直線方程(直線的方程)
斜率為 m、通過 (x₁, y₁) 的直線方程是 y − y₁ = m(x − x₁),亦可寫成 y = mx + c(c 為 y 截距)。DSE 答案通常用一般式 Ax + By + C = 0,其斜率為 −A/B。通過兩點的斜率為 m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)。
紅色直線繞 A(2, −1) 轉動,斜率 m 隨之改變。當兩條直線斜率之積為 −1(即 m = −4/3)時,紅線恰好垂直於藍線 3x − 4y + 5 = 0。 自己試試 →直線方程公式
斜率公式m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)
點斜式y − y₁ = m(x − x₁)
兩點式(y − y₁) / (x − x₁) = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)
斜截式y = mx + c
截距式x/a + y/b = 1(x 截距 a、y 截距 b)
一般式Ax + By + C = 0:斜率 −A/B,y 截距 −C/B,x 截距 −C/A
平行/垂直m₁ = m₂/m₁ × m₂ = −1
點至直線距離|Ax₀ + By₀ + C| / √(A² + B²)
直線方程的各種形式
- 點斜式(已知一點及斜率):
y − y₁ = m(x − x₁)。 - 兩點式(已知兩點):先求
m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁),再用點斜式。 - 斜截式(已知斜率及 y 截距):
y = mx + c。 - 截距式(已知兩個截距):
x/a + y/b = 1。 - 一般式(DSE 常用的答案格式):
Ax + By + C = 0,A、B、C 為整數。
一般式 Ax + By + C = 0 的斜率
把 Ax + By + C = 0 改寫成 y = −(A/B)x − C/B,所以斜率是 −A/B,y 截距是 −C/B,x 截距是 −C/A。例如 2x − 3y + 12 = 0 的斜率是 2/3,y 截距是 4,x 截距是 −6(見下面例題 2)。鉛垂線 x = h 沒有斜率;水平線 y = k 的斜率是 0。
核心概念
直線的基因:直線方程代表坐標平面上的一條幾何路徑。每條直線由兩個屬性唯一定義:它的陡峭程度(斜率,m)以及它與坐標軸的交點(截距)。在 DSE 中,你必須能根據題目提供的線索,靈活切換不同的方程形式。
DSE 直線方程 公式速查表 — 5 個重點
快速瀏覽此精簡對照表,10 秒內重溫所有核心概念、步驟與應試技巧。
| 考試重點 | 核心步驟 | 奪星技巧 |
|---|
| 1. 斜率 | m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁) = tan θ (θ = 傾角) | • m > 0:向右上升(0° < θ < 90°) • m < 0:向右下降(90° < θ < 180°) • m = 0:水平線
平行:m₁ = m₂ 垂直:m₁ × m₂ = −1 |
| 2. 斜率截距式 | y = mx + c • m = 斜率 • c = y-截距(當 x = 0) | 使用此式可即時繪製直線。 直線以陡峭度 m 通過 (0, c)。 |
| 3. 點斜式 | y − y₁ = m(x − x₁) 通過已知點 (x₁, y₁),斜率為 m。 | 你的首選公式: 若給定兩點,先求 m,然後將任一點代入此公式。 |
| 4. 一般式 | Ax + By + C = 0 (A、B、C ∈ ℤ 且 A > 0) | 快速係數讀取(卷二): • 斜率 m = −A/B • y-截距 = −C/B • x-截距 = −C/A |
| 5. 聯立方程與交點 | 聯立解 L₁: y = m₁x + c₁ 及 L₂: y = m₂x + c₂。 • 1 解:相交(m₁ ≠ m₂) • 0 解:平行(m₁ = m₂, c₁ ≠ c₂) • ∞ 解:重合(m₁ = m₂, c₁ = c₂) | 使用代入法或消去法。 將解出的 x 代回任一方程求 y。 |
直線方程例題詳解
例題 1:通過一點並垂直於已知直線
求通過 A(2, −1) 並垂直於 3x − 4y + 5 = 0 的直線方程,以一般式表示。
- 已知直線的斜率
= −A/B = −3/(−4) = 3/4。 - 垂直線的斜率
= −1 ÷ (3/4) = −4/3。 - 點斜式:
y + 1 = −(4/3)(x − 2)。 - 兩邊乘 3:
3y + 3 = −4x + 8,即 4x + 3y − 5 = 0。驗算:4(2) + 3(−1) − 5 = 0 ✓
答案: 4x + 3y − 5 = 0
例題 2:由一般式求斜率及截距
求直線 2x − 3y + 12 = 0 的斜率、x 截距及 y 截距。
- 這裏
A = 2、B = −3、C = 12。 - 斜率
= −A/B = −2/(−3) = 2/3。 - y 截距
= −C/B = −12/(−3) = 4;x 截距 = −C/A = −12/2 = −6。 - 驗算:
(0, 4) 及 (−6, 0) 都滿足方程 ✓
答案: 斜率 2/3,x 截距 −6,y 截距 4。
💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)
⚠️ 負傾角陷阱當求負斜率直線的傾角 θ 時,計算機會返回負角度(例如 m = −1 ⟹ θ = tan⁻¹(−1) = −45°)。規則:傾角必須從正 x-軸量度(0° ≤ θ < 180°)。你必須加上 180° 以獲得正確的鈍角:θ = −45° + 180° = 135°。
⚠️ 垂直斜率技巧若已知直線 3x + 4y − 12 = 0(斜率 m₁ = −3/4),任何與其垂直的直線斜率必為負倒數:m₂ = −1/m₁ = +4/3。使用此規則可即時寫出垂直線的斜率,無需計算步驟。
⚠️「無定義斜率」陷阱(垂直線)水平線的斜率 m = 0(方程:y = k)。垂直線具有無定義的斜率(方程:x = h)。切勿在卷一計算步驟中寫 m = ∞;只須寫明:「由於該線為垂直線,其方程為 x = h。」
⚠️ 點驗證要檢查點 P(x₁, y₁) 是否位於直線 Ax + By + C = 0 上,將 x₁ 及 y₁ 代入左方。若結果恰好為 0,該點位於直線上。若結果不為 0,該點不在直線上。
✏️ 自我測試:互動練習
溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。
(兩點求斜率 → 點斜式轉換)求通過 A(1, 2) 及 B(4, 8) 的直線方程,以一般式表示。
(設 y=0 及 x=0 求截距)求直線 2x + 5y − 10 = 0 的 x-截距及 y-截距。
(聯立方程求交點)求直線 y = 2x + 1 與 x + y = 4 的交點。
(Δ < 0)求 k 的取值範圍,使直線 y = x + k 不與圓 x² + y² − 4x = 0 相交。
直線方程練習題(DSE 模擬題)
SketchMath 題庫內的 DSE 風格練習,選擇題及長題目均附解答。
距離、中點及斜率(DSE) · 中四
18 條選擇題
直線的坐標幾何 · 中三
37 條選擇題 · 25 條長題目
常見問題
先使用斜率公式 <code>m = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁)</code> 求斜率。然後將其中一點及斜率代入點斜式 <code>y − y₁ = m(x − x₁)</code>。最後展開並化簡為一般式 <code>Ax + By + C = 0</code>(其中 <var>A</var>、<var>B</var>、<var>C</var> 為整數且 <var>A</var> > 0)。
斜率截距式 <code>y = mx + c</code> 直接顯示斜率 <var>m</var> 及 <var>y</var>-截距 <var>c</var>,適合快速繪圖。一般式 <code>Ax + By + C = 0</code> 是 DSE 卷一的標準答案格式。你可透過係數快速讀取特徵:斜率 <code>m = −A/B</code>,<var>y</var>-截距 <code>= −C/B</code>,<var>x</var>-截距 <code>= −C/A</code>。
使用 <code>θ = tan⁻¹(m)</code>。若 <var>m</var> > 0,傾角為銳角(<code>0° < θ < 90°</code>)。若 <var>m</var> < 0,計算機會返回負角——你<strong>必須加上 180°</strong> 以獲得正確的傾角(<code>90° < θ < 180°</code>)。
Ax + By + C = 0,其中 A、B、C 為整數,通常 A > 0。斜率為 −A/B,y 截距為 −C/B,x 截距為 −C/A。DSE 答案一般要求寫成這個形式。
把方程改寫成 y = −(a/b)x − c/b,所以斜率是 −a/b。例如 2x − 3y + 12 = 0 的斜率是 2/3。