ปรับพื้นฐานสมการเส้นตรง จุดตัดแกน และความชัน
ทบทวนความหมายของสมการเส้นตรง การอ่านกราฟ จุดตัดแกน ความชัน รูปสมการที่พบบ่อย ตลอดจนความสัมพันธ์ของเส้นขนานและเส้นตั้งฉาก
อ่านสมการเส้นตรงได้ หาจุดตัดแกนและความชันได้ เขียนสมการจากข้อมูลที่กำหนด และนำไปใช้ในโจทย์เรขาคณิตวิเคราะห์ได้
1. ปัญหานำ
กำหนดเส้นตรง
เส้นตรงนี้ตัดแกนใดบ้าง มีความชันเท่าใด และผ่านจุด (5,0) หรือไม่
การตอบคำถามเหล่านี้ต้องรู้เรื่องจุดตัดแกน ความชัน และการตรวจว่าจุดอยู่บนเส้นตรงหรือไม่
2. สมการเส้นตรงคืออะไร
สมการเส้นตรง คือสมการที่เมื่อนำไปเขียนบนระนาบพิกัดแล้วได้กราฟเป็นเส้นตรง จุดทุกจุดบนเส้นตรงจะทำให้สมการเป็นจริง
ตัวอย่าง
- (0,5) อยู่บนเส้นตรง เพราะ 0 + 5 = 5
- (2,3) อยู่บนเส้นตรง เพราะ 2 + 3 = 5
- (5,0) อยู่บนเส้นตรง เพราะ 5 + 0 = 5
ถ้าแทนพิกัดของจุดลงในสมการแล้วสมการเป็นจริง แสดงว่าจุดนั้นอยู่บนเส้นตรง
3. ระนาบพิกัดฉาก
- แกน x: แกนนอน
- แกน y: แกนตั้ง
- จุดกำเนิด: จุด (0,0)
จุดบนแกน x ต้องมี y = 0 ส่วนจุดบนแกน y ต้องมี x = 0
4. จุดตัดแกน x
จุดตัดแกน x คือจุดที่เส้นตรงตัดแกนนอน เพราะทุกจุดบนแกน x มีค่า y = 0
ตัวอย่าง เส้นตรง 2x + 3y = 12
จุดตัดแกน x คือ (6,0)
5. จุดตัดแกน y
จุดตัดแกน y คือจุดที่เส้นตรงตัดแกนตั้ง เพราะทุกจุดบนแกน y มีค่า x = 0
ตัวอย่าง เส้นตรง 2x + 3y = 12
จุดตัดแกน y คือ (0,4)
6. สูตรลัดหาจุดตัดแกน
สำหรับสมการรูปทั่วไป
เมื่อ A และ B ไม่เท่ากับศูนย์
สูตรนี้มาจากการแทน y = 0 เพื่อหาจุดตัดแกน x และแทน x = 0 เพื่อหาจุดตัดแกน y
7. ความชันคืออะไร
ความชันบอกว่าเมื่อเคลื่อนไปทางขวา เส้นตรงสูงขึ้นหรือต่ำลงเพียงใด
- m > 0: เส้นลาดขึ้นจากซ้ายไปขวา
- m < 0: เส้นลาดลงจากซ้ายไปขวา
- m = 0: เส้นแนวนอน
- ความชันหาค่าไม่ได้: เส้นแนวตั้ง
8. หาความชันจากสองจุด
เส้นตรงผ่านจุด (1,2) และ (5,10) จงหาความชัน
หมายความว่า เมื่อ x เพิ่มขึ้น 1 หน่วย ค่า y จะเพิ่มขึ้น 2 หน่วย
ถ้าเศษเริ่มจากจุดที่ 2 ส่วนต้องเริ่มจากจุดที่ 2 เช่นกัน ห้ามสลับเฉพาะเศษหรือเฉพาะส่วน
9. สมการเส้นตรงรูปทั่วไป
โดย A และ B ต้องไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน
ตัวอย่าง
รูปทั่วไปใช้ได้กับเส้นตรงทุกแบบ รวมถึงเส้นแนวตั้งและแนวนอน
10. รูปความชัน–จุดตัดแกน
- m: ความชัน
- c: พิกัด y ของจุดตัดแกน y
ตัวอย่าง
- ความชันเท่ากับ −2
- จุดตัดแกน y คือ (0,5)
- กราฟลาดลงจากซ้ายไปขวา
11. แปลงรูปทั่วไปเป็น y = mx + c
กำหนด
ดังนั้น ความชันเท่ากับ −4/3 และเส้นตรงลาดลงจากซ้ายไปขวา
12. ความชันจากสมการรูปทั่วไป
จากสมการ
เมื่อ B ไม่เท่ากับศูนย์
ตัวอย่าง
13. รูปจุด–ความชัน
เมื่อรู้จุดหนึ่งจุดและความชัน ใช้สูตร
ตัวอย่าง เส้นตรงผ่านจุด (2,−1) และมีความชัน 3
14. เขียนสมการจากสองจุด
กำหนดจุด (1,2) และ (5,6)
15. เส้นตรงขนานกัน
เส้นตรงสองเส้นที่มีทิศทางเดียวกันและไม่ตัดกัน มีความชันเท่ากัน
ตัวอย่าง
ทั้งสองเส้นมีความชัน 2 จึงขนานกัน
16. เส้นตรงตั้งฉากกัน
ถ้าเส้นตรงสองเส้นตั้งฉากกันและความชันของทั้งสองเส้นมีค่า
ตัวอย่าง ถ้าเส้นแรกมีความชัน 2 เส้นที่ตั้งฉากต้องมีความชัน −1/2
เส้นแนวนอนตั้งฉากกับเส้นแนวตั้ง แม้ความชันของเส้นแนวตั้งจะหาค่าไม่ได้
17. ตรวจว่าจุดอยู่บนเส้นตรงหรือไม่
พิจารณาจุด (5,0) กับเส้นตรง
สมการเป็นจริง จึงสรุปว่า จุด (5,0) อยู่บนเส้นตรง
18. ตรวจว่าเส้นตรงผ่านศูนย์กลางวงกลมหรือไม่
กำหนดวงกลม
ศูนย์กลางคือ (5,0) และรัศมีเท่ากับ 5
ตรวจเส้นตรง 4x + 3y − 20 = 0 โดยแทน (5,0)
จึงสรุปว่าเส้นตรงนี้ผ่านศูนย์กลางวงกลม
ส่วนของเส้นตรงที่อยู่ภายในวงกลมเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง ยาว 2r และแบ่งพื้นที่วงกลมออกเป็นสองส่วนเท่ากัน
19. เทคนิคทำข้อสอบ
- หาจุดตัดแกน x ให้แทน y = 0
- หาจุดตัดแกน y ให้แทน x = 0
- เห็น y = mx + c ให้มอง m เป็นความชัน และ (0,c) เป็นจุดตัดแกน y
- เห็น Ax + By + C = 0 ใช้ m = −A/B เมื่อ B ไม่เท่ากับศูนย์
- เส้นขนานมีความชันเท่ากัน
- เส้นตั้งฉากมีผลคูณความชันเท่ากับ −1
- ตรวจว่าจุดอยู่บนเส้นหรือไม่ ให้แทนพิกัดลงในสมการ
- เส้น x = a เป็นเส้นแนวตั้ง และเส้น y = b เป็นเส้นแนวนอน
20. แบบฝึกหัด 10 ข้อ
-
จงหาจุดตัดแกน x และจุดตัดแกน y ของเส้นตรง 2x + y = 8
ดูเฉลย
แทน y = 0 ได้ 2x = 8 ดังนั้น x = 4 จุดตัดแกน x คือ (4,0)
แทน x = 0 ได้ y = 8 จุดตัดแกน y คือ (0,8)
-
จงหาความชันของเส้นตรง 3x − 2y + 5 = 0
ดูเฉลย
m = −A/B = −3/(−2)
ตอบ 3/2
-
จงเขียนสมการ 4x + 2y − 10 = 0 ให้อยู่ในรูป y = mx + c
ดูเฉลย
2y = −4x + 10
y = −2x + 5
-
เส้นตรงผ่านจุด (2,−1) และมีความชัน 3 จงหาสมการเส้นตรง
ดูเฉลย
y + 1 = 3(x − 2)
y = 3x − 7
-
เส้นตรงผ่านจุด (1,2) และ (5,6) จงหาสมการเส้นตรง
ดูเฉลย
m = (6 − 2)/(5 − 1) = 1
y = x + 1
-
จงหาสมการเส้นตรงที่ขนานกับ 2x + 3y = 6 และผ่านจุด (1,4)
ดูเฉลย
เขียนเป็น 2x + 3y + C = 0 แทน (1,4) ได้ C = −14
ตอบ 2x + 3y − 14 = 0
-
จงหาสมการเส้นตรงที่ตั้งฉากกับ 4x − y = 8 และผ่านจุด (3,−2)
ดูเฉลย
เส้นเดิมมีความชัน 4 เส้นตั้งฉากมีความชัน −1/4
y + 2 = (−1/4)(x − 3)
ตอบ x + 4y + 5 = 0
-
จงหาสมการเส้นตรงที่ผ่านศูนย์กลางของวงกลม (x − 2)² + (y + 1)² = 16 และขนานกับ x + y = 5
ดูเฉลย
ศูนย์กลางคือ (2,−1) เส้นขนานเขียนเป็น x + y + C = 0
แทน (2,−1) ได้ C = −1
ตอบ x + y − 1 = 0
-
จงหาจุดตัดของเส้นตรง x + y = 7 และ 2x − y = 2
ดูเฉลย
บวกสมการได้ 3x = 9 จึงได้ x = 3 และ y = 4
จุดตัดคือ (3,4)
-
รถแท็กซี่คิดค่าโดยสารเริ่มต้น 35 บาท และเพิ่มกิโลเมตรละ 6 บาท จงเขียนสมการแสดงค่าโดยสาร y บาท เมื่อเดินทาง x กิโลเมตร
ดูเฉลย
อัตราเพิ่มต่อกิโลเมตรคือความชัน 6 และค่าเริ่มต้นคือ 35
ตอบ y = 6x + 35
21. แบบทดสอบระดับสอบเข้า ม.4 โครงการพิเศษ 5 ข้อ
22. สรุปท้ายบท
- สมการเส้นตรงแทนกลุ่มจุดที่เรียงตัวเป็นเส้นตรง
- จุดตัดแกน x หาโดยแทน y = 0
- จุดตัดแกน y หาโดยแทน x = 0
- ความชันจากสองจุดคือ (y₂ − y₁)/(x₂ − x₁)
- ในรูป y = mx + c ค่า m คือความชัน และ (0,c) คือจุดตัดแกน y
- ในรูป Ax + By + C = 0 ความชันเท่ากับ −A/B เมื่อ B ไม่เท่ากับศูนย์
- เส้นขนานมีความชันเท่ากัน
- เส้นตั้งฉากมีผลคูณความชันเท่ากับ −1
- ตรวจว่าจุดอยู่บนเส้นหรือไม่โดยแทนพิกัดลงในสมการ
ตัดแกน x ให้ y เป็นศูนย์ ตัดแกน y ให้ x เป็นศูนย์ ขนานความชันเท่ากัน ตั้งฉากคูณกันได้ −1