2.2 Linjära uttryck
Sommarmatte 1
Versionen från 23 april 2007 kl. 12.13 (redigera) Lina (Diskussion | bidrag) (→Områden i koordinatsystem) ← Gå till föregående ändring |
Versionen från 23 april 2007 kl. 12.20 (redigera) (ogör) Lina (Diskussion | bidrag) (→Områden i koordinatsystem) Gå till nästa ändring → |
||
Rad 297: | Rad 297: | ||
En punkt $(x,y)$ som uppfyller olikheten $y<x$ har en $x$-koordinat som är större än dess $y$-koordinat. Området består alltså av alla punkter till höger om linjen $y=x$. <br> | En punkt $(x,y)$ som uppfyller olikheten $y<x$ har en $x$-koordinat som är större än dess $y$-koordinat. Området består alltså av alla punkter till höger om linjen $y=x$. <br> | ||
Bild: figur 3.1.4c <br> | Bild: figur 3.1.4c <br> | ||
- | Bildtext: Att linjen$y=x$ är streckad betyder att punkterna på linjen inte tillhör det grågrönfärgade området. | + | Bildtext: Att linjen $y=x$ är streckad betyder att punkterna på linjen inte tillhör det grågrönfärgade området. |
</ol> | </ol> | ||
Rad 304: | Rad 304: | ||
<div class="exempel"> | <div class="exempel"> | ||
- | '''Exempel 1''' | + | '''Exempel 11''' |
- | Skissera området i $x,y$-planet som uppfyller $y\ge2$. | + | Skissera området i $x,y$-planet som uppfyller $2 \le 3x+2y\le 4$. |
+ | |||
+ | Den dubbla olikheten kan delas upp i två olikheter | ||
+ | |||
+ | $$3x+2y \ge 2 \quad \mbox{och} \quad 3x+2y\le4 \;\mbox{.}$$ | ||
+ | |||
+ | Flyttar vi över $x$-termerna till högerledet och delar båda led med $2$ får vi | ||
+ | |||
+ | $$y \ge 1-\frac{3}{2}x \quad \mbox{och} \quad y\le 2-\frac{3}{2}x \;\mbox{.}$$ | ||
+ | |||
+ | De punkter som uppfyller den första olikheten ligger på och ovanför linjen $y \ge 1-\frac{3}{2}x$ medan de punkter som uppfyller den andra olikheten ligger på eller under linjen $y\le 2-\frac{3}{2}x$. | ||
+ | |||
+ | Bild: figur 3.1.1c och 3.1.2c | ||
+ | |||
+ | Punkter som uppfyller båda olikheterna tillhör den bandformade område som de gråa områdena ovan har gemensamt. | ||
+ | |||
+ | Bild: figur 3.1.3c | ||
</div> | </div> | ||
Versionen från 23 april 2007 kl. 12.20
2.2 Linjära uttryckInnehåll:
Läromål: Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
|
||
TeoriFörstagradsekvationerFör att lösa ekvationer utför vi räkneoperationer på båda leden samtidigt, som successivt förenklar ekvationen och till slut gör att vi får $x$ ensamt i ena ledet. Exempel 1
Förstagradsekvationer kallas även linjära ekvationer. En förstagradsekvation skrivs på normalform ax=b. Lösningen är helt enkelt x=b/a. Man måste anta att a ≠ 0. (Om a vore noll skulle ekvationen se annorlunda ut, och sakna x.)
Exempel 2 Lös ekvationen$2x-3=5x+7$. Eftersom $x$ förekommer både i vänster- och högerledet subtraherar vi $2x$ från båda leden $$2x-3-2x=5x+7-2x$$ och får $x$ samlat i högerledet $$-3 = 3x+7 \; \mbox{.}$$ Nu subtraherar vi 7 från båda led $$-3 -7 = 3x +7-7$$ och får $3x$ ensamt kvar i högerledet $$-10=3x \; \mbox{.}$$ Det sista steget är att dividera båda led med $3$ $$\frac{-10}{3} = \frac{3x}{3}$$ och detta ger att $$x=-10/3 \; \mbox{.}$$ Exempel 3 Lös ut $x$ från ekvationen $ax+7=3x-b$. Genom att subtrahera båda led med $3x$ $$ax+7-3x=3x-b-3x$$ $$ax+7-3x=b$$ och sedan med $7$ $$ax+7-3x -7=b-7$$ $$ax-3x=b-7$$ har vi samlat alla termer som innehåller $x$ i vänsterledet och övriga termer i högerledet. Eftersom termerna i vänsterledet har $x$ som en gemensam faktor kan $x$ brytas ut $$(3-a)x = 7+b\; \mbox{.}$$ Dividera båda led med $a-3$ $$x= \displaystyle \frac{7+b}{3-a}\; \mbox{.}$$ Det är inte alltid uppenbart att man har att göra med en förstagradsekvation. I följande två exempel förvandlas den ursprungliga ekvationen genom förenklingar till en förstagradsekvation. Exempel 4 Lös ekvationen $(x-3)^2+3x^2=(2x+7)^2$. Utveckla kvadratuttrycken i båda leden $$x^2-6x+9+3x^2=4x^2+28x+49$$ $$4x^2-6x+9=4x^2+28x+49$$ Subtrahera med $4x^2$ från båda leden $$-6x +9 = 28x +49\; \mbox{.}$$ Addera $6x$ till båda led $$9 = 43x +49\; \mbox{.}$$ Subtrahera $49$ från båda led $$-40=34x\; \mbox{.}$$ Dividera båda led med $34$ $$x=\displaystyle \frac{-40}{34}= -\displaystyle \frac{20}{17}\; \mbox{.}$$ Exempel 5 Lös ekvationen $\displaystyle \frac{x+2}{x^2+x}=\displaystyle \frac{3}{2+3x}$. Flytta över båda termerna i ena ledet $$\displaystyle \frac{x+2}{x^2+x}-\displaystyle \frac{3}{2+3x}= 0\; \mbox{.}$$ Förläng termerna så att de får samma nämnare $$\displaystyle \frac{x+2(2+3x)}{x^2+x(2+3x)}-\displaystyle \frac{3(x^2+x)}{2+3x(x^2+x)}= 0$$ och förenkla täljaren $$\displaystyle \frac{x+2(2+3x)-3(x^2+x)}{x^2+x(2+3x)} = 0$$ $$\displaystyle \frac{3x^2+8x+4-(3x^2+3x)}{x^2+x(2+3x)} = 0$$ $$\displaystyle \frac{5x +4}{x^2+x(2+3x)} = 0$$ Denna ekvation är uppfylld bara när täljaren är lika med noll $$5x+4=0$$ vilket ger att $x=-\displaystyle \frac{5}{4}$.
Räta linjerFunktioner av typen $$y=2x+1$$ $$y=-x+3$$ $$y=\displaystyle \frac{1}{2} x -5 $$ är exempel på linjära funktioner och de kan allmänt skrivas i formen $$y=kx+m$$ där $k$ och $m$ är konstanter. Grafen till en linjär funktion är alltid en rät linje och konstanten $k$ anger linjens lutning mot $x$-axeln och $m$ anger $y$-koordinaten för den punkt där linjen skär $y$-axeln. Bild: figur 3.1.1a och 3.1.2a Konstanten $k$ kallad för linjens riktningskoefficient och innebär att en enhetsförändring i positiv $x$-led på linjen ger $k$ enheters förändring i positiv $y$-led. Detta gäller därmed att om
För en horisontell linje (parallell med $x$-axeln) är $k=0$ medan en vertikal linje (parallell med $y$-axeln) inte har något $k$-värde (en sådan linje kan inte skrivas i formen $y=kx+m$). Exempel 6
Bild: figur 3.1.3a och figur 3.1.4a Exempel 7 Vilken riktningskoefficient har den räta linje som går genom punkterna $(2,1)$ och $(5,3)$?
Bild: figur 3.1.5a och 3.1.6a Två räta linjer som är parallella har uppenbarligen samma riktningskoefficient. Det går också att se (t.ex i figuren nedan) att två linjer som är vinkelräta har riktningskoefficienter $k_1$ respektive $k_2$ som uppfyller $k_2 = \frac{1}{k_1}$ , vilket också kan skrivas som $k_1 k_2 = -1$. Bild: figur 3.1.7a och 3.1.8a Bildtext: Den räta linjen i figuren till vänster har riktningskoefficienter $k$, d.v.s. $1$ steg i $x$-led motsvaras av $k$-steg i $y$-led. Om linjen vrids $90^\circ$ motsols får vi linjen i figuren till höger, och den linjen har riktningskoefficient $-\frac{1}{k}$ eftersom nu motsvaras $-k$ steg i $x$-led av $1$ steg i $y$-led. Exempel 8
Alla räta linjer (även den vertikala linjen) kan skrivas i den allmänna formen $$ax+by=c$$ där $a$, $b$ och $c$ är konstanter. Exempel 9
Här kan du flytta på punkter på en linje och undersöka hur k och m ändras i linjens ekvation $y = kx + m$ beroende på hur linjen lutar och var linjen skär y-axeln. Här kan du se hur linjens ekvation kan skrivas utifrån att man vet koordinaterna för två punkter på linjen. Här kan du ändra på k och m och se hur detta påverkar linjens egenskaper. Områden i koordinatsystemGenom att tolka olikheterna geometriskt kan de användas för att beskriva områden i planet. Exempel 10
Exempel 11 Skissera området i $x,y$-planet som uppfyller $2 \le 3x+2y\le 4$. Den dubbla olikheten kan delas upp i två olikheter $$3x+2y \ge 2 \quad \mbox{och} \quad 3x+2y\le4 \;\mbox{.}$$ Flyttar vi över $x$-termerna till högerledet och delar båda led med $2$ får vi $$y \ge 1-\frac{3}{2}x \quad \mbox{och} \quad y\le 2-\frac{3}{2}x \;\mbox{.}$$ De punkter som uppfyller den första olikheten ligger på och ovanför linjen $y \ge 1-\frac{3}{2}x$ medan de punkter som uppfyller den andra olikheten ligger på eller under linjen $y\le 2-\frac{3}{2}x$. Bild: figur 3.1.1c och 3.1.2c Punkter som uppfyller båda olikheterna tillhör den bandformade område som de gråa områdena ovan har gemensamt. Bild: figur 3.1.3c
Om vi ritar upp linjen $y=2$ i ett kordinatsystem så ser vi att olikheten gäller för alla punkter $(x,y)$ så att $y \ge 2$ dvs alla punkter som ligger på eller ovanför linjen.<img src="ppStdFiles2261/766665.gif" hspace='0' vspace='0' /> Exempel 1 Om vi ritar upp linjerna $ y=x, y=-x \mbox{ och } y=2 $ så begränsar dessa linjer en
månghörning, i detta fall en triangel, i kordinatsystemet.<p align="center"><img src="ppStdFiles2261/797024.gif" hspace='0' vspace='0' />
Vi ser att dess y-koordinat måste vara mindre än 2. Samtidigt ser vi att triangeln nedåt begränas av $ y=0$.
y-koordinaten måste således ligga i intervallet $ 0\le y\le2$.
För x-koordinaten blir det lite mer komplicerat. Vi ser att x-koordinaten måste ligga ovanför linjerna $y=-x \mbox{ och } y=x$. Vi ser att detta är uppfyllt då $-y\le x\le y$.
Eftersom vi redan har begränsningar för y-koordinaten så ser vi att x inte kan vara större än 2 och mindre än -2 automatiskt.
Vi ser att basen i triangeln blir 4 längdenheter och höjden 2 längdenheter.
Arean av denna triangel blir alltså $ 4\cdot 2/2=4$areaenheter.
Råd för inläsning
Rita egna figurer när du löser geometriska problem och att vara noggrann när du ritar! En bra figur kan vara halva lösningen, men en dålig figur kan lura en. Observera att man skiljer på längdskala, areaskala och volymskala. Två figurer är likformiga om alla inbördes avstånd är förändrade i samma skala. För polygoner (månghörningar) innebär detta att motsvarande vinklar är lika stora och att förhållandet mellan motsvarande sidor är lika. Om dessutom alla inbördes avstånd är oförändrade så är de båda figurerna kongruenta.
Lästips
Länktips <img src="ppStdFiles2261/779514.gif" align="left" hspace='10' vspace='15' />
© Copyright 2006, KTH Matematik
|
|