- Bir doğrunun eğimini ve eğim açısını bulmak, denklemini verilere en uygun biçimde yazmak
- Denklemlerden paralel ve dik doğruları tanımak, noktanın doğruya ve paralel doğruların birbirine uzaklığını hesaplamak
- Çember denklemini genel biçimden standart biçime çevirmek, merkezi ve yarıçapı bulmak
- Uzaklıkları karşılaştırarak doğru ile çemberin ve iki çemberin konumunu belirlemek, teğetleri ve kiriş uzunluklarını bulmak
Koordinat başlangıcındaki bir radar istasyonu 10 km yarıçap içindeki her şeyi görüyor. Bir gemi 3x + 4y − 40 = 0 doğrusu boyunca ilerliyor (birim: km). Radar gemiyi görecek mi, görecekse yolun hangi kısmında? Çizim gerekmez: istasyonun rotaya uzaklığı |−40|/√(3² + 4²) = 8 km’dir, bu da 10 km’den azdır; demek ki gemi radar bölgesinden geçer ve yolunun bölge içindeki kısmı 2√(10² − 8²) = 12 km uzunluğundadır. Doğru, çember, uzaklık ve kiriş: bütün ders tek bir örnekte. CSCA’nın resmî müfredatında “Düzlemde analitik geometri: doğrular, çemberler, elipsler, hiperboller, paraboller” satırı yer alır. Doğrular ve çemberler ilk sıradadır, çünkü “Elips”, “Hiperbol” ve “Parabol” derslerindeki eğriler aynı araçlarla kurulur. Açılara ve dikliğe vektörlerle yaklaşım “Düzlemde vektörler” dersindedir.
Eğim, eğim açısı ve doğru denklemi
Dikey olmayan her doğru sabit bir oranla yükselir ya da alçalır. Bu oranı iki sayı anlatır: doğrunun x ekseniyle yaptığı açı ve bu açının tanjantı olan eğim. Çin ders kitapları, dolayısıyla CSCA da eğimi k ile yazar: y = kx + b; birçok İngilizce kitapta ise m kullanılır: y = mx + c. Bu, aynı sayıdır.
倾斜角)x ekseninin pozitif yönünü doğrunun üzerine gelene kadar saat yönünün tersine döndürmek için gereken α açısı. Kural olarak 0° ≤ α < 180°: yatay bir doğruda α = 0°, dikey bir doğruda α = 90°’dir.
斜率)Dikey olmayan bir doğru için k = tan α. Eğim, x 1 arttığında y’nin ne kadar değiştiğini gösterir. Dikey x = a doğrusunun eğim açısı 90°’dir ama eğimi yoktur, çünkü tan 90° tanımsızdır.
- keğim
- αeğim açısı, 0° ≤ α < 180°, α ≠ 90°
- (x₁, y₁), (x₂, y₂)doğrunun iki noktası, x₁ ≠ x₂
k > 0: doğru yükselir (0° < α < 90°); k < 0: alçalır (90° < α < 180°); k = 0: yataydır. x₁ = x₂ ise doğru dikeydir ve eğimi yoktur.
| α | k = tan α | α | k = tan α |
|---|---|---|---|
| 0° | 0 | 90° | yok |
| 30° | √3/3 | 120° | −√3 |
| 45° | 1 | 135° | −1 |
| 60° | √3 | 150° | −√3/3 |
1) A(−1, 4) ve B(2, 1) noktalarından geçen doğrunun eğimini ve eğim açısını bul.
2) A(1, 3), B(2, 5) ve C(4, m) noktaları aynı doğru üzerindedir. m’yi bul.
3) M(3, −2) ve N(3, 5) noktalarından geçen doğrunun eğimi ve eğim açısı nedir?
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) Aynı doğru üzerindeki noktalar eşit eğim verir: kAB = (5 − 3)/(2 − 1) = 2, dolayısıyla (m − 3)/(4 − 1) = 2 ve m = 9.
3) x₁ = x₂ = 3: bu, x = 3 dikey doğrusudur; bu yüzden α = 90° ve eğim tanımsızdır (formül sıfıra bölmeyi gerektirirdi).
x − √3y + 1 = 0 doğrusunun eğim açısı kaç derecedir?
A) 30° B) 60° C) 120° D) 150°
Çözümü gösterÇözümü gizle
B) 60°, k = √3’e karşılık gelir: kesir ters okunmuş. D) 150°, k = −√3/3’e karşılık gelir: x karşı tarafa geçirilirken işaret kaybolmuş. C) iki hatayı birleştirir. Daha hızlısı (sonraki bölüme bak): k = −A/B = −1/(−√3) = √3/3.
Doğru denkleminin beş biçimi. Bir doğru, bir noktası ve eğimiyle, iki noktasıyla ya da eksenleri kestiği noktalarla belirlenir. Her veri türünün kendi denklem biçimi vardır ve her biçim Ax + By + C = 0 genel denklemine dönüştürülebilir; CSCA şıkları genellikle bu biçimde yazar.
| Biçim | Denklem | Verilen | Gösteremediği doğrular |
|---|---|---|---|
nokta-eğim (点斜式) | y − y₀ = k(x − x₀) | (x₀, y₀) noktası ve k | dikey doğrular |
eğim-kesişim (斜截式) | y = kx + b | k ve y eksenini kestiği değer b | dikey doğrular |
iki nokta (两点式) | (y − y₁)/(y₂ − y₁) = (x − x₁)/(x₂ − x₁) | iki nokta | eksenlere paralel doğrular |
eksen kesişimleri (截距式) | x/a + y/b = 1 | a ≠ 0 ve b ≠ 0 kesişim değerleri | eksenlere paralel doğrular ve orijinden geçen doğrular |
genel (一般式) | Ax + By + C = 0 | A ve B aynı anda 0 değil | her doğruyu gösterir |
- A, B, Ckatsayılar; A ile B aynı anda sıfır olamaz
- keğim
- by eksenini kestiği değer: doğru y eksenini (0, b) noktasında keser
Eksen kesişimi bir uzunluk değil koordinattır, bu yüzden negatif olabilir. Ax + By + C = 0 doğrusu x eksenini −C/A’da keser (A ≠ 0). B = 0 ise doğru dikeydir: x = −C/A.
Her doğrunun genel denklemini yaz.
1) P(2, −1) noktasından geçen ve eğimi 3 olan doğru.
2) A(1, 2) ve B(3, −2) noktalarından geçen doğru.
3) x eksenini 3’te, y eksenini −2’de kesen doğru.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) k = (−2 − 2)/(3 − 1) = −2; y − 2 = −2(x − 1), yani 2x + y − 4 = 0. B ile kontrol: 6 − 2 − 4 = 0 ✓.
3) Kesişim biçimi: x/3 + y/(−2) = 1. 6 ile çarp: 2x − 3y = 6, yani 2x − 3y − 6 = 0.
Bir doğru P(2, 3) noktasından geçiyor ve eksenleri eşit değerlerde kesiyor. Denklemi nedir?
A) x + y − 5 = 0 B) 3x − 2y = 0 C) x + y − 5 = 0 veya 3x − 2y = 0 D) x − y + 1 = 0
Çözümü gösterÇözümü gizle
A, yalnızca kesişim biçimini kullanan öğrencinin cevabıdır; oysa bu biçim orijinden geçen doğruyu gösteremez. D’nin kesişimleri −1 ve 1’dir: uzunlukları eşit ama kendileri eşit değil.
Paralel ve dik doğrular; uzaklıklar
- k₁, k₂y = k₁x + b₁ ve y = k₂x + b₂ doğrularının eğimleri
- b₁, b₂y eksenini kestikleri değerler
Dik doğruların eğimleri birbirinin ters işaretli çarpmaya göre tersidir: 2 ve −1/2, −3/4 ve 4/3. Bu koşul iki eğimin de var olmasını gerektirir: dikey bir doğru her yatay doğruya diktir, ama eğimi yoktur.
- A₁, B₁, A₂, B₂l₁: A₁x + B₁y + C₁ = 0 ve l₂: A₂x + B₂y + C₂ = 0 doğrularının katsayıları
Bu koşullar dikey doğrular dahil bütün doğrular için geçerlidir; bu yüzden parametreli sorularda en güvenli yoldur. Paralel doğru A ile B’yi korur, yalnızca C’yi değiştirir; dik doğru A ile B’nin yerini değiştirir ve birinin işaretini çevirir: Ax + By + C = 0 → Bx − Ay + C′ = 0.
1) (1, −2) noktasından geçen ve 3x − y + 4 = 0 doğrusuna paralel olan doğruyu bul.
2) (2, 3) noktasından geçen ve 2x + y − 1 = 0 doğrusuna dik olan doğruyu bul.
3) a’nın hangi değeri için ax + 2y + 1 = 0 ve x + (a + 1)y − 2 = 0 doğruları diktir?
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) A ile B’nin yerini değiştir ve bir işareti çevir: x − 2y + C = 0. Nokta 2 − 6 + C = 0 verir, C = 4: x − 2y + 4 = 0. Kontrol: −2 ve 1/2 eğimlerinin çarpımı −1 ✓.
3) A₁A₂ + B₁B₂ = a · 1 + 2(a + 1) = 3a + 2 = 0, yani a = −2/3.
x + ay + 6 = 0 ve (a − 2)x + 3y + 2a = 0 doğruları paraleldir. a kaçtır?
A) −1 B) 3 C) −1 veya 3 D) 1
Çözümü gösterÇözümü gizle
Şimdi çakışmayı kontrol et. a = 3 iken iki denklem de x + 3y + 6 = 0 olur: bu aynı doğrudur, bu yüzden a = 3 elenir. a = −1 iken: x − y + 6 = 0 ve −3x + 3y − 2 = 0, yani x − y + 2/3 = 0 — paraleldir. Cevap A.
C tuzaktır: ikinci dereceden denklemden sonra durur. B ise çakışma durumunun kendisidir.
- (x₀, y₀)nokta
- A, B, Cdoğrunun genel denkleminin katsayıları
- C₁, C₂Ax + By + C₁ = 0 ve Ax + By + C₂ = 0 paralel doğrularının sabit terimleri; A ve B aynı olmalı
Uzaklık, noktadan doğruya indirilen dikmenin uzunluğudur. İkinci formül, birincinin doğrulardan birinin bir noktasına uygulanmasıdır; bu yüzden önce iki denklemde A ve B’yi eşitle.
1) (2, −1) noktasının 3x + 4y + 8 = 0 doğrusuna uzaklığını bul.
2) 2x − y + 3 = 0 ve 4x − 2y − 1 = 0 doğruları arasındaki uzaklığı bul.
3) Orijinin x + y + c = 0 doğrusuna uzaklığı √2’dir. c’yi bul.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) İkinci denklemi 2’ye böl: 2x − y − 1/2 = 0. O zaman d = |3 − (−1/2)|/√(4 + 1) = (7/2)/√5 = 7√5/10.
3) |c|/√2 = √2, yani |c| = 2 ve c = ±2: orijinin iki yanında birer doğru.
Çemberin denklemi
圆)Düzlemde sabit bir C(a, b) noktasına (merkez, 圆心) aynı r uzaklığında (yarıçap, 半径) bulunan bütün noktaların kümesi.
- (a, b)merkez
- ryarıçap, r > 0
- (x, y)çemberin herhangi bir noktası
Bu, |PC| = √((x − a)² + (y − b)²) = r uzaklık formülünün karesidir. |PC|, r’den küçük, r’ye eşit ya da r’den büyük olduğunda P noktası sırasıyla çemberin içinde, üzerinde ya da dışındadır. Bazı İngilizce kitaplar merkezi (h, k) diye yazar; CSCA ve Çin ders kitapları (a, b) kullanır.
- D, E, Fgenel denklemin katsayıları
Bu, parantezleri açılmış standart denklemdir. x² ve y²’nin katsayıları eşit olmalı, xy terimi bulunmamalıdır. D² + E² − 4F = 0 ise denklem tek bir nokta belirtir; negatifse hiçbir nokta belirtmez.
1) Merkezi (−1, 2) olan ve (2, 6) noktasından geçen çemberin denklemini yaz.
2) x² + y² − 6x + 2y + 6 = 0 çemberinin merkezini ve yarıçapını bul.
3) m’nin hangi değerleri için x² + y² + 2x − 4y + m = 0 denklemi bir çember belirtir?
4) O(0, 0), A(4, 0) ve B(0, 2) noktalarından geçen çemberi bul.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) Tam kareye tamamla: (x − 3)² + (y + 1)² = 9 + 1 − 6 = 4. Merkez (3, −1), r = 2.
3) D² + E² − 4F = 4 + 16 − 4m > 0, yani m < 5.
4) O noktası F = 0 verir; A: 16 + 4D = 0, D = −4; B: 4 + 2E = 0, E = −2. Buna göre x² + y² − 4x − 2y = 0, merkez (2, 1), r = √5. Daha hızlısı: ∠AOB = 90° olduğundan AB bir çaptır ve orta noktası (2, 1) merkezdir.
Doğru ve çember; iki çember
Bir doğrunun çemberi kesip kesmediğini tek bir sayı belirler: merkezin doğruya uzaklığı d. İki denklemden oluşan sistemi çözüp diskriminanta bakmak aynı sonucu verir, ama daha uzun sürer.
- d(a, b) merkezinin doğruya uzaklığı: d = |Aa + Bb + C|/√(A² + B²)
- rçemberin yarıçapı
Çincede bu üç durumun adı 相交 (kesişir), 相切 (teğet) ve 相离 (ayrık) şeklindedir. Cebirsel kontrol aynı sonucu verir: doğrunun denklemi çemberinkinde yerine konunca ikinci dereceden bir denklem çıkar ve Δ > 0, Δ = 0, Δ < 0 bu üç duruma karşılık gelir.
- |AB|kirişin uzunluğu
- dmerkezin doğruya uzaklığı
Merkezden kirişe inen dikme kirişi ikiye böler; bu yüzden r, d ve kirişin yarısı bir dik üçgen oluşturur (çizime bak).
1) 3x + 4y − 5 = 0 doğrusu (x − 1)² + (y − 1)² = 4 çemberini keser mi, ona teğet midir, yoksa ortak noktaları yok mu?
2) Doğrunun çemberde ayırdığı kirişin uzunluğunu bul.
3) b’nin hangi değerleri için y = x + b doğrusu x² + y² = 8 çemberine teğettir?
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) |AB| = 2√(4 − 4/25) = 2√(96/25) = 2 · 4√6/5 = 8√6/5.
3) Doğruyu x − y + b = 0 biçiminde yaz. d = |b|/√2, r = 2√2’ye eşit olmalı; yani |b| = 4 ve b = ±4.
- (x₀, y₀)çember üzerindeki değme noktası (ilk formül: merkez O’da)
- |PT|dışarıdaki P noktasından T değme noktasına kadar teğet parçasının uzunluğu
- |PC|P’nin merkeze uzaklığı
İlk iki formül çemberin bir noktasındaki teğeti verir (“bir x yerine x₀, bir y yerine y₀ yaz”). Bunlar doğrudur, çünkü teğet değme noktasında yarıçapa diktir; aynı dik açı Pisagor teoremiyle |PT|’yi verir. Çemberin dışındaki bir noktadan tam iki teğet, üzerindeki bir noktadan bir teğet çizilir, içindeki bir noktadan ise hiç çizilemez.
- 1Konumu kontrol et
|PC|’yi r ile karşılaştır. Dışarıdaki noktadan iki teğet çizilir; çember üzerindeki nokta için yukarıdaki formülü kullan.
- 2Önce dikey doğruyu dene
Merkezin x = x₀ doğrusuna uzaklığını bul. Bu uzaklık r’ye eşitse, bu dikey doğru teğetlerden biridir; eğim yöntemi onu bulamaz.
- 3Eğimli denklemi kur
y − y₀ = k(x − x₀) denklemini kx − y + y₀ − kx₀ = 0 biçiminde yaz ve d = r koşulunu kur.
- 4k’yi bul
k için denklemin iki kökü olur; ikinci teğet dikey doğruysa tek kökü olur. İki doğruyu da genel biçimde yaz.
1) x² + y² = 25 çemberine (3, −4) noktasındaki teğeti bul.
2) P(3, 2) noktasından (x − 1)² + y² = 4 çemberine çizilen teğetleri ve teğet parçasının uzunluğunu bul.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) |PC|² = (3 − 1)² + 2² = 8 > 4: P çemberin dışında, yani iki teğet var. x = 3 dikey doğrusu merkezden |3 − 1| = 2 = r uzaklıkta, bu yüzden x = 3 bir teğettir. Eğim yöntemiyle: kx − y + 2 − 3k = 0 ve d = |2 − 2k|/√(k² + 1) = 2; buradan 4 − 8k + 4k² = 4k² + 4 ve k = 0: y = 2. Yalnızca bir k çıktı; ikinci teğet dikey doğrudur. Teğet parçası: √(8 − 4) = 2.
| Durum | Koşul | Ortak noktalar | Ortak teğetler |
|---|---|---|---|
birbirinin dışında (外离) | d > R + r | 0 | 4 |
dıştan teğet (外切) | d = R + r | 1 | 3 |
kesişen (相交) | |R − r| < d < R + r | 2 | 2 |
içten teğet (内切) | d = |R − r| > 0 | 1 | 1 |
biri diğerinin içinde (内含) | d < |R − r| | 0 | 0 |
- D₁, E₁, F₁; D₂, E₂, F₂iki çemberin genel denklemlerinin katsayıları
İki çember kesişiyorsa genel denklemlerini birbirinden çıkarmak x² ve y²’yi yok eder ve iki ortak noktadan geçen doğruyu bırakır: ortak kirişin (公共弦) doğrusu.
1) x² + y² = 36 ve (x − 3)² + (y + 4)² = 1 çemberleri birbirine göre nasıl konumlanmıştır ve kaç ortak teğetleri vardır?
2) x² + y² − 4 = 0 ve x² + y² − 4x + 4y − 4 = 0 çemberlerinin ortak kiriş doğrusunu ve kirişin uzunluğunu bul.
Çözümü gösterÇözümü gizle
2) Çıkaralım: (x² + y² − 4) − (x² + y² − 4x + 4y − 4) = 4x − 4y = 0; ortak kiriş y = x doğrusu üzerindedir. Bu doğru birinci çemberin O merkezinden geçer, bu yüzden kiriş o çemberin çapıdır: uzunluğu 4.
Her gerçek k için y = kx + 1 doğrusu ile x² + y² − 2x − 3 = 0 çemberi:
A) teğettir B) iki noktada kesişir C) ortak noktası yoktur D) k’ye bağlı olarak kesişir ya da teğettir
Çözümü gösterÇözümü gizle
D, aceleyle ve işaret hatasıyla hesaplanan diskriminantın sonucudur; sabit noktayı kontrol etmek on saniye sürer ve cebir gerektirmez.
CSCA bu konuyu nasıl soruyor
- Eğim ve açı: k = −A/B’yi genel denklemden oku ve özel açılar tablosunu kullan; bir eğim aralığı, 90°’de ikiye bölünebilen bir açı aralığı verir.
- Doğru denklemleri: nokta ve eğim verilmişse nokta-eğim biçimini kullan; paralel doğru için A ve B’yi koru, dik doğru için yerlerini değiştir ve bir işareti çevir; kaybolabilecek durumu ara (dikey doğru, orijinden geçen doğru).
- Parametreler: dik doğrular için A₁A₂ + B₁B₂ = 0; paralel doğrular için A₁B₂ − A₂B₁ = 0, ardından doğruları çakıştıran değeri ele.
- Uzaklıklar: noktanın doğruya uzaklığı formülü; paralel doğrularda önce A ve B’yi eşitle. Parametreli uzaklık sorularının genellikle iki cevabı olur (±).
- Çemberler: tam kareye tamamla (merkez (−D/2, −E/2)), D² + E² − 4F > 0 koşulunu kontrol et ve geometriden yararlan: çembere çizilen dik açı çapı görür.
- Doğru ve çember, iki çember: d’yi r ile (ya da R + r ve |R − r| ile) karşılaştır; kiriş 2√(r² − d²); bir noktadaki teğet x₀x + y₀y = r²; çemberin içindeki sabit nokta “her zaman keser” demektir ve bu noktadan geçen en kısa kiriş, o noktadan geçen yarıçapa diktir.
- Zaman kazandıranlar (soru başına yaklaşık 75 s): sistem çözmek nadiren gerekir; d ile r’yi karşılaştırmak ve şıkları yerine koymak daha hızlıdır. Şıklar doğru denklemleriyse önce hangilerinin verilen noktadan geçtiğine bak: çoğu zaman tek şık kalır.
Sınava İngilizce ya da Çince girilebilir. Bu dersin terimleri her iki dilde:
| Terim | 中文 | Pinyin |
|---|---|---|
| eğim — slope | 斜率 | xiélǜ |
| eğim açısı — angle of inclination | 倾斜角 | qīngxiéjiǎo |
| eksen kesişimi — intercept | 截距 | jiéjù |
| doğrunun genel denklemi — general equation of a line | 直线的一般式方程 | zhíxiàn de yībānshì fāngchéng |
| paralel — parallel | 平行 | píngxíng |
| dik — perpendicular | 垂直 | chuízhí |
| noktanın doğruya uzaklığı — distance from a point to a line | 点到直线的距离 | diǎn dào zhíxiàn de jùlí |
| çember — circle | 圆 | yuán |
| merkez — centre | 圆心 | yuánxīn |
| yarıçap — radius | 半径 | bànjìng |
| kiriş — chord | 弦 | xián |
| teğet — tangent line | 切线 | qiēxiàn |
| kesişir / teğet / ayrık — intersect / tangent / separate | 相交 / 相切 / 相离 | xiāngjiāo / xiāngqiè / xiānglí |
| ortak kiriş — common chord | 公共弦 | gōnggòngxián |
Önemli noktalar
- k = tan α = (y₂ − y₁)/(x₂ − x₁), 0° ≤ α < 180°; dikey doğruda α = 90°’dir ve eğim yoktur.
- Biçimler: y − y₀ = k(x − x₀), y = kx + b, x/a + y/b = 1, Ax + By + C = 0 (k = −A/B); kesişim biçimi orijinden geçen doğruları kaçırır.
- ∥: k₁ = k₂, b₁ ≠ b₂ (genel biçimde A₁B₂ = A₂B₁ ve çakışık değil); ⊥: k₁k₂ = −1 veya A₁A₂ + B₁B₂ = 0.
- d = |Ax₀ + By₀ + C|/√(A² + B²); paralel doğrular için A ve B eşitken |C₁ − C₂|/√(A² + B²).
- (x − a)² + (y − b)² = r²; x² + y² + Dx + Ey + F = 0 çemberinin merkezi (−D/2, −E/2), yarıçapı √(D² + E² − 4F)/2’dir.
- Doğru ve çember: d’yi r ile karşılaştır; kiriş 2√(r² − d²); teğet x₀x + y₀y = r²; iki çember: d’yi R + r ve |R − r| ile karşılaştır.
Kendini test et
12 soru. Her doğru cevap XP kazandırır.
Konu testi: 20 soru · 25 dk
Dersi bitirdin mi? Bu konudaki süreli testle kendini dene.