Dịch Vụ Sửa Chữa 24h Tại Hà Nội

Phương trình đường thẳng – Wikipedia tiếng Việt

Một số khái niệm[sửa|sửa mã nguồn]

Vectơ chỉ phương của đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Vectơ

u

0

{\displaystyle {\vec {u}}\neq {\vec {0}}}

và có giá song song hoặc trùng với đường thẳng được xem là vectơ chỉ phương của đường thẳng. Khi đó, với

k

0

{\displaystyle k\neq 0}

, vectơ

k

u

{\displaystyle k{\vec {u}}}

cũng là vectơ chỉ phương của đường thẳng đó

Vectơ pháp tuyến của đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Vectơ

n

0

{\displaystyle {\vec {n}}\neq {\vec {0}}}

và có giá vuông góc với đường thẳng được xem là vectơ pháp tuyến của đường thẳng. Khi đó, với

k

0

{\displaystyle k\neq 0}

, vectơ

k

n

{\displaystyle k{\vec {n}}}

cũng là vectơ pháp tuyến của đường thẳng đó

Tương quan giữa vectơ chỉ phương và vectơ pháp tuyến của đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, đường thẳng d có vectơ chỉ phương

a

=
(
a
,
b
)

{\displaystyle {\vec {a}}=(a,b)}

thì có vectơ pháp tuyến là

n

=
(

b
,
a
)

{\displaystyle {\vec {n}}=(-b,a)}

hay

n

=
(
b
,

a
)

{\displaystyle {\vec {n}}=(b,-a)}

. Ngược lại, đường thẳng d có vectơ pháp tuyến

n

=
(
a
,
b
)

{\displaystyle {\vec {n}}=(a,b)}

thì có vectơ chỉ phương là

a

=
(

b
,
a
)

{\displaystyle {\vec {a}}=(-b,a)}

hay

a

=
(
b
,

a
)

{\displaystyle {\vec {a}}=(b,-a)}

Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, đường thẳng d có vectơ

n

1

=
(

A

1

,

B

1

,

C

1

)

{\displaystyle {\vec {n_{1}}}=(A_{1},B_{1},C_{1})}

và vectơ

n

2

=
(

A

2

,

B

2

,

C

2

)

{\displaystyle {\vec {n_{2}}}=(A_{2},B_{2},C_{2})}

là 2 vectơ pháp tuyến thì có vectơ chỉ phương là tích có hướng giữa

n

1

{\displaystyle {\vec {n_{1}}}}

với

n

2

{\displaystyle {\vec {n_{2}}}}

hoặc giữa

n

2

{\displaystyle {\vec {n_{2}}}}

với

n

1

{\displaystyle {\vec {n_{1}}}}

.

Phương trình đường thẳng trong mặt phẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Dạng tham số[sửa|sửa mã nguồn]

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho đường thẳng d đi qua điểm

M
(

x

0

,

y

0

)

{\displaystyle M(x_{0},y_{0})}

và nhận

u

=
(

u

1

,

u

2

)

{\displaystyle {\vec {u}}=(u_{1},u_{2})}

làm vectơ chỉ phương. Khi đó phương trình tham số của d là

{

x
=

x

0

+

u

1

t

y
=

y

0

+

u

2

t

{\displaystyle {\begin{cases}x=x_{0}+u_{1}t\\y=y_{0}+u_{2}t\end{cases}}}

với t được gọi là tham số. Với mỗi giá trị

t

R

{\displaystyle t\in R}

ta được một điểm thuộc đường thẳng.

Dạng chính tắc[sửa|sửa mã nguồn]

Nếu

u

1


0

{\displaystyle u_{1}\neq 0}

u

2


0

{\displaystyle u_{2}\neq 0}

, từ phương trình tham số ta khử tham số t, ta được phương trình chính tắc

x

x

0

u

1

=

y

y

0

u

2

{\displaystyle {x-x_{0} \over u_{1}}={y-y_{0} \over u_{2}}}

Đường thẳng song song hoặc vuông góc với các trục tọa độ thì không có phương trình chính tắc

Dạng tổng quát[sửa|sửa mã nguồn]

Phương trình ax+by+c=0 với

a

2

+

b

2


0

{\displaystyle a^{2}+b^{2}\neq 0}

được gọi là phương trình tổng quát của đường thẳng, khi đó

n

=
(
a
,
b
)

{\displaystyle {\vec {n}}=(a,b)}

là vectơ pháp tuyến của đường thẳng.

Các trường hợp đặc biệt quan trọng[sửa|sửa mã nguồn]

Đường thẳng by+c=0 (a=0) vuông góc với trục Oy tại điểm

A
(
0
;

c
b

)

{\displaystyle A(0;-{c \over b})}

Đường thẳng ax+c=0 (b=0) vuông góc với trục Ox tại điểm

B
(

c
a

;
0
)

{\displaystyle B(-{c \over a};0)}

Đường thẳng ax + by = 0 ( c = 0 ) đi qua gốc tọa độ O ( 0 ; 0 )

Phương trình đường thẳng theo đoạn chắn[sửa|sửa mã nguồn]

Đường thẳng đi qua 2 điểm

A
(

x

0

;
0
)

{\displaystyle A(x_{0};0)}

(

x

0


0

{\displaystyle x_{0}\neq 0}

) và

B
(
0
;

y

0

)

{\displaystyle B(0;y_{0})}

(

y

0


0

{\displaystyle y_{0}\neq 0}

) thì có thể được viết dưới dạng phương trình

x

x

0

+

y

y

0

=
1

{\displaystyle {x \over x_{0}}+{y \over y_{0}}=1}

Hệ số góc của đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng d cắt trục Ox tại M và tia Mt là một phần của đường thẳng nằm ở nửa mặt phẳng có bờ là trục Ox mà các điểm trên nửa mặt phẳng đó có tung độ dương, khi đó tia Mt hợp với tia Mx một góc

α

{\displaystyle \alpha }

. Đặt

k
=
tan

α

{\displaystyle k=\tan \alpha }

, khi đó k được gọi là hệ số góc của đường thẳng d.

Đường thẳng có vecto chỉ phương

u

=
(

u

1

,

u

2

)

{\displaystyle {\vec {u}}=(u_{1},u_{2})}

thì có hệ số góc

k
=

u

2

u

1

{\displaystyle k={u_{2} \over u_{1}}}

Đường thẳng có vectơ pháp tuyến

n

=
(
a
,
b
)

{\displaystyle {\vec {n}}=(a,b)}

thì có hệ số góc

k
=

a
b

{\displaystyle k=-{a \over b}}

Hai đường thẳng song song có thông số góc bằng nhau .Hai đường thẳng vuông góc có tích 2 thông số góc là – 1 .

Vị trí tương đối giữa 2 đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho 2 đường thẳng : ( D ) Ax + By + C = 0 và ( d ) ax + by + c = 0

(D) cắt (d)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

A
a

B
b

{\displaystyle {A \over a}\neq {B \over b}}

khi đó tọa độ giao điểm của 2 đường thẳng là nghiệm của hệ phương trình

{

A
x
+
B
y
+
C
=
0

a
x
+
b
y
+
c
=
0

{\displaystyle {\begin{cases}Ax+By+C=0\\ax+by+c=0\end{cases}}}

(D) // (d)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

A
a

=

B
b

C
c

{\displaystyle {A \over a}={B \over b}\neq {C \over c}}

(D)

{\displaystyle \equiv }

(d)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

A:B:C = a:b:c

Góc giữa 2 đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng (D) và (d) cắt nhau tại điểm M. Gọi

n

1

=
(

A

1

,

B

1

)

{\displaystyle {\vec {n_{1}}}=(A_{1},B_{1})}

là vectơ pháp tuyến của (D) và

n

2

=
(

A

2

,

B

2

)

{\displaystyle {\vec {n_{2}}}=(A_{2},B_{2})}

là vectơ pháp tuyến của (d). Gọi

α

{\displaystyle \alpha }

là góc nhọn tạo bởi 2 đường thẳng, khi đó

cos

α
=

|

n

1

.

n

2

|

|

n

1

|

|

n

2

|

=

|

A

1

A

2

+

B

1

B

2

|

(

A

1

2

+

B

1

2

)
(

A

2

2

+

B

2

2

)

{\displaystyle \cos \alpha ={\left\vert {\vec {n_{1}}}.{\vec {n_{2}}}\right\vert \over \left\vert {\vec {n_{1}}}\right\vert \left\vert {\vec {n_{2}}}\right\vert }={\left\vert A_{1}A_{2}+B_{1}B_{2}\right\vert \over {\sqrt {(A_{1}^{2}+B_{1}^{2})(A_{2}^{2}+B_{2}^{2})}}}}

2 đường thẳng vuông góc thì

α
=

90

{\displaystyle \alpha =90^{\circ }}

2 đường thẳng song song hoặc trùng nhau thì

α
=

0

{\displaystyle \alpha =0^{\circ }}

Cách tính trên cũng đúng khi sử dụng vectơ chỉ phương

Khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng (d) ax+by+c=0 và

M
(

x

0

,

y

0

)

(
d
)

{\displaystyle M(x_{0},y_{0})\not \in (d)}

, khoảng cách từ điểm M đến (d) được tính theo công thức

d
(
M
,
d
)
=

|

a

x

0

+
b

y

0

+
c

|

a

2

+

b

2

{\displaystyle d(M,d)={\frac {\left\vert ax_{0}+by_{0}+c\right\vert }{\sqrt {a^{2}+b^{2}}}}}

Vị trí của 2 điểm so với đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng (d) ax+by+c=0 và 2 điểm

M
(

x

M

,

y

M

)

{\displaystyle M(x_{M},y_{M})}

,

N
(

x

N

,

y

N

)

{\displaystyle N(x_{N},y_{N})}

không nằm trên (d). Xét các biểu thức

m
=
a

x

M

+
b

y

M

+
c

{\displaystyle m=ax_{M}+by_{M}+c}

n
=
a

x

N

+
b

y

N

+
c

{\displaystyle n=ax_{N}+by_{N}+c}

, khi đó M và N nằm cùng phía với d khi m và n cùng dấu, khác phía khi m và n trái dấu

Phương trình đường thẳng trong khoảng trống[sửa|sửa mã nguồn]

Dạng tham số[sửa|sửa mã nguồn]

Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d đi qua điểm

M
(

x

0

,

y

0

,

z

0

)

{\displaystyle M(x_{0},y_{0},z_{0})}

và nhận

u

=
(

u

1

,

u

2

,

u

3

)

{\displaystyle {\vec {u}}=(u_{1},u_{2},u_{3})}

làm vectơ chỉ phương. Khi đó phương trình tham số của d là

{

x
=

x

0

+

u

1

t

y
=

y

0

+

u

2

t

z
=

z

0

+

u

3

t

{\displaystyle {\begin{cases}x=x_{0}+u_{1}t\\y=y_{0}+u_{2}t\\z=z_{0}+u_{3}t\end{cases}}}

với t được gọi là tham số. Với mỗi giá trị

t

R

{\displaystyle t\in R}

ta được một điểm thuộc đường thẳng.

Dạng chính tắc[sửa|sửa mã nguồn]

Nếu cả

u

1

{\displaystyle u_{1}}

,

u

2

{\displaystyle u_{2}}

,

u

3

{\displaystyle u_{3}}

đều khác 0, từ phương trình tham số ta khử tham số t, ta được phương trình chính tắc

x

x

0

u

1

=

y

y

0

u

2

=

z

z

0

u

3

{\displaystyle {x-x_{0} \over u_{1}}={y-y_{0} \over u_{2}}={z-z_{0} \over u_{3}}}

Vị trí tương đối giữa 2 đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng (d) có vectơ chỉ phương

u

=
(

u

1

,

u

2

,

u

3

)

{\displaystyle {\vec {u}}=(u_{1},u_{2},u_{3})}

và (d’) có vectơ chỉ phương

u

=
(

u

1

,

u

2

,

u

3

)

{\displaystyle {\vec {u’}}=(u’_{1},u’_{2},u’_{3})}

. Gọi M(x,y,z) là một điểm nằm trên (d) và M'(x’,y’,z’) là một điểm nằm trên (d’). Ta có:

(d)

{\displaystyle \equiv }

(d’)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

[

u

,

u

]
=
[

u

,

M

M

]
=

0

{\displaystyle [{\vec {u}},{\vec {u’}}]=[{\vec {u}},{\vec {MM’}}]={\vec {0}}}

(d)//(d’)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

[

u

,

u

]
=

0

{\displaystyle [{\vec {u}},{\vec {u’}}]={\vec {0}}}

[

u

,

M

M

]

0

{\displaystyle [{\vec {u}},{\vec {MM’}}]\neq {\vec {0}}}

(d) cắt (d’)

{\displaystyle \Leftrightarrow }

{

[

u

;

u

]

0

M

M

.
[

u

;

u

]
=
0

{\displaystyle {\begin{cases}[{\vec {u}};{\vec {u’}}]\neq {\vec {0}}\\{\vec {MM’}}.[{\vec {u}};{\vec {u’}}]=0\end{cases}}}

(d) và (d’) chéo nhau

{\displaystyle \Leftrightarrow }

M

M

.
[

u

;

u

]

0

{\displaystyle {\vec {MM’}}.[{\vec {u}};{\vec {u’}}]\neq 0}

Khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Cho đường thẳng (d) đi qua điểm

M

0

{\displaystyle M_{0}}

và có vectơ chỉ phương

u

{\displaystyle {\vec {u}}}

. Khoảng cách từ điểm M đến (d) là

d
[
M
,
(
d
)
]
=

|

[

M

0

M

,

u

]

|

|

u

|

{\displaystyle d[M,(d)]={\left\vert [{\vec {M_{0}M}},{\vec {u}}]\right\vert \over \left\vert {\vec {u}}\right\vert }}

Khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau

[sửa|sửa mã nguồn]

Cho 2 đường thẳng chéo nhau (d) và (d’). Đường thẳng (d) có vectơ chỉ phương

u

=
(

u

1

,

u

2

,

u

3

)

{\displaystyle {\vec {u}}=(u_{1},u_{2},u_{3})}

và đường thẳng (d’) có vectơ chỉ phương

u

=
(

u

1

,

u

2

,

u

3

)

{\displaystyle {\vec {u’}}=(u’_{1},u’_{2},u’_{3})}

. Gọi M(x,y,z) là một điểm nằm trên (d) và M'(x’,y’,z’) là một điểm nằm trên (d’). Khi đó khoảng cách giữa (d) và (d’) là

d
[
(
d
)
,
(

d

)
]
=

|

[

u

,

u

]
.

M

M

|

|

[

u

,

u

]

|

{\displaystyle d[(d),(d’)]={\left\vert [{\vec {u}},{\vec {u’}}].{\vec {MM’}}\right\vert \over \left\vert [{\vec {u}},{\vec {u’}}]\right\vert }}

Đường thẳng

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]