プリンキピア

第4章グラフ

Find an Equation of a Line Perpendicular to a Given Line与えられた直線に垂直な直線の方程式を求める

Now, let’s consider perpendicular lines. Suppose we need to find a line passing through a specific point and which is perpendicular to a given line. We can use the fact that perpendicular lines have slopes that are negative reciprocals. We will again use the point–slope equation, like we did with parallel lines.
英語のヒント
次に、垂直な直線を考えよう。ある点を通り、与えられた直線に垂直な直線を求めるとする。垂直な直線の傾きは互いの逆数の符号を変えたものだという事実を使える。平行な直線のときと同じく、点・傾き形の方程式を使う。
The graph shows the graph of y=2x−3. Now, we want to graph a line perpendicular to this line and passing through (−2,1).
英語のヒント
図にはy=2x−3のグラフがある。今度は、この直線に垂直で(−2,1)を通る直線を描きたい。
xy座標平面のグラフ。x軸とy軸は、それぞれ− 7から7まである。方程式y = 2x − 3の直線は、y軸と(0, − 3)で、x軸と(3/2, 0)で交わる。グラフの別の場所に点(− 2, 1)がとられている。
We know that perpendicular lines have slopes that are negative reciprocals. We’ll use the notation m⊥ to represent the slope of a line perpendicular to a line with slope m. (Notice that the subscript ⊥ looks like the right angles made by two perpendicular lines.)
英語のヒント
垂直な直線の傾きは、互いの逆数の符号を変えたものだとわかっている。傾きmの直線に垂直な直線の傾きを表すために、記号m⊥を使う。(添字⊥は、垂直な2本の直線が作る直角のように見えることに注目しよう。)
y=2x−3perpendicular line m=2m⊥=−12
y=2x−3垂直な直線 m=2m⊥=−12
We now know the perpendicular line will pass through (−2,1) with m⊥=−12.
英語のヒント
これで、垂直な直線は(−2,1)を通り、m⊥=−12であるとわかる。
To graph the line, we will start at (−2,1) and count out the rise −1 and the run 2. Then we draw the line.
英語のヒント
グラフを描くには、(−2,1)から始め、縦の変化量−1、横の変化量2を数える。その後、直線を描く。
xy座標平面のグラフ。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。方程式y=2x−3の直線は、y軸と(0, −3)で、x軸と(3/2, 0)で交わる。別の場所に点(−2, 1)がとられている。最初の直線に垂直なもう1本の直線は、点(−2, 1)を通り、x軸とy軸に(0, 0)で交わる。矢印の付いた赤い線が、(0, 0)から左の(−2, 0)へ伸び、その後上へ伸びて(−2, 1)で終わる。2本目の直線を斜辺とする直角三角形を作っている。
Do the lines appear perpendicular? Does the second line pass through (−2,1)?
英語のヒント
直線は垂直に見えるだろうか。2本目の直線は(−2,1)を通るだろうか。
Now, let’s see how to do this algebraically. We can use either the slope–intercept form or the point–slope form to find an equation of a line. In this example we know one point, and can find the slope, so we will use the point–slope form.
英語のヒント
次に、これを代数的に行う方法を見よう。傾き・切片形と点・傾き形のどちらでも、直線の方程式を求められる。この例では1点がわかっており、傾きも求められるので、点・傾き形を使う。
Example 4.66例題 4.66

How to Find an Equation of a Line Perpendicular to a Given Line与えられた直線に垂直な直線の方程式を求める方法

Find an equation of a line perpendicular to y=2x−3 that contains the point (−2,1). Write the equation in slope–intercept form.
英語のヒント
y=2x−3に垂直で、点(−2,1)を通る直線の方程式を求めよ。傾き・切片形で書け。

Solution解答

3列4行の表。第1列は、各ステップの名前と番号がある見出し列である。第2列には補足の説明、第3列には数式がある。第1行の左のセルには「ステップ1。与えられた直線の傾きを求める」、第2セルには「直線は傾き・切片形である。y=2x−3」とある。第3セルには直線の傾きm=2がある。
第2行の第1セルには「ステップ2。垂直な直線の傾きを求める」、第2セルには「垂直な直線の傾きは、互いの逆数の符号を変えたものである」とある。第3セルには垂直な直線の傾きm⊥=−1/2がある。
第3行の第1セルには「ステップ3。点を特定する」、第2セルには「与えられた点は(−2, 1)」とある。第3セルには順序対(−2, 1)があり、−2の上にx₁、1の上にy₁が書かれている。
第4行の第1セルには「ステップ4。点・傾き形y−y₁=m(x−x₁)に値を代入する」とある。第2セルの上部は空欄である。第3セルには点・傾き形y−y₁=m(x−x₁)があり、その下にx₁へ−2、y₁へ1、mへ−1/2を代入した式y−1=(−1/2)(x−(−2))がある。1行下の第2セルには「簡単にする」とある。右の列にはy−1=(−1/2)×x+2、その下にy−1=(−1/2)x+(−1)がある。
第5行の第1セルには「ステップ5。方程式を傾き・切片形で書く」とある。第2セルは空欄で、第3セルにはy=(−1/2)xがある。
Try It (2)確認問題(2題)
Example 4.67例題 4.67
Find an equation of a line perpendicular to x=5 that contains the point (3,−2). Write the equation in slope–intercept form.
英語のヒント
x=5に垂直で、点(3,−2)を通る直線の方程式を求めよ。傾き・切片形で書け。

Solution解答

Again, since we know one point, the point–slope option seems more promising than the slope–intercept option. We need the slope to use this form, and we know the new line will be perpendicular to x=5. This line is vertical, so its perpendicular will be horizontal. This tells us the m⊥=0.
英語のヒント
ここでも1点がわかっているので、傾き・切片形より点・傾き形のほうが有望である。この形を使うには傾きが必要であり、新しい直線はx=5に垂直だとわかっている。この直線は垂直方向の直線なので、それに垂直な直線は水平になる。したがって、m⊥=0とわかる。
Identify the point.
点を特定する。
(3,−2)
Identify the slope of the perpendicular line.
垂直な直線の傾きを特定する。
m⊥=0
Substitute the values into y−y1=m(x−x1).
値をy−y1=m(x−x1)に代入する。
y−y1=m(x−x1) y−(−2)=0(x−3) y+2=0
Simplify.
簡単にする。
y=−2
Sketch the graph of both lines. Do they appear to be perpendicular?
英語のヒント
両方の直線のグラフを描く。垂直に見えるだろうか。
Try It (2)確認問題(2題)
In Example 4.67, we used the point–slope form to find the equation. We could have looked at this in a different way.
英語のヒント
例題4.67では、点・傾き形を使って方程式を求めた。別の見方もできる。
We want to find a line that is perpendicular to x=5 that contains the point (3,−2). The graph shows us the linex=5 and the point (3,−2).
英語のヒント
x=5に垂直で、点(3,−2)を通る直線を求めたい。グラフには直線x=5と点(3,−2)がある。
xy座標平面のグラフ。x軸とy軸は、それぞれ− 7から7まである。方程式x = 5の直線は、x軸と(5, 0)で交わり、y軸に平行に伸びる。グラフの別の場所に点(3, − 2)がとられている。
We know every line perpendicular to a vetical line is horizontal, so we will sketch the horizontal line through (3,−2).
英語のヒント
垂直方向の直線に垂直な直線は、すべて水平だとわかっている。そこで、(3,−2)を通る水平な直線を描く。
xy座標平面のグラフ。x軸とy軸は、それぞれ−7から7まである。方程式x=5の直線は、x軸と(5, 0)で交わり、y軸に平行に伸びる。グラフの別の場所には、点(−2, −2)、(0, −2)、(3, −2)、(6, −2)がとられている。最初の直線に垂直な直線がこれらの点を通り、x軸に平行に伸びる。
Do the lines appear perpendicular?
英語のヒント
直線は垂直に見えるだろうか。
If we look at a few points on this horizontal line, we notice they all have y-coordinates of −2. So, the equation of the line perpendicular to the vertical line x=5 is y=−2.
英語のヒント
この水平な直線上の点をいくつか見ると、y座標がすべて−2である。したがって、垂直方向の直線x=5に垂直な直線の方程式は、y=−2である。
Example 4.68例題 4.68
Find an equation of a line that is perpendicular to y=−4 that contains the point (−4,2). Write the equation in slope–intercept form.
英語のヒント
y=−4に垂直で、点(−4,2)を通る直線の方程式を求めよ。傾き・切片形で書け。

Solution解答

The line y=−4 is a horizontal line. Any line perpendicular to it must be vertical, in the form x=a. Since the perpendicular line is vertical and passes through (−4,2), every point on it has an x-coordinate of −4. The equation of the perpendicular line is x=−4. You may want to sketch the lines. Do they appear perpendicular?
英語のヒント
直線y=−4は水平である。これに垂直な直線は、x=aの形の垂直方向の直線でなければならない。その直線は垂直方向に伸び、(−4,2)を通るので、すべての点のx座標は−4である。垂直な直線の方程式はx=−4である。直線を描いてみてもよい。垂直に見えるだろうか。
Try It (2)確認問題(2題)
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