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v1 · padrão canônico

第22课 — 直线方程

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

直线方程的各种形式

斜截式

y=mx+ny = mx + n,其中 mm斜率(倾斜度),nn线性系数(在 yy 轴上的截距)。

一般式

Ax+By+C=0Ax + By + C = 0,且 (A,B)(0,0)(A, B) \neq (0, 0)。对于非垂直直线(B0B \neq 0):m=A/Bm = -A/Bn=C/Bn = -C/B

点斜式

(x0,y0)(x_0, y_0) 且斜率为 mm 的直线: yy0=m(xx0)y - y_0 = m(x - x_0)

参数式

方向向量 u=(a,b)\vec u = (a, b)(x0,y0)(x_0, y_0) 的直线: {x=x0+aty=y0+bt,tR\begin{cases} x = x_0 + at \\ y = y_0 + bt \end{cases}, \quad t \in \mathbb{R}

两点式方程

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

由两点求斜率

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

其中 α\alpha 是直线与 xx 轴的夹角。

5种形式表

形式方程何时使用
斜截式y=mx+ny = mx + n作图,yy 显式
一般式Ax+By+C=0Ax + By + C = 0垂直线,对称性
点斜式yy0=m(xx0)y - y_0 = m(x - x_0)给定点+斜率
参数式(x0+at,y0+bt)(x_0 + at, y_0 + bt)轨迹,动画
截距式x/p+y/q=1x/p + y/q = 1截距 (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
    (0,3)(0, 3) 斜率为2的直线方程。(答:y=2x+3y = 2x + 3。)
  2. Ex. 22.2ApplicationAnswer key
    (1,2)(1, 2)(4,8)(4, 8) 的直线方程。
  3. Ex. 22.3Application
    2x+3y6=02x + 3y - 6 = 0 转换为斜截式。
  4. Ex. 22.4Application
    y=3x+4y = -3x + 4 转换为一般式。
  5. Ex. 22.5Application
    直线 5x2y+8=05x - 2y + 8 = 0 的斜率。(答:m=5/2m = 5/2。)
  6. Ex. 22.6Application
    直线 y=2x6y = 2x - 6 与坐标轴的交点?(答:(3,0)(3, 0)(0,6)(0, -6)。)
  7. Ex. 22.7Application
    (3,5)(3, 5) 的垂直直线方程。
  8. Ex. 22.8Application
    (2,4)(2, -4) 的水平直线方程。
  9. Ex. 22.9Application
    判断 (2,5)(2, 5) 是否在直线 y=2x+1y = 2x + 1 上。
  10. Ex. 22.10Application
    y=2x1y = 2x - 1y=x+5y = -x + 5 的交点。(答:(2,3)(2, 3)。)
  11. Ex. 22.11Application
    (3,1)(3, -1) 斜率为 2-2 的直线方程。
  12. Ex. 22.12Application
    (0,0)(0, 0)(3,4)(3, 4) 的直线。斜率?
  13. Ex. 22.13Application
    证明 y5=3(x2)y - 5 = 3(x - 2)y=3x1y = 3x - 1 等价。
  14. Ex. 22.14ApplicationAnswer key
    参数直线 x=1+2t,y=3tx = 1 + 2t, y = 3 - t。斜截式?
  15. Ex. 22.15Application
    原点到直线 3x+4y25=03x + 4y - 25 = 0 的距离。(答:5。)
  16. Ex. 22.16ModelingAnswer key
    成本 C(q)=200+8qC(q) = 200 + 8q——在 (q,C)(q, C) 平面上画直线。斜率 = 边际成本。
  17. Ex. 22.17Modeling
    摄氏 → 华氏转换:过 (0,32)(0, 32)(100,212)(100, 212)。方程?(答:F=1,8C+32F = 1{,}8C + 32。)
  18. Ex. 22.18Modeling
    匀速运动:过 (0,5)(0, 5) km 和 (2,25)(2, 25) km。速度?(答:10 km/h。)
  19. Ex. 22.19ModelingAnswer key
    通过数据 (1,2),(2,3),(3,5),(4,7)(1,2), (2,3), (3,5), (4,7) 的回归直线。(视觉估计。)
  20. Ex. 22.20Modeling
    网络资费:每月固定 R$ 50 + 每 GB R$ 5。方程 C(g)C(g)
  21. Ex. 22.21Application
    (2,1)(2, 1)(5,2)(5, -2) 的直线。
  22. Ex. 22.22Application
    (7,9)(7, 9) 斜率为0的直线。
  23. Ex. 22.23Application
    求过 (1,4)(-1, 4) 平行于 xx 轴的直线。
  24. Ex. 22.24Application
    求过 (3,2)(3, -2) 平行于 yy 轴的直线。
  25. Ex. 22.25Modeling
    在地图上,初始位置 (0,0)(0, 0),速度 (vx,vy)=(3,4)(\vec v_x, \vec v_y) = (3, 4)tt 分钟后的位置?
  26. Ex. 22.26Modeling
    Uber 资费:起步价 R$ 4 + 每 km R$ 1.50。12 km 行程的费用?
  27. Ex. 22.27Modeling
    在经济学中,供给 S(p)=10p50S(p) = 10p - 50,需求 D(p)=2005pD(p) = 200 - 5p。均衡价格?(答:p=503p = \frac{50}{3}。)
  28. Ex. 22.28Modeling
    无人机直线轨迹:从 (2,5)(2, 5) 在30秒内到达 (20,1)(20, -1)。参数方程?
  29. Ex. 22.29Modeling
    资本资产定价模型:Ri=0,03+β(Rm0,03)R_i = 0{,}03 + \beta (R_m - 0{,}03)(Rm,Ri)(R_m, R_i) 平面上斜率为 β\beta 的直线。
  30. Ex. 22.30Modeling
    在线性规划中,约束 2x+3y122x + 3y \leq 12 定义半平面。画出边界。
  31. Ex. 22.31UnderstandingAnswer key
    证明 y=mx+ny = mx + n 可以重写为一般式 mxy+n=0mx - y + n = 0
  32. Ex. 22.32ProofAnswer key
    证明若三点共线,则前两点之间的斜率等于第二点与第三点之间的斜率。
  33. Ex. 22.33Challenge
    kk 使 (1,k),(3,8),(5,14)(1, k), (3, 8), (5, 14) 共线。(答:k=2k = 2。)
  34. Ex. 22.34Challenge
    求所有点 (x,y)(x, y) 使其到直线 y=xy = x 的距离等于1。
  35. Ex. 22.35ChallengeAnswer key
    证明平面上任何直线都有一般式 Ax+By+C=0Ax + By + C = 0,其中 (A,B)(0,0)(A, B) \neq (0,0)

参考来源

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

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