Ecuaţia dreptei

Exerciții și probleme... ecuaţia dreptei.

Matematică >> Drepta în plan >> 8


teorie
Să se determine \( m \in \mathbb{R} \) astfel încât punctele \( A( \color{red}x_A \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}x_B \color{grey}, \color{green}y_B) \) și \( C( \color{fuchsia}x_C \color{grey}, \color{darkmagenta}y_C) \) să fie coliniare.

Metoda I
Punctele \( A( \color{red}x_A \color{grey}, \color{blue}y_A) \), \( B( \color{orange}x_B \color{grey}, \color{green}y_B) \) și \( C( \color{fuchsia}x_C \color{grey}, \color{darkmagenta}y_C) \) sunt coliniare dacă unul dintre ele
aparține dreptei determinată de celelalte două puncte.
Ecuația dreptei \( d \) care trece prin punctele \( A( \color{red}x_A \color{grey}, \color{blue}y_A) \) și \( B( \color{orange}x_B \color{grey}, \color{green}y_B) \) este dată de formula:
   \( AB \) : \( \displaystyle \frac {x - \color{red}x_A}{\color{orange}x_B \color{grey} - \color{red}x_A} = \frac {y - \color{blue}y_A}{\color{green}y_B \color{grey} - \color{blue}y_A} \).

Pentru ca punctul \( C( \color{fuchsia}x_C \color{grey}, \color{darkmagenta}y_C) \) să aparțină dreptei \( AB \), trebuie să fie verificată relația:
   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}x_C \color{grey} - \color{red}x_A}{\color{orange}x_B \color{grey} - \color{red}x_A} = \frac {\color{darkmagenta}y_C \color{grey} - \color{blue}y_A}{\color{green}y_B \color{grey} - \color{blue}y_A} \).

Substituind \( \color{blue}y_A \) cu \( \color{blue}m \) se obține ecuația:
   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}x_C \color{grey} - \color{red}x_A}{\color{orange}x_B \color{grey} - \color{red}x_A} = \frac {\color{darkmagenta}y_C \color{grey} - \color{blue}m}{\color{green}y_B \color{grey} - \color{blue}m} \).

Rezolvând această ecuație, se determină \( \color{blue}m \).

Metoda a II-a
Punctele \( A( \color{red}x_A \color{grey}, \color{blue}y_A) \), \( B( \color{orange}x_B \color{grey}, \color{green}y_B) \) și \( C( \color{fuchsia}x_C \color{grey}, \color{darkmagenta}y_C) \) sunt coliniare dacă este verificată egalitatea:
\( \begin{vmatrix} \color{red}x_A & \color{blue}y_A & \color{grey}1\\ \color{orange}x_B & \color{green}y_B & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}x_C & \color{darkmagenta}y_C & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \).

Substituind \( \color{blue}y_A \) cu \( \color{blue}m \) se obține ecuația:
\( \begin{vmatrix} \color{red}x_A & \color{blue}m & \color{grey}1\\ \color{orange}x_B & \color{green}y_B & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}x_C & \color{darkmagenta}y_C & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \).

Rezolvând această ecuație, se determină \( \color{blue}m \).


exemple
Să se determine \( m \in \mathbb{R} \) astfel încât punctele \( A( \color{red}3 \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}-2 \color{grey}, \color{green}6) \) și \( C( \color{fuchsia}8 \color{grey}, \color{darkmagenta}-16) \) să fie coliniare.


Metoda I
Punctele \( A( \color{red}3 \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}-2 \color{grey}, \color{green}6) \) și \( C( \color{fuchsia}8 \color{grey}, \color{darkmagenta}-16) \) sunt coliniare dacă este verificată egalitatea:
   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}x_C \color{grey} - \color{red}x_A}{\color{orange}x_B \color{grey} - \color{red}x_A} = \frac {\color{darkmagenta}y_C \color{grey} - \color{blue}y_A}{\color{green}y_B \color{grey} - \color{blue}y_A} \), adică:

   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}8 \color{grey} - \color{red}3}{\color{orange}-2 \color{grey} - \color{red}3} = \frac {\color{darkmagenta}-16 \color{grey} - \color{blue}m}{\color{green}6 \color{grey} - \color{blue}m} \).

Rezolvând această ecuație, se determină \( \color{blue}m \):

   \( \displaystyle \frac {8 - 3}{-2 - 3} = \frac {-16 - \color{blue}m}{6 - \color{blue}m} \)

   \( \displaystyle \frac {5}{-5} = \frac {-16 - \color{blue}m}{6 - \color{blue}m} \)

   \( \displaystyle 5 \cdot \left( 6 - \color{blue}m \color{grey} \right ) = -5 \cdot \left(-16 - \color{blue}m \color{grey} \right) \)
   \( 30 - 5 \color{blue}m \color{grey} = 80 + 5 \color{blue}m \)
   \( - 5 \color{blue}m \color{grey} - 5 \color{blue}m \color{grey} = 80 - 30 \)
   \( - 10 \color{blue}m \color{grey} = 50 \)
   \( \color{blue}m \color{grey} = -5 \),

deci punctele \( A( \color{red}3 \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}-2 \color{grey}, \color{green}6) \) și \( C( \color{fuchsia}8 \color{grey}, \color{darkmagenta}-16) \) sunt coliniare pentru \( \color{blue}m \color{grey} = -5 \).

Metoda a II-a
Punctele \( A( \color{red}3 \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}-2 \color{grey}, \color{green}6) \) și \( C( \color{fuchsia}8 \color{grey}, \color{darkmagenta}-16) \) sunt coliniare dacă este verificată egalitatea:

\( \begin{vmatrix} \color{red}x_A & \color{blue}y_A & \color{grey}1\\ \color{orange}x_B & \color{green}y_B & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}x_C & \color{darkmagenta}y_C & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \), adică:

\( \begin{vmatrix} \color{red}3 & \color{blue}m & \color{grey}1\\ \color{orange}-2 & \color{green}6 & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}8 & \color{darkmagenta}-16 & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \).

Se calculează determinantul folosind regula lui Sarrus:
\( \color{red}3 \color{grey}\cdot \color{green}6 \color{grey}\cdot 1 + \color{orange}(-2) \color{grey}\cdot \color{darkmagenta}(-16) \color{grey}\cdot 1 + \color{fuchsia}8 \color{grey}\cdot \color{blue}m \color{grey}\cdot 1 - 1 \color{grey}\cdot \color{green}6 \color{grey}\cdot \color{fuchsia}8 \color{grey} - 1 \color{grey}\cdot \color{darkmagenta}(-16) \color{grey}\cdot \color{red}3 \color{grey} - 1 \color{grey}\cdot \color{blue}m \color{grey}\cdot \color{orange}(-2) \color{grey} =0 \)

Rezolvând această ecuație, se determină \( \color{blue}m \):

\( 18 + 32 + 8\color{blue}m \color{grey} - 48 + 48 + 2\color{blue}m \color{grey} = 0 \)
\( 8\color{blue}m \color{grey} + 2\color{blue}m \color{grey} = - 18 - 32 + 48 - 48 \)
\( 10\color{blue}m \color{grey} = - 50 \)
\( \color{blue}m \color{grey} = - 5 \),

deci punctele \( A( \color{red}3 \color{grey}, \color{blue}m) \), \( B( \color{orange}-2 \color{grey}, \color{green}6) \) și \( C( \color{fuchsia}8 \color{grey}, \color{darkmagenta}-16) \) sunt coliniare pentru \( \color{blue}m \color{grey} = -5 \).



exerciții

Punctele \( A( \color{red}-5 \color{grey}, \color{blue}-3) \), \( B( \color{orange}4 \color{grey}, \color{green}m) \) și \( C( \color{fuchsia}13 \color{grey}, \color{darkmagenta}1) \) sunt coliniare pentru

\( m = \)


 


exercițiu nou

Metoda I
Punctele \( A( \color{red}-5 \color{grey}, \color{blue}-3) \), \( B( \color{orange}4 \color{grey}, \color{green}m) \) și \( C( \color{fuchsia}13 \color{grey}, \color{darkmagenta}1) \) sunt coliniare dacă este verificată egalitatea:

   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}x_C \color{grey} - \color{red}x_A}{\color{orange}x_B \color{grey} - \color{red}x_A} = \frac {\color{darkmagenta}y_C \color{grey} - \color{blue}y_A}{\color{green}y_B \color{grey} - \color{blue}y_A} \), adică

   \( \displaystyle \frac {\color{fuchsia}13 \color{grey} - \color{red}(-5)}{\color{orange}4 \color{grey} - \color{red}(-5)} = \frac {\color{darkmagenta}1 \color{grey} - \color{blue}(-3)}{\color{green}m \color{grey} - \color{blue}(-3)} \)

   \( \displaystyle \frac {13 + 5}{4 + 5} = \frac {1 + 3}{m + 3} \)

   \( \displaystyle \frac {18}{9} = \frac {4}{m + 3} \)

   \( \displaystyle \frac {2}{1} = \frac {4}{m + 3} \)

   \( \displaystyle 2 \cdot (m + 3) = 1 \cdot 4 \)

   \( \displaystyle 2m + 6 = 4 \)

   \( \displaystyle 2m = 4 - 6 \)

   \( \displaystyle 2m = -2 \)

   \( \displaystyle m = -1 \),

deci punctele \( A( \color{red}-5 \color{grey}, \color{blue}-3) \), \( B( \color{orange}4 \color{grey}, \color{green}m) \) și \( C( \color{fuchsia}13 \color{grey}, \color{darkmagenta}1) \) sunt coliniare pentru \( \color{green}m \color{grey} = -1 \).

Metoda a II-a
Punctele \( A( \color{red}-5 \color{grey}, \color{blue}-3) \), \( B( \color{orange}4 \color{grey}, \color{green}m) \) și \( C( \color{fuchsia}13 \color{grey}, \color{darkmagenta}1) \) sunt coliniare dacă este verificată egalitatea:

\( \begin{vmatrix} \color{red}x_A & \color{blue}y_A & \color{grey}1\\ \color{orange}x_B & \color{green}y_B & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}x_C & \color{darkmagenta}y_C & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \), adică

\( \begin{vmatrix} \color{red}-5 & \color{blue}-3 & \color{grey}1\\ \color{orange}4 & \color{green}m & \color{grey}1\\ \color{fuchsia}13 & \color{darkmagenta}1 & \color{grey}1 \end{vmatrix} = 0 \).

Se calculează determinantul folosind regula lui Sarrus:

\( \color{red}(-5) \color{grey}\cdot \color{green}m \color{grey}\cdot 1 + \color{orange}4 \color{grey}\cdot \color{darkmagenta}1 \color{grey}\cdot 1 + \color{fuchsia}13 \color{grey}\cdot \color{blue}(-3) \color{grey}\cdot 1 - 1 \color{grey}\cdot \color{green}m \color{grey}\cdot \color{fuchsia}13 \color{grey} - 1 \color{grey}\cdot \color{darkmagenta}1 \color{grey}\cdot \color{red}(-5) \color{grey} - 1 \color{grey}\cdot \color{blue}(-3) \color{grey}\cdot \color{orange}4 \color{grey} =0 \)

\( - 5m + 4 - 39 - 13m + 5 + 12 =0 \)

\( - 5m - 13m = -4 + 39 - 5 - 12 \)

\( - 18m = 18 \),

\( m = -1 \),

deci punctele \( A( \color{red}-5 \color{grey}, \color{blue}-3) \), \( B( \color{orange}4 \color{grey}, \color{green}m) \) și \( C( \color{fuchsia}13 \color{grey}, \color{darkmagenta}1) \) sunt coliniare pentru \( \color{green}m \color{grey} = -1 \).