Garis Lurus
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh membuat perkaitan antara persamaan y = mx + c dengan kecerunan dan pintasan-y, dan menerangkan garis lurus yang selari dengan paksi-x dan paksi-y (9.1.1)
- Saya boleh mentafsir persamaan garis lurus dalam bentuk ax + by = c dan x/a + y/b = 1, dan menukarkannya kepada bentuk y = mx + c dan sebaliknya (9.1.2)
- Saya boleh menentukan sama ada suatu titik terletak pada suatu garis lurus dengan menggantikan koordinatnya ke dalam persamaan garis lurus (9.1.3)
- Saya boleh menunjukkan bahawa garis lurus yang mempunyai kecerunan yang sama adalah selari, dan menggunakannya untuk mencari nilai yang tidak diketahui (9.1.4)
- Saya boleh menentukan persamaan suatu garis lurus daripada kecerunan dan satu titik, daripada dua titik, atau apabila garis itu selari dengan garis lurus yang diberi (9.1.5)
- Saya boleh menentukan titik persilangan bagi dua garis lurus dengan kaedah graf, kaedah penggantian dan kaedah penghapusan (9.1.6)
- Saya boleh menyelesaikan masalah yang melibatkan garis lurus, termasuk segi empat selari dan trapezium pada satah Cartes (9.1.7)
Biasanya setiap bangunan dibina secara menegak, tetapi Menara Jam Condong Teluk Intan yang dibina pada tahun 1885 menjadi condong kerana struktur tanah di bawahnya. Tepi menara yang condong itu ialah gambaran yang baik bagi garis lurus yang mempunyai kecerunan. Konsep garis lurus digunakan dalam bidang kejuruteraan, seni bina, pembinaan, pemetaan, sains dan sukan. Dalam bab ini anda akan menerangkan suatu garis lurus dengan persamaan, dan menggunakan persamaan itu untuk mencari kecerunan, pintasan, titik pada garis, garis selari dan titik persilangan dua garis.
Rujukan: Matematik Tingkatan 3 (KSSM), Bab 9, m.s. 224–251. Contoh dan jawapan diikuti daripada buku teks dan bahagian Jawapan (m.s. 252–261).
| Bahasa Melayu | English |
|---|---|
| garis lurus, garis selari | straight line, parallel line |
| jarak mencancang, jarak mengufuk | vertical distance, horizontal distance |
| kecerunan | gradient |
| paksi, pintasan | axis, intercept |
| persamaan serentak | simultaneous equation |
| titik persilangan | intersection point |
9.1Garis Lurus
Persamaan garis lurus y = mx + c (9.1.1)
Di Tingkatan 2, anda melukis graf fungsi linear dan fungsi bukan linear dengan membina jadual nilai. Graf bagi fungsi linear ialah garis lurus; graf fungsi bukan linear (lengkung seperti parabola atau graf salingan) bukan garis lurus. Hasil Cetusan Minda 1 ialah rumusan berikut.
| Nilai m | Bentuk garis lurus |
|---|---|
| m > 0 | condong ke atas dari kiri ke kanan |
| m < 0 | condong ke bawah dari kiri ke kanan |
| m = 0 | mengufuk, selari dengan paksi-x (y = k) |
Penyelesaian:
(a) Bandingkan y = 2x + 9 dengan y = mx + c: m = 2 dan c = 9. Maka, kecerunan = 2 dan pintasan-y = 9.
(b) Pekali y mesti +1, maka bahagikan setiap sebutan dengan 3: y = −23x + 4.
Maka, kecerunan = −23 dan pintasan-y = 4.
Garis lurus yang selari dengan paksi-x dan paksi-y
Garis mencancang melalui (4, 0), (4, 4) dan P(4, 8). Setiap titik mempunyai x = 4, maka garisnya x = h dengan h = 4 kerana garis itu sentiasa berjarak 4 unit daripada paksi-y.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) y = −3 dan x = −2.
Bentuk lain persamaan garis lurus (9.1.2)
Garis lurus yang sama boleh ditulis dalam tiga bentuk (Cetusan Minda 3).
| Bentuk | Apa yang boleh dibaca |
|---|---|
| y = mx + c | kecerunan m, pintasan-y c |
| ax + by = c | cari pintasan dengan x = 0 atau y = 0 |
| xa + yb = 1 (a ≠ 0, b ≠ 0) | pintasan-x ialah a, pintasan-y ialah b |
Penyelesaian:
(a) Bentuk xa + yb = 1: bahagikan dengan 12 supaya sebelah kanan menjadi 1: 2x12 + 3y12 = 1, iaitu x6 + y4 = 1.
Bentuk y = mx + c: 3y = −2x + 12, bahagikan dengan 3: y = −23x + 4.
(b) Bahagikan dengan 15: 3x15 − 5y15 = 1, iaitu x5 − y3 = 1.
Bentuk y = mx + c: −5y = −3x + 15, bahagikan dengan (−5): y = 35x − 3.
Penyelesaian:
(a) Darabkan dengan 6 (sama penyebut): x + 2y = 6. Maka 2y = −x + 6 dan y = −12x + 3.
(b) Darabkan dengan 4: −2x + y = 4. Maka y = 2x + 4.
Penyelesaian:
(a) 2x + y = 8. Bahagikan dengan 8: x4 + y8 = 1.
(b) −3x + y = 6. Bahagikan dengan 6: −x2 + y6 = 1.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) −2x + y = 6; y = 2x + 6.
Titik pada garis lurus (9.1.3)
(b) 3x − 2y = 12, P(−4, 2): kiri = 3(−4) − 2(2) = −16 ≠ 12. Tidak sama, maka P tidak terletak pada garis.
(c) x3 + y2 = 1, P(6, −2): kiri = 63 + −22 = 2 − 1 = 1. Sama, maka P terletak pada garis.
(d) 2y = −5x − 7, P(4, 3): kiri = 2(3) = 6; kanan = −5(4) − 7 = −27. Tidak sama, maka P tidak terletak pada garis.
Penyelesaian: h ialah pintasan-x, maka y = 0: 3h = 15, h = 5. k ialah pintasan-y, maka x = 0: 5k = 15, k = 3. Bagi P(2, q): 3(2) + 5q = 15, 5q = 9, q = 95. Kecerunan = −pintasan-ypintasan-x = −35.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Kecerunan garis selari (9.1.4)
Dalam Cetusan Minda 4, garis y = 2x + 4, y = 2x + 2, y = 2x, y = 2x − 2 dan y = 2x − 4 mempunyai kecerunan 2 yang sama. Sudut condongnya dengan paksi-x juga sama: tan θ = 21, maka θ = 63.43°. Sudut sepadan yang sama bermakna garis itu selari.
(b) y = 3x + 8 dan 6y = 3x − 9. Kecerunan pertama = 3. Kedua: y = 12x − 32, kecerunan = 12. Tidak sama, maka garis itu tidak selari.
Penyelesaian: 4x + 3y = 18 memberi y = −43x + 6, kecerunan −43. 2x + hy = 20 memberi y = −2hx + 20h, kecerunan −2h. Garis selari, maka −43 = −2h, 4h = 6, h = 32.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) y = −kx + 14 dan kecerunan −k = −3, maka k = 3.
Menentukan persamaan garis lurus (9.1.5)
Persamaan y = mx + c ditentukan dengan empat langkah: (1) tentukan kecerunan m; (2) tentukan satu titik pada garis; (3) gantikan m, koordinat-x dan koordinat-y titik itu ke dalam y = mx + c untuk mendapat c; (4) tulis semula y = mx + c dengan m dan c yang diperoleh.
Kecerunan dan satu titik diberi
Penyelesaian: m = 12, x = 6, y = 8. Maka 8 = 12(6) + c, 8 = 3 + c, c = 5. Persamaan garis ialah y = 12x + 5.
Dua titik diberi
Penyelesaian: m = −7 − 52 − (−1) = −123 = −4. Bagi P(−1, 5): 5 = (−4)(−1) + c, 5 = 4 + c, c = 1. Persamaan garis ialah y = −4x + 1. (Semak dengan Q: −4(2) + 1 = −7.)
RS melalui A(2, 4) dan N(2, 0): m = 4 − 02 − 2 = 40, tak tertakrif. RS sentiasa berjarak 2 unit daripada paksi-y, maka RS ialah x = 2.
Satu titik diberi dan selari dengan garis lain
Jika dua garis selari, kecerunannya sama.
(b) Tentukan persamaan garis yang selari dengan 2x + 3y = 12 dan melalui G(6, 8). Daripada 3y = −2x + 12: y = −23x + 4, kecerunan −23. 8 = (−23)(6) + c, 8 = −4 + c, c = 12. Persamaan: y = −23x + 12.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) m = 0 − 26 − 0 = −13, c = 2: y = −13x + 2.
(c) m = 3, 7 = 3(2) + c, c = 1: y = 3x + 1.
Titik persilangan dua garis lurus (9.1.6)
Dua garis lurus yang tidak selari bersilang pada satu titik sahaja. Titik persilangan boleh ditentukan dengan: (1) melukis kedua-dua garis pada satah Cartes yang sama dan membaca koordinat persilangan; atau (2) menyelesaikan persamaan serentak dengan kaedah penggantian atau kaedah penghapusan.
Kaedah graf. 2x + y = 5 memberi y = −2x + 5 dan x + 2y = 1 memberi y = −12x + 12. Lukis kedua-dua garis: titik persilangan ialah (3, −1).
Kaedah penggantian. Daripada ① , y = 5 − 2x ③. Gantikan ke dalam ②: x + 2(5 − 2x) = 1, x + 10 − 4x = 1, −3x = −9, x = 3. Daripada ③, y = 5 − 2(3) = −1.
Kaedah penghapusan. ① × 2: 4x + 2y = 10 ③. ③ − ②: 3x = 9, x = 3. Gantikan x = 3 dalam ①: 6 + y = 5, y = −1.
Maka, titik persilangan ialah (3, −1).
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) (2x + y) − (x + y) = −1 − 1, x = −2. Maka −2 + y = 1, y = 3: (−2, 3).
Menyelesaikan masalah yang melibatkan garis lurus (9.1.7)
Buku teks menggunakan empat langkah: memahami masalah, merancang strategi, melaksanakan strategi dan membuat kesimpulan. Dalam segi empat selari, sisi yang bertentangan adalah selari dan kecerunannya sama. Sisi yang selari dengan paksi-y mempunyai persamaan x = h.
Memahami masalah: PQ selari dengan SR, maka kecerunan PQ = 12. PS memotong paksi-y di T(0, −4).
Melaksanakan strategi:
(a) h − 60 − (−4) = 12, h − 64 = 12, h − 6 = 2, h = 8.
(b) PS melalui P(−4, 6) dan T(0, −4): m = −4 − 60 − (−4) = −104 = −52. Pintasan-y = −4, maka PS ialah y = −52x − 4.
(c) y = 0: 0 = −52x − 4, 52x = −4, x = −85. Pintasan-x PS ialah −85.
Bagi y = −13x + 3: x = 0 memberi y = 3 (pintasan-y 3); y = 0 memberi x = 9 (pintasan-x 9). Bagi 2x − y = 4: x = 0 memberi y = −4; y = 0 memberi x = 2. Lukis kedua-dua garis: A ialah (3, 2). Semakan: −13(3) + 3 = 2 dan 2(3) − 2 = 4.
Ringkasan (peta konsep)
y = mx + c: m = kecerunan, c = pintasan-y
ax + by = c dan xa + yb = 1; tukar kepada y = mx + c dan sebaliknya
y = k selari dengan paksi-x; x = h selari dengan paksi-y
kecerunan garis-garis selari adalah sama
kaedah graf, penggantian atau penghapusan
| Untuk mencari | Cara |
|---|---|
| Kecerunan dan pintasan-y | Tulis dalam bentuk y = mx + c (pekali y ialah +1) |
| Pintasan-x / pintasan-y | Gantikan y = 0 / x = 0 |
| Kecerunan daripada pintasan | m = −pintasan-ypintasan-x |
| Adakah titik pada garis? | Gantikan; kedua-dua belah mesti sama |
| Adakah dua garis selari? | Kecerunan sama |
| Persamaan daripada m dan satu titik | Gantikan ke dalam y = mx + c, cari c |
| Persamaan daripada dua titik | m = y₂ − y₁x₂ − x₁, kemudian cari c |
| Titik persilangan | Graf, penggantian atau penghapusan |
Uji diri dan cabaran dinamis
Soalan akhir bab ini (m.s. 247–249) menguji semua standard. Cuba dahulu, kemudian semak jawapan.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(4) m = 14 − (−2)3 − (−1) = 4; −2 = 4(−1) + c, c = 2: y = 4x + 2.
(5) 2y = −6x + 18 memberi m = −3; 5 = (−3)(−3) + c, c = −4: y = −3x − 4.
(6) −8 = −4x + 12, x = 5: titik persilangan (5, −8).
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(2) (a) H ialah pintasan-x GH: 2x = 6, x = 3. HK selari dengan paksi-y, maka x = 3.
(b) KL selari dengan GH, maka m = −2. −4 = −2(10) + c, c = 16: y = −2x + 16. Pintasan-x: 0 = −2x + 16, x = 8.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) Restoran selari mengufuk dengan rumah Kamal dan klinik: koordinat-y = 4. Restoran = (−1, 0) + (2, 4) − (5, 0) = (−4, 4).
(c) √[(−4 + 1)² + 4²] = √25 = 5 km.
(d) m = 4 − 02 − 5 = −43; 0 = −43(5) + c, c = 203. y = −43x + 203, iaitu 4x + 3y = 20.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(b) m = 7 − 46 − (−9) = 15; 4 = 15(−9) + c, c = 295. y = 15x + 295.
(c) √[(−3 + 9)² + (−4 − 4)²] = √100 = 10 unit = 20 km.
(d) RQ = √[(6 + 3)² + (7 + 4)²] = √202 ≈ 14.21 unit ≈ 28.43 km. Masa = 28.43 ÷ 50 = 0.5685 jam ≈ 34.11 minit.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(4) (a) Titik tengah = (−2, 1). 1 = −2(−2) + k, k = −3.
(b) −2x − 3 = 2x + 17, −4x = 20, x = −5; y = 2(−5) + 17 = 7. Lampu isyarat di (−5, 7).