Równanie prostej i współczynnik kierunkowy — zbiór zadań (klasa 1 LO) — zadania z rozwiązaniami

W postaci kierunkowej $y=ax+b$ współczynnikiem kierunkowym jest liczba stojąca przy $x$:

$$a=3$$

Liczba $-5$ to wyraz wolny — mówi, gdzie prosta przecina oś $OY$.

Odpowiedź: B. $a=3$.

Podstawiamy współrzędne punktu do równania:

$$2\cdot2+3=7$$

Lewa strona równa się prawej, więc punkt leży na prostej.

Odpowiedź: tak, punkt $P$ należy do prostej.

Korzystamy ze wzoru na współczynnik kierunkowy:

$$a=\frac{y_B-y_A}{x_B-x_A}=\frac{11-2}{4-1}=\frac93=3$$

Interpretacja: na każdą jednostkę w prawo prosta wznosi się o trzy jednostki.

Odpowiedź: $a=3$.

Obie mają ten sam współczynnik kierunkowy $a=2$, ale różne wyrazy wolne:

$$a_1=a_2=2,\qquad b_1=1\neq-4=b_2$$

Wniosek: proste są równoległe i rozłączne. Gdyby wyrazy wolne też były równe, proste by się pokrywały.

Odpowiedź: C. równoległe.

Miejsce zerowe to argument, dla którego wartość funkcji wynosi zero:

$$4x-12=0 \quad\Rightarrow\quad x=3$$

Geometrycznie: prosta przecina oś $OX$ w punkcie $(3,\ 0)$.

Odpowiedź: $x=3$.

Warunek prostopadłości:

$$a_1\cdot a_2=-1$$

$$2\cdot a_2=-1 \quad\Rightarrow\quad a_2=-\frac12$$

Zapamiętaj sposób: odwracamy ułamek i zmieniamy znak.

Odpowiedź: A. $-\frac12$.

Krok 1 — współczynnik kierunkowy:

$$a=\frac{7-3}{2-0}=\frac42=2$$

Krok 2 — wyraz wolny. Punkt $A$ leży na osi $OY$, więc od razu $b=3$.

Krok 3 — równanie:

$$y=2x+3$$

Sprawdzenie dla $B$: $2\cdot2+3=7$ ✔

Odpowiedź: $y=2x+3$.

Krok 1 — współczynnik kierunkowy:

$$a=\frac{1-5}{3-1}=\frac{-4}{2}=-2$$

Krok 2 — wyraz wolny. Podstawiamy pierwszy punkt:

$$5=-2\cdot1+b \quad\Rightarrow\quad b=7$$

Krok 3 — równanie:

$$y=-2x+7$$

Sprawdzenie drugim punktem: $-2\cdot3+7=1$ ✔

Odpowiedź: $a=-2$, $b=7$.

O monotoniczności decyduje wyłącznie współczynnik kierunkowy:

$$a\lt 0 \ \Rightarrow\ \text{malejąca},\qquad a>0 \ \Rightarrow\ \text{rosnąca},\qquad a=0 \ \Rightarrow\ \text{stała}$$

Wyraz wolny $b$ przesuwa wykres w pionie, ale nie zmienia jego nachylenia.

Odpowiedź: D. $a\lt 0$.

Krok 1 — wyznaczamy $y$:

$$3y=-2x+6 \quad\Rightarrow\quad y=-\frac23x+2$$

Krok 2 — przecięcie z osią $OY$ (podstawiamy $x=0$):

$$(0,\ 2)$$

Krok 3 — przecięcie z osią $OX$ (podstawiamy $y=0$):

$$-\frac23x+2=0 \quad\Rightarrow\quad x=3 \quad\Rightarrow\quad (3,\ 0)$$

Odpowiedź: $y=-\frac23x+2$; punkty $(0,\ 2)$ i $(3,\ 0)$.

Proste równoległe mają identyczny współczynnik kierunkowy:

$$a=-4$$

Warunek spełnia tylko $y=-4x-7$.

Uwaga: $y=\frac14x$ ma współczynnik $\frac14$ — to prosta prostopadła, bo $-4\cdot\frac14=-1$.

Odpowiedź: B. $y=-4x-7$.

Krok 1 — współczynnik kierunkowy jest taki sam jak w danej prostej:

$$a=3$$

Krok 2 — wyraz wolny z warunku przechodzenia przez $P$:

$$5=3\cdot1+b \quad\Rightarrow\quad b=2$$

Krok 3 — równanie:

$$y=3x+2$$

Odpowiedź: $y=3x+2$.

Krok 1 — porównujemy prawe strony:

$$2x-1=-x+5$$

Krok 2 — rozwiązujemy:

$$3x=6 \quad\Rightarrow\quad x=2$$

Krok 3 — obliczamy $y$:

$$y=2\cdot2-1=3$$

Sprawdzenie w drugim równaniu: $-2+5=3$ ✔

Odpowiedź: punkt $(2,\ 3)$.

Podstawiamy współrzędne punktu:

$$11=2a+3 \quad\Rightarrow\quad 2a=8 \quad\Rightarrow\quad a=4$$

Sprawdzenie: $4\cdot2+3=11$ ✔

Odpowiedź: C. $a=4$.

Krok 1 — współczynnik z warunku prostopadłości:

$$\frac13\cdot a=-1 \quad\Rightarrow\quad a=-3$$

Krok 2 — wyraz wolny:

$$1=-3\cdot3+b \quad\Rightarrow\quad b=10$$

Krok 3 — równanie:

$$y=-3x+10$$

Odpowiedź: $y=-3x+10$.

Równanie $y=5$ to funkcja stała — współczynnik kierunkowy wynosi zero, więc prosta jest pozioma.

Dla porównania: $x=5$ to prosta pionowa, ale nie jest wykresem żadnej funkcji, bo jednemu argumentowi odpowiadałoby nieskończenie wiele wartości.

Odpowiedź: A. równoległa do osi $OX$.

Krok 1 — współczynnik kierunkowy:

$$a=\frac{4-1}{4-(-2)}=\frac{3}{6}=\frac12$$

Krok 2 — wyraz wolny. Podstawiamy punkt $A$:

$$1=\frac12\cdot(-2)+b \quad\Rightarrow\quad 1=-1+b \quad\Rightarrow\quad b=2$$

Krok 3 — równanie prostej:

$$y=\frac12x+2$$

Krok 4 — sprawdzamy punkt $C$:

$$\frac12\cdot0+2=2 \ ✔$$

Punkt $C$ leży na prostej — i to dokładnie w miejscu przecięcia z osią $OY$.

Kontrola punktem $B$: $\frac12\cdot4+2=4$ ✔

Odpowiedź: $y=\frac12x+2$; punkt $C$ należy do prostej.

Przypadek 1 — równoległość. Współczynniki muszą być równe:

$$m-1=2 \quad\Rightarrow\quad m=3$$

Przypadek 2 — prostopadłość. Iloczyn współczynników ma dać $-1$:

$$(m-1)\cdot2=-1 \quad\Rightarrow\quad m-1=-\frac12 \quad\Rightarrow\quad m=\frac12$$

Sprawdzenie równoległości: dla $m=3$ mamy $y=2x+3$ — ten sam współczynnik co $y=2x-5$, ale inny wyraz wolny, więc proste są rozłączne ✔

Odpowiedź: równoległe dla $m=3$, prostopadłe dla $m=\frac12$.

Krok 1 — wzór funkcji:

$$f(x)=3x+8$$

Krok 2 — interpretacja. Współczynnik kierunkowy $a=3$ to cena jednego kilometra, czyli tempo wzrostu kosztu. Wyraz wolny $b=8$ to koszt początkowy — płacimy go nawet przy zerowym przejeździe.

Krok 3 — ile za $50$ zł:

$$3x+8=50 \quad\Rightarrow\quad 3x=42 \quad\Rightarrow\quad x=14$$

Sprawdzenie: $3\cdot14+8=50$ ✔

Odpowiedź: $f(x)=3x+8$; za $50$ zł przejedziemy $14$ km.

Krok 1 — pomysł na dowód. Trzy punkty leżą na jednej prostej dokładnie wtedy, gdy współczynnik kierunkowy liczony dla różnych par jest ten sam.

Krok 2 — dla pary $A$, $B$:

$$a_{AB}=\frac{6-2}{3-1}=\frac42=2$$

Krok 3 — dla pary $B$, $C$:

$$a_{BC}=\frac{10-6}{5-3}=\frac42=2$$

Krok 4 — wniosek. Oba współczynniki są równe, a proste $AB$ i $BC$ mają wspólny punkt $B$ — muszą się więc pokrywać. $\qquad ∎$

Krok 5 — równanie. Podstawiamy punkt $A$:

$$2=2\cdot1+b \quad\Rightarrow\quad b=0 \quad\Rightarrow\quad y=2x$$

Sprawdzenie: $2\cdot3=6$ ✔ oraz $2\cdot5=10$ ✔