3. Если прямая проходит через две заданные точки и , то, подставляя в последнее уравнение координаты точки и, исключая из обоих уравнений угловой коэффициент, получим уравнение прямой, проходящей через две заданные точки

.

4. Если в общем, уравнении прямой коэффициенты не равны нулю, то уравнение можно переписать в виде или . Обозначив , , получим уравнение прямой в отрезках:

, здесь и отрезки (с соответствующим знаком), которые отсекает прямая на осях координат.

5. Любой вектор параллельный данной прямой назовем направляющим вектором прямой. Если, кроме этого, на прямой задана точка , то произвольная точка лежит на прямой тогда и только тогда, когда вектор коллинеарен направляющему вектору . Условие коллинеарности и дает уравнение прямой, проходящей через фиксированную точку с заданным направляющим вектором:

.

Пример 1. Написать уравнение прямой проходящей через точки , .

Решение. Используя уравнение прямой, проходящей через две точки, получим .

Пример 2. Построить прямую на плоскости, найти угловой коэффициент прямой.

Решение. 1). Запишем уравнение прямой в отрезках. Для этого разделим обе части уравнения на 12, получим . Видим, что прямая отсекает на оси отрезок , на оси отрезок .

2) Выразим из уравнения прямой :

.

Видим, что угловой коэффициент , т.е. .

3.5. Взаимное расположение прямых на плоскости

Пусть две различные прямые на плоскости заданы своими общими уравнениями и . Положение каждой из них полностью определяется координатами любой точки на прямой и нормальным вектором этой прямой. Первая прямая имеет нормальный вектор , вторая - . Очевидно, что взаимное расположение этих прямых полностью определяется их нормальными векторами.

Прямые и параллельны, если векторы и коллинеарны, то есть существует скаляр λ такой, что или .

Прямые и перпендикулярны, если векторы и перпендикулярны, то есть их скалярное произведение равно нулю или .

Один из смежных углов между двумя прямыми и определяется как угол между векторами и известной формулой .

Если же эти прямые заданы уравнениями с угловыми коэффициентами и , то угол между прямыми определяется формулой , которая является прямым следствием тригонометрической зависимости . Отсюда сразу же следуют условие параллельности и условие перпендикулярности прямых.

Пример. Написать уравнение прямой, проходящей через точку параллельно прямой и найти проекцию этой точки на данную прямую.

Решение. Поскольку искомая прямая параллельна данной, то за ее нормальный вектор можно взять вектор - перпендикулярный заданной прямой. Тогда уравнение параллельной прямой или .

Проекцию точки на прямую можно найти как пересечение заданной прямой и перпендикулярной к ней. Заметим, что нормальный вектор заданной прямой является одновременно направляющим вектором искомого перпендикуляра, значит, уравнение этого перпендикуляра имеет вид , или, после несложных преобразований получаем общее уравнение перпендикулярной прямой .

В заключение ищем координаты точки пересечения двух прямых, для этого решаем систему уравнений: Умножаем первое уравнение на 3, а второе на 7 и складываем, в результате получим , откуда . Исключая переменную , найдем . Итак, проекция точки на прямую есть точка .