一条直线由它的斜率和其上的任意一个点确定。方程 y = mx + c 把两者联系起来:m 是斜率,c 是直线与 y 轴相交的位置。这一课把斜率加一个点,或者两个点,变成这样的方程。
怎样建立方程?
先得到斜率 m,可以来自题目,也可以来自两个点。然后用一个已知点 (x₁, y₁) 写出点斜式:
y − y₁ = m(x − x₁)
展开括号并整理,就得到 y = mx + c。点斜式之所以成立,是因为直线上任何一点 (x, y) 到 (x₁, y₁) 的斜率都相同,而这个斜率就是 m。
怎样一步一步算出来?
- 求出斜率。 如果题目给了两个点,先算出 m。
- 选其中一个点,用括号写出:(x₁, y₁)。
- 写出 y − y₁ = m(x − x₁),符号原样保留。
- 展开并整理成 y = mx + c。
- 用另一个点检验最终的方程。
例题详解
求经过 (−1, 7) 和 (3, −1) 的直线方程。
第一步,斜率: m = (−1 − 7)/(3 − (−1)) = −8/4 = −2。
第二步,选点: 用 (−1, 7),所以 x₁ = −1,y₁ = 7。
第三步,点斜式: y − 7 = −2(x − (−1)),也就是 y − 7 = −2(x + 1)。
第四步,展开: y − 7 = −2x − 2,所以 y = −2x + 5。
第五步,检验另一个点: 当 x = 3 时,y = −2(3) + 5 = −6 + 5 = −1,与 (3, −1) 相符。
第二次验算: 当 x = −1 时,y = 2 + 5 = 7,与第一个点相符。方程是 y = −2x + 5,斜率 −2,y 截距 5。
要留意的错误
常见的失误是点的 x 坐标为负数时,符号出错。
错误做法: y − 7 = −2(x − 1),得到 y = −2x + 9。
学生写成 x − 1,而不是 x − (−1) = x + 1,丢掉了点的负号。
错误的方程一检验就露馅:当 x = −1 时,它给出 y = 2 + 9 = 11,而不是 7。改正的方法是先带括号写出代入式 y − 7 = −2(x − (−1)),再化简。
第二个失误是忘了把括号里的常数也乘上去,于是 −2(x + 1) 变成了 −2x + 1,而不是 −2x − 2。
自我检测
先不用计算器试做,再打开答案核对。
1. 求斜率为 4、经过 (1, 3) 的直线方程。
查看答案
y − 3 = 4(x − 1),所以 y − 3 = 4x − 4,得 y = 4x − 1。验算:当 x = 1 时,y = 3。✓
2. 求经过 (0, −2) 和 (4, 6) 的直线方程。
查看答案
斜率 = (6 − (−2))/(4 − 0) = 8/4 = 2。点 (0, −2) 就是 y 截距,所以 y = 2x − 2。验算:当 x = 4 时,y = 8 − 2 = 6。✓
3. 求斜率为 1/2、经过 (−2, 1) 的直线方程。
查看答案
y − 1 = 1/2(x + 2),所以 y − 1 = x/2 + 1,得 y = x/2 + 2。验算:当 x = −2 时,y = −1 + 2 = 1。✓
下一步
接下来看看斜率如何帮你判断平行线与垂直线,之后再检查三点是否共线。如果求斜率这一步仍不确定,可以回顾用两点计算斜率。坐标几何练习题组有顺序混合的类似题目。
有些学生看得懂例题的每一行,面对空白的题目却不知从何下笔。数学线上一对一补习的老师会看你写方程的第一步,找出是从哪里开始出错的。