直線の方程式の練習問題(全10問・解答つき)

数学II「直線の方程式」(図形と方程式)の練習問題を10問まとめました。解答は各問のすぐ下に折りたたんであります。そのまま印刷すれば、解答の見えない問題プリントになります。

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問題1直線の方程式-その1-

次の直線の方程式を求めよ。

  1. を通り、傾きが
  2. を通り、傾きが
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問題2直線の方程式-その2-

次の2点を通る直線の方程式を求めよ。

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問題3直線の集まりとして式をみる-その1-

  1. 直線 はすべての実数)はどのような直線の集まりか。
  2. 直線 はすべての実数)はどのような直線の集まりか。
  3. 直線 はすべての実数)はどのような直線の集まりか。
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傾きがである直線の集まり

になる.

を通り軸に平行でない直線の集まり

になる.

通り軸に平行でない直線の集まり

になる

問題4直線の集まりとして式をみる-その2-

を実数とする。直線 について、以下の問いに答えよ。

  1. の値に関わらずが通る点の座標を求めよ。
  2. が任意の値を取るとき、直線 はどのような直線の集まりになるか。
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についての降べきの順にまとめると

の値に関わらずこの等式が成り立つには、 が連立方程式 を満たせばよい。これを解いて、 であるので、

また、 の方程式は と変形でき、 の係数はでないので、 軸に平行になることはない。 さらに の傾きは であり、 が実数全体を動くとき も実数全体を動くので、

を通り 軸に平行でない直線の集まり

になる。

問題5与えられた点を通り与えられた直線に直交する直線の方程式

  1. を通り直線 に直交する直線を図示し、方程式を求めよ。
  2. を通り直線 に直交する直線の方程式を求めよ。
  3. を通り直線 に直交する直線の方程式を求めよ。
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  1. 図のようになるので、求める方程式は

  2. 傾きの直線に直交するのは傾きの直線なので

  3. 直線 と変形でき、傾きは。 これと直交する直線の傾きはなので

座標平面上に、y軸上の3を通る水平な直線y=3と、x軸上の-1を通る垂直な破線x=-1が描かれ、その破線上に点(-1, 2)が取られている。

問題6点と直線の距離-その1-

それぞれ与えられた直線 と一点について、直線 と点の距離を求めよ。

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問題7点と直線の距離-その2-

  1. 直線 の距離がであるとき、の値を求めよ。
  2. 直線 の距離がであるとき、の値を求めよ。
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  1. 直線の距離はであるので

を解いて、 を得る.

  1. 直線の距離はであるので

    両辺とも正なので、両辺2乗して

問題8三角形の面積-その1-

原点をとし、とする。ただし、 とする。

  1. 原点から直線へ引いた垂線の長さを求めよ。
  2. 線分の長さを求め、の面積を求めよ。
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  1. 原点と直線の間の距離がと一致する。

    直線は、を通り傾きの直線であるので、その方程式は

    と表される。よって、求める垂線の長さは次のようになる。

  2. より

上の結果は、 のときにも成り立ち、次のようにまとめられる.

問題9三角形の面積-その2-

  1. のとき、の面積を求めよ。
  2. とする。 が原点と一致するようを平行移動したとき、 の座標はに移動したとする。 の座標を求め、の面積を求めよ。 また、の面積はいくらか。
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  1. 軸方向に 軸方向に 平行移動するので

    よって、

    また、 を平行移動してになったので、

覚えておきたい事項(1問)

暗記1直線に対して対称な点

  1. 直線 に対し、 と対称な点を求めよ。
  2. 直線 に対し、 と対称な点を求めよ。
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  1. 座標平面上に右上がりの直線lと点A(1, -2)、点Pが描かれている。点Aと点Pを結ぶ線分APは破線で表され、直線lと垂直に交わっている。

    右欄外のような図を描き、とおく。線分の中点

    直線上にあるので

    の方程式は と変形できるので、 の傾きはである。 直線の傾きはであり、は直交するので

    を代入して これをに代入して 、よって

  2. 座標平面上にy軸に平行な直線mがあり、点A(1, -2)と直線mに関して対称な点Pが水平な破線で結ばれて直交している。x軸上には1、-2、-5の目盛りが示されている。

    図を描いて、 座標が等しいと分かる。と直線の距離はであるから、線分の長さはであるので、

    である。

    とおき、線分の中点の 座標は、中点が直線 上にあることからなので

    と求めてもよい。