Piano cartesiano e Retta
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- Elisa Bartolini
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1 Piano cartesiano e Retta 1
2 Piano cartesiano e Retta 1. Richiami sul piano cartesiano 2. Richiami sulla distanza tra due punti 3. Richiami punto medio di un segmento 4. La Retta (funzione lineare) 5. L equazione della retta nel piano cartesiano 6a. Posizione reciproca tra due rette 6b. Rette PARALLELE e PERPENDICOLARI 7. Come determinare l equazione di una retta 8. Appendice: Distanza di un punto da una retta 2
3 1. Richiami sul piano cartesiano Il piano cartesiano Il punto P(x,y) del piano cartesiano asse x = asse delle ascisse asse y = asse delle ordinate O origine degli assi Il punto P(x,y) del piano cartesiano è individuato da una unica coppia ordinata (x, y) di valori presi rispettivamente sull asse delle x e sull asse delle y e chiamati ascissa e ordinata del punto P 3
4 1. Richiami sul piano cartesiano I quadranti Esempio Il piano viene diviso in 4 quadranti contraddistinti dal segno assunto dalle coordinate dei punti in esso contenuti. Sono convenzionalmente numerati procedendo in senso antiorario. A 2,3 si trova nel primo quadrante B 4,2 si trova nel secondo quadrante C 3 2, 3 si trova nel terzo quadrante 4
5 1. Richiami sul piano cartesiano Simmetrie rispetto agli assi e all origine Simmetrico di P(x, y) rispetto all asse x è il punto P (x, -y) Simmetrico di P(x, y) rispetto all asse y è il punto P (-x, y) Simmetrico di P(x, y) rispetto all asse origine è il punto P (-x, -y) 5
6 1. Richiami sul piano cartesiano Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra Rappresentare in un piano cartesiano i punti di coordinate A(-4,-2) B(-5, 1) C(3, -3) Specificare in quale quadrante sono situati. Determinare i loro simmetrici rispetto agli assi e all origine. 6
7 2. Richiami sulla distanza tra due punti Consideriamo nel piano due generici punti A x 1, y 1 e B x 2, y 2 e calcoliamo la distanza fra A e B Caso generale Distanza tra due punti nel piano cartesiano Nel piano cartesiano, la distanza tra due punti A x 1, y 1 e B x 2, y 2 è data dalla seguente formula: AB = x 2 x y 2 y 1 2 7
8 2. Richiami sulla distanza tra due punti Esempio Determinare la distanza tra i punti A 2, +2 e B +3, 2. Considerando che i valori delle coordinate dei punti sono x 1 = 2 e y 1 = +2 x 2 = +3 e y 2 = 2 Avremo che AB = = = (+5) = = 41 8
9 2. Richiami sulla distanza tra due punti Caso particolare Distanza tra due punti aventi la stessa ascissa La distanza è uguale al valore assoluto della differenza tra le loro ordinate AB = y 2 y 1 Caso particolare Distanza tra due punti aventi la stessa ordinata La distanza è uguale al valore assoluto della differenza tra le loro ascisse AB = x 2 x 1 9
10 2. Richiami sulla distanza tra due punti Esempio Calcolare la distanza tra i punti A +3, +5 e B +3, +2 Esempio Calcolare la distanza tra i punti A 1, +3 e B +4, +3 I due punti hanno la stessa ascissa, quindi AB = 2 5 = 3 I due punti hanno la stessa ordinata, quindi AB = 4 1 = 5 10
11 2. Richiami sulla distanza tra due punti Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra Determinare la distanza tra le seguenti coppie di numeri 1) A 1, 1 e B 1, 5 2) A 3,2 e B 4,2 3) A 1, 2 e B 3, 3 Disegnare, usando Geogebra, i punti assegnati nel piano cartesiano, il segmento che li unisce e la sua lunghezza. 11
12 3. Richiami punto medio di un segmento Punto medio di un segmento nel piano cartesiano Siano A x 1, y 1 e B x 2, y 2 due generici punti del piano cartesiano e M x M, y M il punto medio del segmento AB. Allora il punto M avrà le seguenti coordinate: M x 1 + x 2 2, y 1 + y 2 2 L ascissa di M è la media aritmetica delle ascisse dei due punti A e B. L ordinata di M è la media aritmetica delle ordinate dei due punti A e B. 12
13 3. Richiami punto medio di un segmento Esempio Determinare il punto medio del segmento avente come estremi i punti A 2,3 e B 4, 1 x M = x 1 + x 2 2 y M = y 1 + y 2 2 = = = 2 2 = 1 = 2 2 = 1 Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra Determinare il punto medio dei segmenti aventi i seguenti estremi 1) A 3,2 e B 4,2 2) A 1, 2 e B 3, 3 Disegnare, usando Geogebra, i punti assegnati nel piano cartesiano, il segmento che li unisce e il punto medio. 13
14 4. La Retta (funzione lineare) Grafico di una retta (funzione lineare) Tracciare il grafico della retta y = 2 x 1 Assegniamo alcuni valori alla variabile x e determiniamo i corrispondenti valori assunti dalla variabile y. Poi rappresentiamo i punti nel piano cartesiano e li congiungiamo tra di loro. 14
15 4. La Retta (funzione lineare) Rappresentazione retta in forma esplicita y = m x + q dove m e q sono numeri reali Osservazione: - q è il termine noto e corrisponde all ordinata del punto di intersezione tra la retta e l asse delle ordinate (ovvero x = 0) - m è il coefficiente angolare e fornisce informazioni sulla inclinazione (o pendenza) della retta rispetto all asse x 15
16 4. La Retta (funzione lineare) Rappresentazione retta in forma implicita a x + b y + c = 0 dove a, b, c sono numeri reali con a e b non entrambi nulli Osservazione: Legame tra i coefficienti della retta in forma esplicita e i numeri della retta in forma implicita. m = a b e q = c b 16
17 4. La Retta (funzione lineare) Legame fra il coefficiente angolare m ed il grafico della retta y Prendiamo in esame la retta nella forma esplicita y = m x + q 17
18 4. La Retta (funzione lineare) Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra 1) Tracciare i grafici delle seguenti funzioni: y = 1 3 x + 2 y = 2x 4 y = 2 5 x + 4 y = 2 2) Data l equazione della retta in forma implicita 2x + 3y + 2 = 0, esprimere l equazione in forma esplicita rispetto alla y e tracciare il grafico. 18
19 5. L equazione della retta nel piano cartesiano Caratterizzazione della retta dal punto di vista algebrico. Significa scriveremo l equazione della retta che soddisfi tutte le condizioni indicate sui punti che le appartengono. - Retta parallela all asse x Poiché è (0, k) il punto d intersezione con l asse delle y, tutti i punti appartenenti alla retta r hanno ordinata uguale a k, quindi l equazione della retta (avendo coefficiente angolare m = 0 ) è: y = k 19
20 5. L equazione della retta nel piano cartesiano - Retta parallela all asse y Poiché è (h, 0) il punto d intersezione con l asse delle x, tutti i punti appartenenti alla retta r hanno ascissa uguale a h, quindi l equazione della retta è: x = h 20
21 5. L equazione della retta nel piano cartesiano - Retta passante per l origine (diversa dall asse y) Poiché il rapporto tra le coordinate dei punti P x P, y P, Q x Q, y Q e R x R, y R y P x P = y Q x Q = y R x R = m costante L equazione della retta passante per l origine è: y = m x dove m è un numero reale 21
22 5. L equazione della retta nel piano cartesiano - Osservazione parallelismo - Osservazione passaggio per origine 22
23 5. L equazione della retta nel piano cartesiano - Retta in posizione generica (non parallela all asse y) Ogni retta non parallela all asse y ha equazione del tipo: y = m x + q dove m e q sono numeri reali. Osservazione: - la retta in posizione generica (colore blu) è la corrispondente della retta passante per l origine y = m x (colore rosso) nella traslazione di vettore OQ. - questa retta interseca l asse y nel punto Q(0, q) e la distanza tra le due rette è uguale alla sua ordinata q 23
24 5. L equazione della retta nel piano cartesiano - Tabella riassuntiva dei vari tipi di retta 24
25 5. L equazione della retta nel piano cartesiano Esempio Sia P( 2,3) un punto del piano cartesiano, determinare: 1) le equazioni delle rette passanti per P e parallele agli assi cartesiani 2) l equazione della retta passante per P e per l origine degli assi 1) -La retta parallela all asse x ha tutti i punti di ordinata uguale a 3. Perciò la sua equazione sarà y = 3 -La retta parallela all asse y ha tutti i punti di ascissa uguale a -2. Perciò la sua equazione sarà x = 2 25
26 5. L equazione della retta nel piano cartesiano 2) Per determinare l equazione della retta passante per l origine O(0,0) e per il punto P( 2,3) dobbiamo trovare il valore da assegnare al coefficiente angolare m. Per determinare questo valore sostituiamo le coordinate del punto P nell equazione della retta passante per l origine: 3 = m 2 m = 3 2 di conseguenza la retta ha equazione: y = 3 2 x 26
27 5. L equazione della retta nel piano cartesiano Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra 1) Per ciascuno dei seguenti punti disegnare: - le rette passanti per il punto e parallele agli assi cartesiani - la retta passante per il punto e per l origine degli assi cartesiani P( 1, 2) P 2, 3 P(0, 2) P(3,0) 2) Controllare se e a quali rette appartengono i seguenti punti: A 5, 2 ; B 2,0 ; C 1, 3 ; D( 5,3) 27
28 6a. Posizione reciproca tra due rette Consideriamo due rette scritte nelle seguenti forme: Forma esplicita Forma implicita retta 1 y = m x + q retta 1 a x + b y + c = 0 retta 2 y = m x + q retta 2 a x + b y + c = 0 Dove: m = a b e m = a b 28
29 6a. Posizione reciproca tra due rette Le rette possono essere tra loro: - incidenti (caso particolare perpendicolari) - parallele distinte - coincidenti INCIDENTI COINCIDENTI F. esplicita m = m e q = q F. implicita a a = b b = c c F. esplicita m m F. implicita a a b b PARALLELE DISTINTE F. esplicita m = m e q q F. implicita a a = b b e b b c c 29
30 6a. Posizione reciproca tra due rette Come le rette possono essere tra loro 30
31 6a. Posizione reciproca tra due rette Esempio Stabilire la posizione reciproca tra le seguenti coppie di rette: 2x y + 3 = 0 e x 1 2 y = 0 Poiché entrambe sono scritte in forma implicita controllo i valori assunti dai rapporti a a = 2 1 = 2 ; b b = = 2 ; c c = = 2 Essendo questi valori tutti uguali, posso affermare che le due rette sono coincidenti 31
32 6a. Posizione reciproca tra due rette Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra Stabilire la posizione reciproca tra le seguenti coppie di rette: 1) x 2y 1 = 0 e y = 1 x 1 2 2) 4x y + 1 = 0 e y = 4x
33 6b. Rette PARALLELE e PERPENDICOLARI Rette parallele Due rette (non parallele all asse y) di equazioni y = m x + q y = m x + q sono parallele tra di loro se e solo se hanno lo stesso coefficiente angolare. Quindi la condizione di parallelismo è: m = m 33
34 6b. Rette PARALLELE e PERPENDICOLARI Rette perpendicolari Due rette (non parallele agli assi cartesiani) di equazioni y = m x + q y = m x + q sono perpendicolari tra di loro se e solo se il prodotto tra i coefficienti angolari è uguale a -1. Quindi la condizione di perpendicolarità è: m m = 1 Osservazione: la relazione ci permette di dire che le due rette sono perpendicolari se m = 1 m con m 0 34
35 6a. Posizione reciproca tra due rette Riassumendo le condizioni, a seconda di come vengono scritte le due rette, abbiamo: Forma esplicita Condizione di parallelismo m = m Forma implicita Condizione di parallelismo a b = a b Condizione di perpendicolarità oppure m m = 1 Condizione di perpendicolarità a b = b a m = 1 m 35
36 6b. Rette PARALLELE e PERPENDICOLARI Esempio Stabilire se le seguenti coppie di rette sono perpendicolari o parallele: 1) y = 2x e y = 2x + 4 Poiché i coefficienti angolari assumono lo stesso valore m = m = 2 le due rette sono parallele. 2) y = 1 x 1 e y = 3x Poiché il prodotto tra i coefficienti angolari è uguale a -1 m m = 1 3 = 1 3 le due rette sono perpendicolari. 36
37 6b. Rette PARALLELE e PERPENDICOLARI Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra Stabilire se le seguenti coppie di rette sono perpendicolari o parallele: 1) y = x + 1 e y = x 4 2) x 2y + 1 = 0 e 2x 4y + 3 3) y = 4x 1 e y = 0,25 x + 1 4) 3x + 5y 1 = 0 e 5x 3y = 0 37
38 7. Come determinare l equazione di una retta Fascio di rette L equazione del fascio di rette di centro P(x o, y o ) e coefficiente angolare m è: y y o = m (x x 0 ) 38
39 7. Come determinare l equazione di una retta Vedremo come determinare l equazione della retta nei seguenti casi: Retta passante per due punti A x 1, y 1 e B x 2, y 2. Retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e coeff. angolare m assegnato. Retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e parallela a una retta data. Retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e perpendicolare a una retta data. 39
40 7. Come determinare l equazione di una retta Equazione della retta passante per due punti A x 1, y 1 e B x 2, y 2. L equazione della retta si ottiene usando la seguente formula: x x 1 x 2 x 1 = y y 1 y 2 y 1 Esempio: Determinare l equazione della retta passante per A 8, 11 e B 3, 4. Sostituiamo i valori nella formula: x ( 8) = y 11 ; 15x 120 = 11y ( 8) 4 11 x+8 = y ; 15x 11y + 1 = 0 15 x + 8 = 11 y 11 ; y = x ; m = e q =
41 7. Come determinare l equazione di una retta Osservazione: Equazione della retta passante per due punti A x 1, y 1 e B x 2, y 2. L equazione della retta si può ottenere anche determinando il valore assunto dal coefficiente angolare m con la seguente formula: m = y 2 y 1 x 2 x 1 e applicando il metodo spiegato nella pagina successiva. 41
42 7. Come determinare l equazione di una retta Equazione della retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e coeff. angolare m assegnato. L equazione della retta si ottiene usando la formula del fascio di rette precedentemente introdotta y y o = m (x x 0 ) Esempio 1: Determinare l equazione della retta passante per P( 1, 2) e coefficente angolare m = 3. Sostituiamo i valori nel fascio di rette e otteniamo: y 2 = 3 x 1 y 2 = 3 x + 3 y = 3 x
43 7. Come determinare l equazione di una retta Esempio 2: 43
44 7. Come determinare l equazione di una retta Equazione della retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e parallela ad una retta data. Anche in questo caso l equazione della retta si ottiene usando la formula del fascio di rette e la condizione di parallelismo. Esempio: 44
45 7. Come determinare l equazione di una retta Equazione della retta passante per un punto P(x o, y 0 ) e perpendicolare ad una retta data. Anche in questo caso l equazione della retta si ottiene usando la formula del fascio di rette e la condizione di perpendicolarità. Esempio: 45
46 7. Come determinare l equazione di una retta Esercizi da svolgere usando l applicativo Geogebra 1) Scrivere l equazione della retta passante per A(1, 2) e B(2,3) 2) Scrivere l equazione della retta passante per il punto P(1, 2) e parallela alla retta r di equazione y = 3 2 x + 1 3) Scrivere l equazione della retta passante per il punto P 1, 2 e perpendicolare alla retta r di equazione y = 2 3 x 8 3 4) Determinare il coefficiente angolare della retta passante per A( 3,0) e B(4,1) 5) Considerare i punti A(0,0), B(2,4), C(0,5) e D( 5, 0) e verificare che il 2 quadrilatero ABCD è un trapezio rettangolo. 46
47 8. Appendice: Distanza di un punto da una retta Sia r la retta di equazione (in forma implicita): a x + b y + c = 0 La distanza di un punto P(x o, y 0 ) dalla retta r è data dalla formula: d P, r = a x 0 + b y 0 + c a 2 + b 2 47
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