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== 2点を通る直線の方程式 == 【公式】 異なる2点 (x 1, y 1), (x 2, y 2) を通る直線の方程式は (1) x 1 ≠x 2 のとき (2) x 1 =x 2 のとき x=x 1 【解説】 高校の数学の教書では,通常,上の公式が書かれています. しかし,数学に苦手意識を持っている生徒に言わせると「 x や y が上にも下にもたくさん見えて,目が船酔いのように泳いでしまうので困る」らしい. 実際には,与えられた2点の座標は定数なので,少し見やすくするために文字 a, b, c, d で表すと,上の公式は次のようになります. 【公式Ⅱ】 異なる2点 (a, b), (c, d) を通る直線の方程式は (1) a≠c のとき (2) a=c のとき x=a これで x, y が1個ずつになって,直線の方程式らしく見やすくなりましたので,こちらの公式Ⅱの方で解説します. (1つ前に習う公式) 1点 (a, b) を通り,傾き m の直線の方程式は y−b=m(x−a) です. なぜなら: 傾き m の直線の方程式は傾き y=mx+ k と書けますが,この定数項 k の値は,点 (a, b) を通るということから求めることができ b=ma+ k より k =b−ma になります.これを元の方程式に代入すると y=mx+b−ma したがって y−b=m(x−a) …(*1) (公式Ⅱの解説) 2点 (a, b), (c, d) を通る直線の方程式をいきなり考えると,点が2つもあってポイントが絞りきれないので,1点 (a, b) を優先的に考える. 点と直線の距離の公式〜正射影ベクトルを用いた証明法〜 - ぷっちょのput your hands up!!. すなわち,2つ目の点 (c, d) は傾きを求めるための材料だけに使う. このとき,2点 (a, b), (c, d) を通る直線の傾きは になるから 「2点 (a, b), (c, d) を通る直線」は 「1点 (a, b) を通り傾き の直線」 に等しくなる. (*1)により …(*2) これで公式Ⅱの(1)が証明された. この公式において,赤の点線で囲んだ部分は「傾き」を表しているというところがポイントです. 【例】 (1) 2点 (1, 3), (6, 9) を通る直線の方程式は すなわち (2) 2点 (−2, 3), (4, −5) を通る直線の方程式は 次に公式の(2)が x 1 =x 2 のとき,なぜ「 x=x 1 」となるのか,「 x=x 2 」ではだめなかのかと考えだしたら分からなくなる場合があります.
練習 一緒に解いてみよう 解説 これでわかる! 練習の解説授業 点と直線の距離を求める問題ですね。 公式は以下の通りでした。 POINT 公式を使うためには、直線の方程式を =0 の形にする必要があります。 y=1/2x-3 x-2y-6=0 より、 a=1, b=-2, c=-6 ですね。 分母は、係数a, bの2乗の和に√をかぶせるのですね。 分子は、直線の式の左辺に点(-3, -2)を代入して絶対値をつけるのですね。 答え
無題 $A( − 3, 1)$を通り,傾き2の直線を$l$ とする. $l$の方程式を \[y=2x+n\] $\tag{1}\label{tooru1tentokatamukigaataeraretachokusennohouteishiki1}$ とすると,これは$A$を通るので \[1=2\cdot(-3)+1\]$\tag{2}\label{tooru1tentokatamukigaataeraretachokusennohouteishiki2}$ $\eqref{tooru1tentokatamukigaataeraretachokusennohouteishiki1}-\eqref{tooru1tentokatamukigaataeraretachokusennohouteishiki2}$から$n$ を消去すると,$l $の方程式は \[y-1=2(x+3)\] である. 一般に次のようになる. 通る1点と傾きが与えられた直線の方程式 点$(x_1, y_1)$を通り,傾き$m$の直線の方程式は \[y-y_1=m(x-x_1)\] である. 点と直線の公式 証明. 直線の方程式-その1- 次の直線の方程式を求めよ. $(3, 1)$を通り,傾きが $− 3$ $( − 3, − 1)$を通り,傾きが$-\dfrac{1}{2}$ $y-1=-3(x-3)~~$ $\Leftrightarrow~~\boldsymbol{y=-3x+10}$ $y-(-1)=-\dfrac{1}{2}\{x-(-3)\}~~$ $\Leftrightarrow~~\boldsymbol{y=-\dfrac{1}{2}x-\dfrac{5}{2}}$
いろんな証明方法を知ることは楽しいですし、数学的な考え方を鍛えてくれます。 ぜひ一度、すべての方法で自分の手で証明してみて下さい♪ 平行移動を利用した証明【数学Ⅱ】 まず教科書に載っているオーソドックスな方法からです。 この証明のポイントは、 まず原点Oと直線の距離を求め、その式を利用して一般化する ところです。 【証明】 まず、原点Oと直線 $ax+by+c=0 ……①$ の距離を求める。 Oを通り、直線 $ax+by+c=0$ に垂直な直線の方程式は$$bx-ay=0 ……②$$と表される。 ⇒参考. 「 直線の方程式(2点を通る)の公式を証明!平行や垂直な場合の傾きの求め方も解説!
Ⅱでの証明 下に格納しました. Ⅲでの証明 法線ベクトルを使って直線を出す方法 の知識が必要なので未習の方はご注意ください.下に格納しました. 例題と練習問題 例題 点 $(1, -1)$ と直線 $5x+12y-3=0$ の距離 $d$ を求めよ. 講義 上の公式をそのまま使うだけです. 解答 $d=\dfrac{|5\cdot1+12(-1)-3|}{\sqrt{5^{2}+12^{2}}}=\boldsymbol{\dfrac{10}{13}}$ 練習問題 練習 (1) 点 $(5, -2)$ と直線 $y=\dfrac{1}{3}x+4$ の距離 $d$ を求めよ. (2) 点 $(1, 0)$ と直線 $y=m(x-2)+2$ の距離が $1$ のとき,$m$ の値を求めよ. 練習の解答
点と直線の距離を求める公式 まず「点と直線の距離」ときいて、何を思い浮かべますか?