Уравнения прямой, проходящей через две точки
Пусть на координатной плоскости заданы две точки и . Требуется составить уравнение прямой, проходящей через заданные точки.
Как показано в разделе Применение векторов, точка принадлежит прямой тогда и только тогда, когда ее радиус-вектор удовлетворяет условию (рис.3.18):
 (3.14)
где — некоторое действительное число (параметр). Уравнение (3.14), а также его координатную форму
![\begin{pmatrix}x\\[2pt]y\end{pmatrix}=(1-t)\! \begin{pmatrix} x_0\\[2pt] y_0\end{pmatrix}+ t\!\begin{pmatrix}x_1\\[2pt]y_1\end{pmatrix} \quad \Leftrightarrow \quad \begin{cases} x=x_0+ t(x_1-x_0),\\[2pt] y=y_0+t(y_1-y_0)\end{cases}](data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAhYAAAA1BAMAAADvzr9RAAAAMFBMVEVHcEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAlTPQ5AAAAD3RSTlMAgcFBKacQYdCRUfDgcQFClYfWAAAMZklEQVRo3uxafXAbxRXfk+5OlmKtZdOUpNCxrMaG4BArOGGaaRgpscOEklay8/2FVVKHgDNYtNPPoZUTSCYU1yMoaZmhHQtmaDMTqEsICe2UxCVpJ/0nmGlp/6AzuXpk4tauROKv2NRO9+NOuttb2XdqgH+yMx7f7a123/72vd++93YBuFFulBvFQnGH1Qd4X5EdpPRv8ubZ2n7H8CaFrY/iXGRbMDh39/caX3flni5Fi8Jik/H1i7HCTV1dhlfxnOVB5No+24K55p7PGoOw7mjBWVkcsWP2d31ZZcQpsypmdZS9J+xLdnTuJv9eqn/7rk6cwXgRWHyJ1cRtBZuK7IQEv9VR6oKKLalaU0A+a6FdlV681/U2WQT48inWSttShdoO+tiaP1gcRbxqEYp71P+JoDWgj+n67TfYVHMRzElGFO+W784t9slCbd8nOphW5FxNyCJ7ei9bFGeZ+r8lBoatMMyQzhQSWBi49o6H78BvEftGEgoSpnnhpRc0Y4N/LrS4RIU8B89uOqRVOSwaiaBisQd8wH561FClYpE5n4ERNDX4KPpuLh8AbTkG8roA/0jE2xw5V4mVRbpgG4vb8e+EeOnJlqBWVVlgsSWiMCtA3T0TOascsYVF686fBRg7a935961xFgvntWtjIIEkW7dzxVazNK7qJ6tr1I7zM3YRWQZB9oGP8JzSE3ahcJJf9IOy6EIgLKTDtiX5bSO4HtaAzn+eA046Jfi2HSzgRueVtl708FIAF8x7cJFzrM1v0otLIxlwK9LEGmGix0RS4GVQd5+6CK6ZPJsRWBpAKN5IBjus2MRCUskhhNamXP6ToY4tFylU8iSCsNlvqLOGhSfpmViPp7a7vr5+eSaD5+JzTa2Pywv7jFhIaIoBBTlz0swrYbCaYfcucP5fNeDF5/BajuZqIz6jWlsULV/ao/kOzoI7ybOHr13wPP3vmdLtppGkLb5wj5tXA027JPwufvxGINBJ1WUYdR8A9EFZe4AMv4YoExlPRN15ovtiBiPtpnOHnYot0XTcS2xVDC9RvHAEVNPexvjUSeezB80nlcNi8IItLAap4wozuFCZh5G7tB7cr1Yvo9V4Hs3kAS92BeXT/I8wNUhxqU+PBXxaIYj9cgysJe9DXTZd/haye4Q2XwErxRG6FFqlaT5kWPH4cK/8QA4L96gdvgi3J2VM0XeRJV5MqiI+MVwByoIGG0mkdmME5HAi6IypWOiiEKRLqbIgliFvIyJdwcpXL0Ma+kijNrF4k+CcWHH7IzVODQtQyfW2Bmfoxvr4hQfDOSw80zawcI/0xIVgTi8yBMtESgpWgKwRi5bYzeCiAkpPtyiDCouF+MawX/RnCRbCDGiltuCiqrfqyLEFVHyBY+rf40rnIT04KZje7d5dMWQji1Ui9fF+kSU6B48kKzbm+UIcs4HFwKLaH37L+MGx6OlfvwdMWHRfimL/IvvcO3u2ABYL56l/dK0JUywkPwiN6tQWqRL8qtrM7N+5sNQcSt2iAxPgJULceZvKOlwPKkRpFqLWSg4L+JFiHQuxurGZgZlWmWykFRHoUAo5Eo8EgiYswLM+tBwUi+EkEJ6gqGomAVWJxCsmMe4PA/jyUtYnjoG2INFaXeV8Wd1My06znfwN71E+k+uOg66YdSwyIMMiR03lKIjEjH4ntvecS1nB67IkJSHVxs7pT6g3PsPa/38VTnri1hYWix419HHo+UU4oqpPv9atM6xz6bp1LCI+Ux7XAlA7+win4GnPC2ums0c3Rs7NWcANcaKlYTI7SCeX7WWxOMNiIaLZwiyLBdop5NEcH+aK+mOHpi2COtGBGWbWmdyTiWdd6M/EvcLsFJve9FNO7UItX1f+Od6Pjmyn2SQ39dPa2TnCOpYZvFjfWSzgYfS3H3+Y4TqjLBZDfl7XFAuWZx9DfxtMe9Ds+xvMcMVIGVaIu7elKPiYzvzmnAlTMeA3Y5Euv3ozYiA0RvY0V6OnjVgs665CY57hysSGCzKOYdexJBKxnPTRdzVn1A0bdNReAAuxnhS8kCU+MxbisunlaEUVs8Iw1q1i0dDyTUTA15RZdpd8Mu8mNPBKNlNZGwYfS9GJFErysbhUTgoWIOvLuQa6XQCHBT0Kimf8VrCAO9CYhbAw9iAuJiMfMSrGwAnwsRezU9QdZFCjWBBa8BIx+7SwAOekQrPohae8vKKJAArfABaxkCuoAoj79WCIB2PKp40FKIRFe1LNaFnDIn3ZLhbpKgMWT8U+Ab0owBce1kaY7aIHM3TPHHqh2giieO8IsGwjVWTk5438IJ34FLCAFIt0njsdPCy6Yz+g3BmxxJ0DM0LcMnf+5ZPkTgtYwLzYEnYNsjPGedSKNQA8r5hJlY+Fw78GdfKO9T1173XZU21mpeb2tVzIg6i8ds2Yo+1pRnvkwYK+lpvxtVy/3Vww8uD6WjexrfpH7U/ua3M1+KyRGNmsknnxsKsNM0xMJCPE5BGzD64F0qOM39kIsd/OjTyuiw/O9bTmPIw2HqaapgLN51O8I0FsQ+bYLI+F1q1H1TIMBazkYtHy/8Zm3II6dfTN5XT+x89dwByNm2P29QX2s33BfAKE3Ye5ScwETzhYp1xHLERVVpzFXDV3Uu51cwpSn/Ixj+mJ8nsi+uLi6m47P5fDyyvD319PLDSblMYBvHPu5hX6sT3sELwc32P8HF+0cIqOO2t+7GIrx2cZC+QXixbY1nCaa5JkYNyeXWbe5PIhlwNKPuRBaif3C1fHgdNost7PADHMYtEQeiLsnSEfZbNj8mIQ7FZXRx/I0jMBXRm2eSYA1PT/Q6mcraJea7l6L6gr1WjYfu2cCYhfmACRlD4NDnY1gxI/i8WylqagG2nhL3YCqdeUz3rmNOhW6dJg/upZUcVm0IqfYKTPHhQwQbY/+bZp0JZzFEgoxkk+UT0Xfu4DB/M7WZcNLByN0+SAboAcjwTQkzPZSYMjo410x5B/B9LRHSDLsh1sdY9qp7gOA6/RuXv/OqGeHto+Q2wjYwnfnqQxCtX7Wc8QVw76xbz12zpDdKNpLFG3aNUZacwPLNbXr0AOfIweC/f7geveMRDSFrcBBxXL0cOXhzvESRULA4PRI7zBS1MApxgA7LTr0UgkseV2TeG10OpmO1uGGyNJ14ixzjJ3DnfJDMN5R9HAIrkHIwQCSw4EAil6eo3XHE0LqREZATZjTarG9hXpQ9I2hNX4QufkEXP9unQBHifQFnnnAENyWNFIrM1XwONPqtOXci4evf9hGYtIHxlPTbth8B298DDYdVfYYCP49BpjgaSqVebP5DNYJM6qDEvjrg1bTDZCZcm0J6kxF3EXhR4bZqPipNw0n1a9X8A7o70j3Rv2735PhXLUDhYwESQE7M2nFIai8qTYoflAKhbucU8Kr/mgH4yBeta3XgJKu+bF8GF0v9EPIneUQE+QpBiKv6MUinumvEmJ/BwWupAmvkY+T4KIb7V6M6w/aksvLgb3Mas1FPVOCX7nh8a4uGNvzIsalvq908DJYrFViSRD5KBt2KjAdFupjFG13Wo/GpSWUkSkcYdPIJ15C95duwUrDLyML9lVcLydWYp6d23vljoGPPep7nHJr6mXioXw1iKQRp6S69QtoyYsYM/nz6QugjLEKxFjDCiOUO0gCQKxmDuNbxH23dDdMS9OD0nbCkZbJYQwDjx0Rjv6hj+2OIp4lQ72aoLV3K+s73D4tVsU2p76KwT67/DHo71mvRC/vyNWCcqQThwzGnPmcfzufruOpHRTReRAyF1X+d1Esiwo/AbPr6lg0zQJhh6uOq4dcQpRq6OQcDb9I7DE6MbBTcg883rh0qkZIq9nsdGzWAiH5NdAJdGLKlbHsTjBDLmktK2YfJC3A0GxHbFzGdUL19LCntkrCHhvCu8FFAubd6CFKdcJNq6WD4I8X+jOJkFbGF5FH01YlJ2UDgHCF6LJmJtwRCZjV9FVXCJtE6Y28RQo9WEs4LpZ5ofvxoeigx0qFrbuxqN19OxvZvhFeWqBD6Q7eLfgnX6wDX00YeFuqo6BdryPmK98S0EgPfkgzjKuKC5RKP1vFxhYdtUUMHAKgBZAsanhU1sJLLCKgW6BhMUjElq5XKDV3cl+GD62A3VKVjhgtYsFJCnxCa1f4Qy0nj1YnYFhOtZ8HBRO2bjpA18zUCwbEZPkWUDtguSYJfAGEOWAxQyrKAPWGWdwewvc7nTALk0VR+VeI6o7B3JiMrhrMHgAAGPAq2EyzTcWAAAAAElFTkSuQmCC) (3.15)
будем называть аффинным уравнением прямой, проходящей через две точки и .
Выражая параметр из первого и второго уравнений системы (3.15), получаем: . Исключая параметр , приходим к уравнению прямой, проходящей через две точки и :
 (3.16)
Уравнение (3.16) можно получить из канонического уравнения (3.13), выбирая в качестве направляющего вектора вектор , т.е. подставляя .
Уравнение прямой в отрезках
Пусть на координатных осях заданы точки и , причем (рис.3.19). Требуется составить уравнение прямой, проходящей через эти точки.
Подставляя в уравнение (3.16) , получаем:
Меняя левую и правую части равенства, получаем уравнение
 (3.17)
которое называется уравнением прямой "в отрезках". Говорят, что прямая, проходящая через точки и , отсекает на координатных осях "отрезки": на оси абсцисс и на оси ординат. Разумеется, длины отрезков и равны и соответственно.
Замечания 3.5
1. Перейти от общего уравнения прямой (3.8) к уравнению "в отрезках" (3.17) можно при условии, что все коэффициенты общего уравнения отличны от нуля. Для этого нужно перенести свободный член в правую часть уравнения: , а затем разделить обе части уравнения на . Обозначив и получим уравнение "в отрезках" (3.17): .
2. Уравнения (3.16), (3.17), полученные в прямоугольной системе координат, имеют тот же вид в любой другой аффинной системе координат. Геометрический смысл коэффициентов в уравнениях остается прежним, однако, величины и , в общем случае не равны длинам отсекаемых отрезков и .
Пример 3.10. На координатной плоскости (в прямоугольной системе координат) заданы вершины треугольника (рис.3.20). Составить:
 а) уравнение "в отрезках" для прямой, содержащей высоту треугольника; б) уравнение "в отрезках" для прямой, содержащей биссектрису треугольника; в) уравнение прямой, содержащей медиану треугольника.
Решение.
а) В примере 3.7 было получено общее уравнение прямой . Перенесем свободный член в правую часть: и поделим обе части уравнения на . Запишем это уравнение в виде (3.17): . Эта прямая отсекает на координатных осях "отрезки" и соответственно.
б) В примере 3.9 было получено каноническое уравнение прямой . Перейдем к общему уравнению, перенося все члены в левую часть: . Умножая обе части на 8 и приводя подобные члены, получаем . Теперь переходим от общего уравнения к уравнению "в отрезках" (аналогично пункту "а"):
в) Найдем координаты середины отрезка (см. пункт 3 замечаний 2.1 в ): , то есть . Составим уравнение (3.16) прямой, проходящей через точки и :
Если заметили ошибку, опечатку или есть предложения, напишите в комментариях.
|