Panta unei drepte — formulă, calcul din 2 puncte, exemple rezolvate

Panta unei drepte (notată $m$) este numărul care arată cât de „înclinată” este dreapta față de axa $Ox$: ea măsoară cu cât crește $y$ atunci când $x$ crește cu o unitate. Formula pantei pentru o dreaptă care trece prin două puncte $A(x_1,y_1)$ și $B(x_2,y_2)$ este $m={\displaystyle \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}}$, iar dacă se cunoaște unghiul $\alpha$ făcut cu axa $Ox$, atunci $m=\mathrm{tg}\alpha$. Mai jos găsești toate modurile de a calcula panta (din 2 puncte, din ecuația dreptei, din unghi, ca derivată), cazurile particulare care apar mereu la teste și exemple rezolvate pas cu pas.

Formula pantei din două puncte

Dacă dreapta $d$ trece prin punctele distincte $A(x_1,y_1)$ și $B(x_2,y_2)$, panta ei este raportul dintre variația ordonatelor și variația absciselor:

Ordinea punctelor nu contează, atât timp cât o păstrezi la numărător și la numitor: ${\displaystyle \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}}={\displaystyle \frac{y_1-y_2}{x_1-x_2}}$. Condiția $x_1\ne x_2$ este esențială: dacă cele două puncte au aceeași abscisă, dreapta este verticală și panta nu există (împărțire la zero).

De ce nu depinde rezultatul de punctele alese? Oricare două puncte de pe aceeași dreaptă determină, împreună cu proiecțiile lor, triunghiuri dreptunghice asemenea (au unghiul $\alpha$ comun), iar raportul catetelor $\mathrm{\Delta }y/\mathrm{\Delta }x$ este același în toate. Panta este așadar o caracteristică a dreptei, nu a perechii de puncte cu care ai lucrat — de aceea o poți verifica alegând un al treilea punct de pe dreaptă.

Panta din ecuația dreptei

Dacă dreapta este dată prin ecuația explicită $y=mx+n$, panta se citește direct: este coeficientul lui $x$, adică $m$. Numărul $n$ este ordonata punctului în care dreapta taie axa $Oy$ și nu influențează înclinarea.

Dacă dreapta este dată prin ecuația generală $ax+by+c=0$ cu $b\ne 0$, o rezolvăm în raport cu $y$: $y=-{\displaystyle \frac{a}{b}}x-{\displaystyle \frac{c}{b}}$, deci

Când $b=0$, ecuația devine $ax+c=0$, adică $x=\text{const}$: dreapta este verticală și nu are pantă. Toate formele ecuației dreptei (prin două puncte, cu pantă dată, generală) sunt detaliate pe pagina ecuația unei drepte.

Ce ne spune panta — interpretare și semn

Panta este o rată de variație: dacă $m=2$, atunci de fiecare dată când $x$ crește cu o unitate, $y$ crește cu două unități; dacă $m=-{\displaystyle \frac{1}{3}}$, la fiecare trei unități spre dreapta, $y$ scade cu una. Semnul și mărimea pantei se citesc direct pe grafic:

• $m>0$: dreapta urcă de la stânga la dreapta (funcție crescătoare);
• $m<0$: dreapta coboară (funcție descrescătoare);
• $m=0$: dreapta este orizontală (funcție constantă);
• $|m|$ mare: dreapta este abruptă, apropiată de verticală; $|m|$ mic: dreapta este aproape orizontală.

Aceeași idee apare când vorbim despre panta unei funcții de gradul I, $f(x)=ax+b$: panta graficului este coeficientul $a$. Două drepte cu aceeași pantă diferă doar prin termenul liber, adică sunt translatate una față de cealaltă pe verticală.

Panta și unghiul cu axa Ox

Fie $\alpha \in [0^{\circ },{180}^{\circ })$ unghiul format de dreaptă cu sensul pozitiv al axei $Ox$. Atunci

Din triunghiul dreptunghic din figură se vede imediat: $\mathrm{tg}\alpha ={\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }y}{\mathrm{\Delta }x}}$. Pentru unghiuri ascuțite panta este pozitivă (dreapta „urcă”), pentru unghiuri obtuze panta este negativă (dreapta „coboară”).

Invers, dacă știi panta poți afla unghiul: $\alpha =\mathrm{arctg}m$ (pentru $m\ge 0$), respectiv $\alpha ={180}^{\circ }+\mathrm{arctg}m$ pentru $m<0$.

Cazuri particulare

• Panta axei $Ox$ (și a oricărei drepte orizontale $y=k$) este $m=0$: ordonata nu se schimbă, $\mathrm{\Delta }y=0$.
• Panta axei $Oy$ (și a oricărei drepte verticale $x=k$) nu există: $\mathrm{\Delta }x=0$, iar $\mathrm{tg}{90}^{\circ }$ nu este definită. Se spune uneori că panta este „infinită”, dar corect este că dreapta verticală nu are pantă.
• Drepte paralele: $d_1\parallel d_2⟺m_1=m_2$ (au același unghi cu $Ox$).
• Drepte perpendiculare: $d_1\perp d_2⟺m_1\cdot m_2=-1$, adică $m_2=-{\displaystyle \frac{1}{m_1}}$ (valabil pentru drepte neverticale).
• Prima bisectoare $y=x$ are panta $1$, a doua bisectoare $y=-x$ are panta $-1$.

Condițiile de paralelism și perpendicularitate, cu exemple, sunt tratate pe larg la drepte paralele, perpendiculare și intersecția dreptelor.

Panta ca derivată

Pentru o funcție derivabilă $f$, panta tangentei la grafic în punctul de abscisă $x_0$ este chiar valoarea derivatei în acel punct:

De aceea se spune că derivata „măsoară panta” graficului. O funcție de gradul I, $f(x)=ax+b$, are derivata constantă $a$, deci panta este aceeași în orice punct — graficul ei este o dreaptă. Formula completă a tangentei, $y-f(x_0)=f^{\prime }(x_0)(x-x_0)$, o găsești pe pagina ecuația tangentei la graficul unei funcții.

Toate formulele pantei — recapitulare

Un singur reflex te scutește de majoritatea erorilor: indiferent de datele primite, adu problema la una dintre liniile din tabel. Dacă ai un punct și unghiul, folosești $\mathrm{tg}\alpha$; dacă ai două puncte, folosești raportul diferențelor; dacă ai ecuația, o aduci la forma $y=mx+n$. Panta obținută intră apoi în ecuația dreptei $y-y_0=m(x-x_0)$, care descrie complet dreapta prin punctul $(x_0,y_0)$.

Cum se calculează panta unei drepte — 3 pași

1. Identifică datele. Ai două puncte? Ai ecuația dreptei? Ai unghiul cu $Ox$? Alege formula potrivită: ${\displaystyle \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}}$, coeficientul lui $x$ (sau $-{\displaystyle \frac{a}{b}}$), respectiv $\mathrm{tg}\alpha$.
2. Verifică excepția. Dacă $x_1=x_2$ sau $b=0$, dreapta este verticală: scrie „panta nu există” și oprește-te.
3. Calculează și simplifică. Păstrează semnul: panta negativă înseamnă dreaptă descendentă. La final, dacă ai coordonatele punctelor, poți verifica rezultatul înlocuind punctele în ecuația $y-y_1=m(x-x_1)$.

Greșeli frecvente

• Inversarea raportului: se calculează ${\displaystyle \frac{x_2-x_1}{y_2-y_1}}$. Panta are întotdeauna variația lui $y$ la numărător.
• Amestecarea ordinii: ${\displaystyle \frac{y_2-y_1}{x_1-x_2}}$ dă semnul greșit. Scade în aceeași ordine sus și jos.
• Semnul la ecuația generală: din $ax+by+c=0$ panta este $-{\displaystyle \frac{a}{b}}$, nu ${\displaystyle \frac{a}{b}}$. De exemplu, $2x+y-3=0$ are panta $-2$.
• Panta axei $Oy$ „este zero”: fals. Panta axei $Ox$ este $0$; axa $Oy$ nu are pantă.

Întrebări frecvente

Cum se calculează panta unei drepte care trece prin 2 puncte? Se scade ordonata primului punct din ordonata celui de-al doilea și se împarte la diferența absciselor luate în aceeași ordine: $m={\displaystyle \frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}}$. De exemplu, pentru $A(1,2)$ și $B(4,8)$ obținem $m={\displaystyle \frac{8-2}{4-1}}=2$.

Care este panta axei Ox și a axei Oy? Axa $Ox$ are ecuația $y=0$, deci panta $m=0$. Axa $Oy$ are ecuația $x=0$, este verticală, iar panta ei nu este definită (nu există).

Ce înseamnă m în y = mx + n? $m$ este panta dreptei: arată cu cât se modifică $y$ când $x$ crește cu $1$ și este egal cu $\mathrm{tg}\alpha$, unde $\alpha$ este unghiul cu axa $Ox$. $n$ este ordonata la origine, punctul $(0,n)$ în care dreapta intersectează axa $Oy$.

Cum scriu ecuația dreptei dacă știu panta și un punct? Folosești $y-y_0=m(x-x_0)$. De exemplu, dreapta prin $M(1,3)$ cu panta $m=2$ are ecuația $y-3=2(x-1)$, adică $y=2x+1$. Toate formele sunt pe pagina ecuația unei drepte.

Pentru celelalte noțiuni de bază din geometria analitică vezi coordonatele unui punct, mijlocul unui segment, distanțe și arii în plan sau întreaga secțiune de formule de geometrie analitică.

Calculează rapid: calculator ecuația dreptei prin două puncte — pantă, ecuație, distanță și mijloc, cu toți pașii.