Как составить уравнение прямой проходящей через две данные точки

Данная статья раскрывает получение уравнения прямой, проходящей через две заданные точки в прямоугольной системе координат, расположенной на плоскости. Выведем уравнение прямой, проходящей через две заданные точки в прямоугольной системе координат. Наглядно покажем и решим несколько примеров, касающихся пройденного материала.

Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки на плоскости

Перед получением уравнения прямой, проходящей через две заданные точки необходимо обратить внимание на некоторые факты. Существует аксиома, которая говорит о том, что через две несовпадающие точки на плоскости возможно провести прямую и только одну. Иначе говоря, две заданные точки плоскости определяются прямой линией, проходящей через эти точки.

Если плоскость задана прямоугольной системой координат Оху, то любая изображенная в нем прямая будет соответствовать уравнению прямой на плоскости. Также имеется связь с направляющим вектором прямой. Этих данных достаточно для того, чтобы произвести составление уравнения прямой, проходящей через две заданные точки.

Рассмотрим на примере решения подобной задачи. Необходимо составить уравнение прямой a, проходящей через две несовпадающие точки M1(x1, y1) и M2(x2, y2), находящиеся в декартовой системе координат.

В каноническом уравнении прямой на плоскости, имеющего вид x-x1ax=y-y1ay, задается прямоугольная система координат Оху с прямой, которая пересекается с ней в точке с координатами M1(x1, y1) с направляющим вектором a→=(ax, ay).

Необходимо составить каноническое уравнение прямой a, которая пройдет через две точки с координатами M1(x1, y1) и M2(x2, y2).

Прямая а имеет направляющий вектор M1M2→ с координатами(x2-x1, y2-y1), так как пересекает точки М1 и М2. Мы получили необходимые данные для того, чтобы преобразовать каноническое уравнение с координатами направляющего вектора M1M2→=(x2-x1, y2-y1) и координатами лежащих на них точках M1(x1, y1) и M2(x2, y2). Получим уравнение вида x-x1x2-x1=y-y1y2-y1 или x-x2x2-x1=y-y2y2-y1.

Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.

Следуя по вычислениям, запишем параметрические уравнения прямой на плоскости, которое проходит через две точки с координатами M1(x1, y1) и M2(x2, y2). Получим уравнение вида x=x1+(x2-x1)·λy=y1+(y2-y1)·λ или x=x2+(x2-x1)·λy=y2+(y2-y1)·λ.

Рассмотрим подробней на решении нескольких примеров.

Пример 1

Записать уравнение прямой, проходящей через 2 заданные точки с координатами M1-5, 23, M21, -16.

Решение

Каноническим уравнением для прямой, пересекающейся в двух точках с координатами x1, y1 и x2, y2 принимает вид x-x1x2-x1=y-y1y2-y1. По условию задачи имеем, что x1=-5, y1=23, x2=1, y2=-16. Необходимо подставить числовые значения в уравнение x-x1x2-x1=y-y1y2-y1. Отсюда получим, что каноническое уравнение примет вид x-(-5)1-(-5)=y-23-16-23⇔x+56=y-23-56.

Ответ: x+56=y-23-56.

При необходимости решения задачи с другим видом уравнения, то для начала можно перейти к каноническому, так как из него проще прийти к любому другому.

Пример 2

Составить общее уравнение прямой, проходящей через точки с координатами M1(1, 1) и M2(4, 2) в системе координат Оху.

Решение

Для начала необходимо записать каноническое уравнение заданной прямой, которая проходит через заданные две точки. Получим уравнение вида x-14-1=y-12-1⇔x-13=y-11.

Приведем каноническое уравнение к искомому виду, тогда получим:

x-13=y-11⇔1·x-1=3·y-1⇔x-3y+2=0

Ответ: x-3y+2=0.

Примеры таких заданий были рассмотрены в школьных учебниках на уроках алгебры. Школьные задачи отличались тем, что известным было уравнение прямой с угловым коэффициентом, имеющее вид y=kx+b. Если необходимо найти значение углового коэффициента k и числа b, при которых уравнение y=kx+b определяет линию в системе Оху, которая проходит через точки M1(x1, y1) и M2(x2, y2), где x1≠x2. Когда x1=x2, тогда угловой коэффициент принимает значение бесконечности, а прямая М1М2 определена общим неполным уравнением вида x-x1=0.

Потому как точки М1 и М2находятся на прямой, тогда их координаты удовлетворяют уравнению y1=kx1+bи y2=kx2+b. Следует решить систему уравнений y1=kx1+by2=kx2+b относительно k и b.

Для этого найдем k=y2-y1x2-x1b=y1-y2-y1x2-x1·x1 или k=y2-y1x2-x1b=y2-y2-y1x2-x1·x2.

С такими значениями k и b уравнение прямой, проходящее через заданные две точки, принимает следующий вид y=y2-y1x2-x1·x+y2-y2-y1x2-x1·x1 или y=y2-y1x2-x1·x+y2-y2-y1x2-x1·x2.

Запомнить сразу такое огромное количество формул не получится. Для этого необходимо учащать количество повторений в решениях задач.

Пример 3

Записать уравнение прямой с угловым коэффициентом, проходящей через точки с координатами M2(2, 1) и y=kx+b.

Решение

Для решения задачи применяем формулу с угловым коэффициентом, имеющую вид y=kx+b. Коэффициенты k и b должны принимать такое значение, чтобы данное уравнение соответствовало прямой, проходящей через две точки с координатами M1(-7, -5) и M2(2, 1).

Точки М1 и М2 располагаются на прямой, тогда их координаты должны обращать уравнение y=kx+b верное равенство. Отсюда получаем, что -5=k·(-7)+b и 1=k·2+b. Объединим уравнение в систему -5=k·-7+b1=k·2+bи решим.

При подстановке получаем, что

-5=k·-7+b1=k·2+b⇔b=-5+7k2k+b=1⇔b=-5+7k2k-5+7k=1⇔⇔b=-5+7kk=23⇔b=-5+7·23k=23⇔b=-13k=23

Теперь значения k=23 и b=-13 подвергаются подстановке в уравнение y=kx+b. Получаем, что искомым уравнением, проходящим через заданные точки, будет уравнение, имеющее вид y=23x-13.

Такой способ решения предопределяет траты большого количества времени. Существует способ, при котором задание решается буквально в два действия.

Запишем каноническое уравнение прямой, проходящей через M2(2, 1) и M1(-7, -5), имеющее вид x-(-7)2-(-7)=y-(-5)1-(-5)⇔x+79=y+56.

Теперь переходим к уравнению в угловым коэффициентом. Получаем, что: x+79=y+56⇔6·(x+7)=9·(y+5)⇔y=23x-13.

Ответ: y=23x-13.

Уравнения прямой, которая проходит через две заданные точки в трехмерном пространстве

Если в трехмерном пространстве имеется прямоугольная система координат Охуz с двумя заданными несовпадающими точками с координатами M1(x1, y1, z1) и M2(x2, y2, z2), проходящая через них прямая M1M2, необходимо получить уравнение этой прямой.

Имеем, что канонические уравнения вида x-x1ax=y-y1ay=z-z1az и параметрические вида x=x1+ax·λy=y1+ay·λz=z1+az·λспособны задать линию в системе координат Охуz, проходящую через точки, имеющие координаты (x1, y1, z1) с направляющим вектором a→=(ax, ay, az).

Прямая M1M2имеет направляющий вектор вида M1M2→=(x2-x1, y2-y1, z2-z1), где прямая проходит через точку M1(x1, y1, z1) и M2(x2, y2, z2), отсюда каноническое уравнение может быть вида x-x1x2-x1=y-y1y2-y1=z-z1z2-z1 или x-x2x2-x1=y-y2y2-y1=z-z2z2-z1, в свою очередь параметрические x=x1+(x2-x1)·λy=y1+(y2-y1)·λz=z1+(z2-z1)·λ или x=x2+(x2-x1)·λy=y2+(y2-y1)·λz=z2+(z2-z1)·λ.

Рассмотрим рисунок, на котором изображены 2 заданные точки в пространстве и уравнение прямой.

Пример 4

Написать уравнение прямой, определенной в прямоугольной системе координат Охуz трехмерного пространства, проходящей через заданные две точки с координатами M1(2, -3, 0) и M2(1, -3, -5).

Решение

Необходимо найти каноническое уравнение. Так как речь идет о трехмерном пространстве, значит при прохождении прямой через заданные точки, искомое каноническое уравнение примет вид x-x1x2-x1=y-y1y2-y1=z-z1z2-z1.

По условию имеем, что x1=2, y1=-3, z1=0, x2=1, y2=-3, z2=-5. Отсюда следует, что необходимые уравнения запишутся таким образом:

x-21-2=y-(-3)-3-(-3)=z-0-5-0⇔x-2-1=y+30=z-5

Ответ: x-2-1=y+30=z-5.

Источник

Получить уравнение прямой, проходящей через две точки помогут созданные нами калькуляторы. Предлагаем найти каноническое и параметрическое уравнение прямой, а также уравнение прямой с угловым коэффициентом как на плоскости, так и в пространстве.

Прямая – это бесконечная линия, по которой проходит кратчайший путь между любыми двумя её точками.

Уравнения прямой, проходящей через две точки могут быть следующих видов:

каноническое уравнение,
параметрическое уравнение,
общее уравнение прямой,
уравнение прямой с угловым коэффициентом,
уравнение прямой в полярных координатах и другие.

Для получения уравнений введите координаты двух точек прямой. Онлайн-калькулятор найдет уравнения и выдаст результат с подробным решением.

Каноническое уравнение прямой на плоскости

{dfrac{x-x_a}{x_b-x_a} = dfrac{y-y_a}{y_b-y_a}}

x_a и y_a – координаты первой точки A,

x_b и y_b – координаты второй точки B

Параметрическое уравнение прямой на плоскости

{begin{cases} x=l cdot t + x_a \ y=m cdot t + y_a end{cases}}

x_a, y_a – координаты точки, лежащей на прямой,

{l;m} – координаты направляющего вектора прямой,

t – произвольный параметр, аналогичный параметру в векторно-параметрическом уравнении.

Каноническое уравнение прямой в пространстве

{dfrac{x-x_a}{x_b-x_a} = dfrac{y-y_a}{y_b-y_a} = dfrac{z-z_a}{z_b-z_a}}

x_a, y_a и z_a – координаты первой точки A,

x_b, y_b и z_b – координаты второй точки B

Параметрическое уравнение прямой в пространстве

{ begin{cases} x=l cdot t + x_a \ y=m cdot t + y_a \ z=n cdot t + z_a end{cases} }

x_a, y_a и z_a – координаты точки, лежащей на прямой,

{l;m;n} – координаты направляющего вектора прямой,

t – произвольный параметр, аналогичный параметру в векторно-параметрическом уравнении.

Пример нахождения уравнения прямой, проходящей через две точки

Найдем уравнения прямой, проходящей через точки A(1,2) и B(3,8).

Каноническое уравнение прямой

Каноническое уравнение прямой, проходящей через две точки имеет вид {dfrac{x-x_a}{x_b-x_a} = dfrac{y-y_a}{y_b-y_a}}

Подставим в формулу координаты точек A и B: {dfrac{x-1}{3-1} = dfrac{y-2}{8-2}}

Получаем каноническое уравнение прямой: {dfrac{x-1}{2} = dfrac{y-2}{4}}

Уравнение прямой с угловым коэффициентом

Из канонического уравнения получаем уравнение прямой с угловым коэффициентом: {y=3x-1}

Параметрическое уравнение прямой

Параметрическое уравнение прямой имеет вид:

{ begin{cases} x=l cdot t + x_a \ y=m cdot t + y_a end{cases} }

где {x_a, y_b} – координаты точки, лежащей на прямой, {{l;m}} – координаты направляющего вектора прямой, t – произвольный параметр, аналогичный параметру в векторно-параметрическом уравнении. В качестве координат используем координаты точки {A(x_a, y_b)}.

Найдем координаты направляющего вектора:

overline{AB} = {x_b – x_a; y_b – y_a} = {3-1; 8-2} = {2; 6}

Получаем параметрическое уравнение:

begin{cases} x=2 t + 1 \ y=6 t + 2 end{cases}

Используем калькулятор для проверки полученного ответа.

Источник

Рассмотрим, как составить уравнение прямой, проходящей через две точки, на примерах.

Пример 1.

Составить уравнение прямой, проходящей через точки A(-3; 9) и B(2;-1).

Решение:

1 способ — составим уравнение прямой с угловым коэффициентом.

Уравнение прямой с угловым коэффициентом имеет вид y=kx+b. Подставив координаты точек A и B в уравнение прямой (x= -3 и y=9 — в первом случае, x=2 и y= -1 — во втором), получаем систему уравнений, из которой находим значения k и b:

$[left{ begin{array}{l} 9 = k cdot ( - 3) + b;___left| { cdot ( - 1)} right. \ - 1 = k cdot 2 + b; \ end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l} - 9 = 3k - b; \ - 1 = 2k + b; \ end{array} right.]$

Сложив почленно 1-е и 2-е уравнения, получим: -10=5k, откуда k= -2. Подставив во второе уравнение k= -2, найдём b: -1=2·(-2)+b, b=3.

Таким образом, y= -2x+3 — искомое уравнение.

2 способ — составим общее уравнение прямой.

Общее уравнение прямой имеет вид ax+by+c=0. Подставив координаты точек A и B в уравнение, получаем систему:

$[left{ begin{array}{l} a cdot ( - 3) + b cdot 9 + c = 0; \ a cdot 2 + b cdot ( - 1) + c = 0; \ end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l} - 3a + 9b + c = 0; \ 2a - b + c = 0. \ end{array} right.]$

Поскольку количество неизвестных больше количества уравнений, система не разрешима. Но можно все переменные выразить через одну. Например, через b.

Умножив первое уравнение системы на -1 и сложив почленно со вторым:

$[left{ begin{array}{l} - 3a + 9b + c = 0;___left| { cdot ( - 1)} right. \ 2a - b + c = 0; \ end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l} 3a - 9b - c = 0; \ 2a - b + c = 0; \ end{array} right.]$

получим: 5a-10b=0. Отсюда a=2b.

Подставим полученное выражение во второе уравнение: 2·2b -b+c=0; 3b+c=0; c= -3b.
Подставляем a=2b, c= -3b в уравнение ax+by+c=0:

2bx+by-3b=0. Осталось разделить обе части на b:

2x+y-3=0.

Общее уравнение прямой легко приводится к уравнению прямой с угловым коэффициентом:

y= -2x+3.

3 способ — составим уравнение прямой, проходящей через 2 точки.

Уравнение прямой, проходящей через две точки, имеет вид:

$[frac{{y - y_1 }}{{y_2 - y_1 }} = frac{{x - x_1 }}{{x_2 - x_1 }}]$

Подставим в это уравнение координаты точек A(-3; 9) и B(2;-1)

(то есть x₁= -3, y₁=9, x₂=2, y₂= -1):

$[frac{{y - 9}}{{ - 1 - 9}} = frac{{x - ( - 3)}}{{2 - ( - 3)}}]$

и упростим:

$[frac{{y - 9}}{{ - 10}} = frac{{x + 3}}{5}, Rightarrow frac{{y - 9}}{{ - 2}} = frac{{x + 3}}{1}]$

По основному свойству пропорции

откуда 2x+y-3=0.

В школьном курсе чаще всего используется уравнение прямой с угловым коэффициентом. Но самый простой способ — вывести и использовать формулу уравнения прямой, проходящей через две точки.

Замечание.

Если при подстановке координат заданных точек один из знаменателей уравнения

$[frac{{y - y_1 }}{{y_2 - y_1 }} = frac{{x - x_1 }}{{x_2 - x_1 }}]$

окажется равным нулю, то искомое уравнение получается приравниваем к нулю соответствующего числителя.

Пример 2.

Составить уравнение прямой, проходящей через две точки C(5; -2) и D(7;-2).

Решение:

Подставляем в уравнение прямой, проходящей через 2 точки, координаты точек C и D:

$[frac{{y - y_1 }}{{y_2 - y_1 }} = frac{{x - x_1 }}{{x_2 - x_1 }}, Rightarrow frac{{y - ( - 2)}}{{ - 2 - ( - 2)}} = frac{{x - 5}}{{7 - 5}},]$

$[ frac{{y + 2}}{0} = frac{{x - 5}}{2}, Rightarrow y + 2 = 0, Rightarrow y = - 2.]$

Пример 3.

Составить уравнение прямой, проходящей через точки M (7; 3) и N (7; 11).

Решение:

$[frac{{y - y_1 }}{{y_2 - y_1 }} = frac{{x - x_1 }}{{x_2 - x_1 }}, Rightarrow frac{{y - 3}}{{11 - 3}} = frac{{x - 7}}{{7 - 7}},]$

$[frac{{y - 3}}{8} = frac{{x - 7}}{0}, Rightarrow x - 7 = 0, Rightarrow x = 7.]$

Источник

оксана николаевна кузнецова

Эксперт по предмету «Математика»

Задать вопрос автору статьи

Как найти уравнение прямой по двум точкам?

Уравнение прямой, проходящей через две данные точки, можно получить, подставив координаты имеющихся точек в уравнения, приведённые ниже.

В случае, если прямая рассматривается относительно двух осей $OX$ и $OY$, уравнение прямой, проходящей через 2 точки, будет иметь вид:

$frac{x-x_1}{x_2 – x_1}= frac{y-y_1}{y_2-y_1}left(1right)$, где $(x_1; y_1)$ и $(x_2; y_2)$ — координаты точек.

Рисунок 1. Прямая, проходящая через 2 точки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Выведем его.

$y-y_1=k cdot (x-x_1)$— уравнение прямой, проходящей через одну точку в заданном направлении, $k$ — неизвестный угловой коэффициент.

Подставим в него вторую точку и выразим $k$:

$y_2-y_1=k cdot (x_2-x_1)$

$k=frac{y_2-y_1}{ x_2-x_1}$.

Подставим $k$ в уравнение $(1)$ и получим зависимость прямой от значений двух лежащих на ней точек.

$frac{x-x_1}{x_2 – x_1}= frac{y-y_1}{y_2-y_1}$.

Для случая, когда прямая рассматривается относительно трёх осей $OX, OY$ и $OZ$, уравнение прямой, проходящей через две заданные точки, выглядит так:

$frac{x-x_1}{x_2 – x_1}= frac{y-y_1}{y_2-y_1}=frac{z-z_1}{z_2-z_1}$ — прямая в объёмной системе координат.

Пример 1

Составить уравнение прямой, проходящей через две точки $A$ и $B$ с положениями $(1;2)$ и $(3;4)$ соответственно.

Подставим значения для данных точек в уравнение $(1)$:

$frac{x-1}{3-1}=frac{y-2}{4-2}$

$frac{x-1}{2}=frac{y-2}{2}$

Получено искомое нами уравнение.

Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу

Поиск по теме

Дата последнего обновления статьи: 14.03.2023

Похожие материалы по теме

Автор(ы):
Сергей Евгеньевич Грамотинский

Автор(ы):

Автор(ы):
Щебетун Виктор

Автор(ы):
Александр Мельник

Автор(ы):
Щебетун Виктор

Высшая математика

#Лекция

Высшая математика

#Лекция

Решение любого учебного вопроса за 300₽

Источник

Получить уравнение прямой по двум точкам бывает необходимо, когда мы решаем задачи, связанные с анализом различных фигур на плоскости. В этом случае бывает полезно знать уравнение прямой, проходящей через две точки. Например, составляя такое уравнение мы уже знаем – как проходит прямая, с какие углом наклона к осям координат и можем рассчитать расположение прямой по отношению к другим прямым или к фигурам.

Составляем уравнение прямой по двум точкам

Итак, пусть нам даны две точки и . Наша прямая проходит через две эти точки, давайте получим уравнение этой прямой. Уравнение пучка прямых, проходящих через точку с координатами имеет вид:

То есть если прямая проходит через две точки и она – одна из этого пучка прямых, проходящих через точку и эта прямая имеет определенный коэффициент . Значит, координаты точки должны удовлетворять уравнению (1), то есть

Находим из (2) :

$[k=frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}]$

и подставим в уравнение (1):

$[y-y_1=frac{y_2-y_1}{x_2-x_1} (x-x_1) eqno (3)]$

Преобразовывая уравнение (3) получим:

$[frac{y-y_1}{y_2-y_1}=frac{x-x_1}{x_2-x_1}]$

Это и есть уравнение прямой, проходящей через две точки и .

Примечание: если точки и лежат на прямой, которая параллельна оси или оси , то уравнение прямой будет иметь вид или соответственно.

Зная координаты любых двух точек прямой, мы всегда сможем определить угловой коэффициент прямой:

$[k=frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}]$

Геометрический вывод уравнения прямой

Действительно, давайте нарисуем прямую в системе координат и отметим на прямой две точки и , координаты которых известны и и отметим на этой прямой произвольную точку .

Из подобия треугольников и находим:

$[frac{DM}{CB}=frac{AD}{AC}]$

Из рисунка видно, что:

Таким образом, получаем уравнение прямой по двум точкам:

$[frac{y-y_1}{y_2-y_1}=frac{x-x_1}{x_2-x_1}]$

Задача

Составим уравнение прямой, проходящей через две точки и .

Решение: Имеем , , , . Подставим эти значения в уравнение прямой, проходящей через две заданные точки:

$[frac{y-2}{7-2}=frac{x-1}{3-1}]$

$[frac{y-2}{5}=frac{x-1}{2}]$

Умножим левую и правую части уравнения на 5, получим:

$y-2=frac{5x-5}{2}$

– получившееся уравнение прямой.

Давайте сделаем проверку – если мы все решили правильно, то при подстановке координат точек и мы получим верное равенство. Итак, подставим сначала координаты точки :

Теперь координаты точки :

Значит, уравнение прямой мы нашли верно.

Ответ:

Условие прохождения прямой через три заданные точки

Если нам в задаче нужно убедиться, что три точки с заданными координатами лежат на одной прямой, можно рассуждать так:

Если две точки с заданными координатами образуют прямую, то их координаты удовлетворяют уравнению прямой, проходящей через две точки.
Если третья точка также лежит на этой прямой, то и ее координаты будут удовлетворять этому уравнению.

Таким образом, если нам даны три точки , и , лежащие на одной прямой, то их координаты будут удовлетворять условию:

$[frac{y_3-y_1}{y_2-y_1}=frac{x_3-x_1}{x_2-x_1}]$

Теперь вы легко сможете составить уравнение прямой по двум точкам, а также найти угловой коэффициент прямой и проверить – принадлежит ли третья точка этой прямой.

Источник

Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки на плоскости

Уравнения прямой, которая проходит через две заданные точки в трехмерном пространстве

Каноническое уравнение прямой на плоскости

Параметрическое уравнение прямой на плоскости

Каноническое уравнение прямой в пространстве

Параметрическое уравнение прямой в пространстве

Пример нахождения уравнения прямой, проходящей через две точки

Каноническое уравнение прямой

Уравнение прямой с угловым коэффициентом

Параметрическое уравнение прямой

Как найти уравнение прямой по двум точкам?

Составляем уравнение прямой по двум точкам

Геометрический вывод уравнения прямой

Задача

Условие прохождения прямой через три заданные точки

Вам также может понравиться

Как найти гтд по инн

Алгебра как найти карта

Как исправить репутацию в корсарах

Добавить комментарий Отменить ответ