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v1 · padrão canônico

Lektion 22 — Geradengleichung

Forma reduzida y = mx + n, geral Ax + By + C = 0, paramétrica. Coeficiente angular e linear.

Used in: 1.º ano do EM (15–16 anos) · Equiv. Math I japonês §直線の方程式 · Equiv. Klasse 10 Analytische Geometrie alemã

y=mx+n    Ax+By+C=0y = mx + n \quad \iff \quad Ax + By + C = 0
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Formen der Geradengleichung

Normalform

y=mx+ny = mx + n, wobei mm die Steigung und nn der yy-Achsenabschnitt ist.

Allgemeine Form

Ax+By+C=0Ax + By + C = 0 mit (A,B)(0,0)(A, B) \neq (0, 0). Für nicht-vertikale Geraden (B0B \neq 0): m=A/Bm = -A/B und n=C/Bn = -C/B.

Punkt-Steigungs-Form

Gerade durch (x0,y0)(x_0, y_0) mit Steigung mm: yy0=m(xx0)y - y_0 = m(x - x_0)

Parameterform

Gerade mit Richtungsvektor u=(a,b)\vec u = (a, b) durch (x0,y0)(x_0, y_0): {x=x0+aty=y0+bt,tR\begin{cases} x = x_0 + at \\ y = y_0 + bt \end{cases}, \quad t \in \mathbb{R}

Zwei-Punkte-Form

Gerade durch (x1,y1)(x_1, y_1) und (x2,y2)(x_2, y_2): yy1xx1=y2y1x2x1\frac{y - y_1}{x - x_1} = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}

Steigung über zwei Punkte

m=y2y1x2x1=ΔyΔx=tanαm = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{\Delta y}{\Delta x} = \tan\alpha

wobei α\alpha der Winkel der Geraden zur xx-Achse ist.

Tabelle der 5 Formen

FormGleichungWann verwenden
Normalformy=mx+ny = mx + nGraph, yy explizit
AllgemeinAx+By+C=0Ax + By + C = 0vertikale Geraden, Symmetrie
Punkt-Steigungyy0=m(xx0)y - y_0 = m(x - x_0)Punkt + Steigung gegeben
Parameter(x0+at,y0+bt)(x_0 + at, y_0 + bt)Bahn, Animation
Achsenabschnittsformx/p+y/q=1x/p + y/q = 1Achsenabschnitte (p,0),(0,q)(p, 0), (0, q)

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 19Understanding 1Modeling 11Challenge 3Proof 1
  1. Ex. 22.1ApplicationAnswer key
    Gleichung der Geraden durch (0,3)(0, 3) mit Steigung 2. (Antw.: y=2x+3y = 2x + 3.)
  2. Ex. 22.2ApplicationAnswer key
    Gleichung der Geraden durch (1,2)(1, 2) und (4,8)(4, 8).
  3. Ex. 22.3Application
    Wandle 2x+3y6=02x + 3y - 6 = 0 in Normalform um.
  4. Ex. 22.4Application
    Wandle y=3x+4y = -3x + 4 in allgemeine Form um.
  5. Ex. 22.5Application
    Steigung der Geraden 5x2y+8=05x - 2y + 8 = 0. (Antw.: m=5/2m = 5/2.)
  6. Ex. 22.6Application
    Wo schneidet die Gerade y=2x6y = 2x - 6 die Achsen? (Antw.: (3,0)(3, 0) und (0,6)(0, -6).)
  7. Ex. 22.7Application
    Gleichung der vertikalen Geraden durch (3,5)(3, 5).
  8. Ex. 22.8Application
    Gleichung der horizontalen Geraden durch (2,4)(2, -4).
  9. Ex. 22.9Application
    Bestimme, ob (2,5)(2, 5) auf der Geraden y=2x+1y = 2x + 1 liegt.
  10. Ex. 22.10Application
    Finde den Schnittpunkt von y=2x1y = 2x - 1 und y=x+5y = -x + 5. (Antw.: (2,3)(2, 3).)
  11. Ex. 22.11Application
    Gleichung der Geraden mit Steigung 2-2 durch (3,1)(3, -1).
  12. Ex. 22.12Application
    Gerade durch (0,0)(0, 0) und (3,4)(3, 4). Steigung?
  13. Ex. 22.13Application
    Zeige, dass y5=3(x2)y - 5 = 3(x - 2) äquivalent zu y=3x1y = 3x - 1 ist.
  14. Ex. 22.14ApplicationAnswer key
    Parametergerade x=1+2t,y=3tx = 1 + 2t, y = 3 - t. Normalform?
  15. Ex. 22.15Application
    Abstand vom Ursprung zur Geraden 3x+4y25=03x + 4y - 25 = 0. (Antw.: 5.)
  16. Ex. 22.16ModelingAnswer key
    Kosten C(q)=200+8qC(q) = 200 + 8q — skizziere die Gerade in der Ebene (q,C)(q, C). Steigung = Grenzkosten.
  17. Ex. 22.17Modeling
    Umrechnung Celsius → Fahrenheit: durch (0,32)(0, 32) und (100,212)(100, 212). Gleichung? (Antw.: F=1,8C+32F = 1{,}8C + 32.)
  18. Ex. 22.18Modeling
    Gleichförmige Bewegung: durch (0,5)(0, 5) km und (2,25)(2, 25) km. Geschwindigkeit? (Antw.: 10 km/h.)
  19. Ex. 22.19ModelingAnswer key
    Regressionsgerade durch die Daten (1,2),(2,3),(3,5),(4,7)(1,2), (2,3), (3,5), (4,7). (Visuelle Schätzung.)
  20. Ex. 22.20Modeling
    Internet-Tarif: 50 €/Monat fix + 5 €/GB. Gleichung C(g)C(g)?
  21. Ex. 22.21Application
    Gerade durch (2,1)(2, 1) und (5,2)(5, -2).
  22. Ex. 22.22Application
    Gerade mit Steigung 0 durch (7,9)(7, 9).
  23. Ex. 22.23Application
    Finde die Gerade durch (1,4)(-1, 4) parallel zur xx-Achse.
  24. Ex. 22.24Application
    Finde die Gerade durch (3,2)(3, -2) parallel zur yy-Achse.
  25. Ex. 22.25Modeling
    Auf einer Karte Anfangsposition (0,0)(0, 0) und Geschwindigkeit (vx,vy)=(3,4)(\vec v_x, \vec v_y) = (3, 4). Position nach tt Minuten?
  26. Ex. 22.26Modeling
    Uber-Tarif: Grundgebühr 4 € + 1,50 €/km. Kosten einer Fahrt von 12 km?
  27. Ex. 22.27Modeling
    In der Ökonomie: Angebot S(p)=10p50S(p) = 10p - 50 und Nachfrage D(p)=2005pD(p) = 200 - 5p. Gleichgewichtspreis? (Antw.: p=503p = \frac{50}{3}.)
  28. Ex. 22.28Modeling
    Geradlinige Drohnenbahn: beginnt bei (2,5)(2, 5) und erreicht (20,1)(20, -1) in 30 s. Parametergleichung?
  29. Ex. 22.29Modeling
    Capital Asset Pricing Model: Ri=0,03+β(Rm0,03)R_i = 0{,}03 + \beta (R_m - 0{,}03). Gerade mit Steigung β\beta in der Ebene (Rm,Ri)(R_m, R_i).
  30. Ex. 22.30Modeling
    In der linearen Programmierung definiert die Restriktion 2x+3y122x + 3y \leq 12 einen Halbraum. Skizziere die Grenze.
  31. Ex. 22.31UnderstandingAnswer key
    Zeige, dass y=mx+ny = mx + n in der allgemeinen Form mxy+n=0mx - y + n = 0 geschrieben werden kann.
  32. Ex. 22.32ProofAnswer key
    Beweise, dass drei Punkte kollinear sind, wenn die Steigung zwischen den ersten beiden gleich der zwischen dem zweiten und dritten ist.
  33. Ex. 22.33Challenge
    Bestimme kk so, dass (1,k),(3,8),(5,14)(1, k), (3, 8), (5, 14) kollinear sind. (Antw.: k=2k = 2.)
  34. Ex. 22.34Challenge
    Finde alle Punkte (x,y)(x, y) mit Abstand 1 zur Geraden y=xy = x.
  35. Ex. 22.35ChallengeAnswer key
    Zeige, dass jede Gerade in der Ebene eine allgemeine Form Ax+By+C=0Ax + By + C = 0 mit (A,B)(0,0)(A, B) \neq (0,0) besitzt.

Quellen

Updated on 2026-04-30 · Author(s): Clube da Matemática

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