4.1: 使用矩形坐标系
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- 204713
在本节结束时,您将能够:
- 在矩形坐标系中绘制点
- 验证两个变量中方程的解
- 完成线性方程的解表
- 在两个变量中找到线性方程的解
在矩形坐标系上绘制点
就像地图使用网格系统来识别位置一样,代数中使用网格系统来显示矩形坐标系中两个变量之间的关系。 矩形坐标系也称为 xy 平面或 “坐标平面”。
水平数字线称为 x 轴。 垂直数字线称为 y 轴。 x 轴和 y 轴共同构成矩形坐标系。 这些轴将一个平面分成四个区域,称为象限。 象限由罗马数字标识,从右上角开始,逆时针移动。 参见图\(\PageIndex{1}\)。
在矩形坐标系中,每个点都由一对有序表示。 有序对中的第一个数字是该点的 x 坐标,第二个数字是该点的 y 坐标。
有序对 (x, y) (x, y) 给出矩形坐标系中点的坐标。
第一个数字是 x 坐标。
第二个数字是 y 坐标。
短语 “有序配对” 表示顺序很重要。 坐标轴交叉点的有序对是多少? 此时两个坐标均为零,因此其有序对为\((0,0)\)。 这个点\((0,0)\)有一个特殊的名字。 它被称为起源。
该点\((0,0)\)被称为原点。 它是 x 轴和 y 轴相交的点。
我们使用坐标在 xy 平面上定位一个点。 让我们把这个点画\((1,3)\)成一个例子。 首先,在 x 轴上找到 1,然后轻描绘一条穿过 x=1x=1 的垂直线。 然后,在 y 轴上找到 3 并绘制一条穿过 y=3y=3 的水平线。 现在,找到这两条线的交汇点——即有坐标的点\((1,3)\)。
请注意,垂直线穿过\(x=1\)和水平线\(y=3\)不在图表中。 我们只是用它们来帮助我们找到重点\((1,3)\)。
在矩形坐标系中绘制每个点并确定该点所在的象限:
- (−5,4)
- (−3、−4)
- (2, −3)
- (−2,3)
- \((3, \frac{5}{2})\)
- 回答
-
坐标对的第一个数字是 x 坐标,第二个数字是 y 坐标。
- 由于 x=−5,该点位于 y 轴的左边。 此外,由于 y=4,该点位于 x 轴上方。 点 (−5,4) 位于象限 II 中。
- 由于 x=−3,该点位于 y 轴的左边。 此外,由于 y=−4,该点位于 x 轴以下。 点 (−3, −4) 位于象限 III 中。
- 由于 x=2,该点位于 y 轴的右边。 由于 y=−3,该点位于 x 轴以下。 点 (2, −3) 在 Quadrant lV 中。
- 由于 x=−2,该点位于 y 轴的左边。 由于 y=3,该点位于 x 轴上方。 点 (−2,3) 在象限 II 中。
- 由于 x=3,该点位于 y 轴的右边。 因为\(y = \frac{5}{2}\),该点在 x 轴上方。 (写\(\frac{5}{2}\)成混合数字或十进制可能会有所帮助。) 重点在\((3, \frac{5}{2})\)象限 I 中
在矩形坐标系中绘制每个点并确定该点所在的象限:
- (−2,1)
- (−3、−1)
- (4, −4)
- (−4,4)
- \((-4, \frac{3}{2})\)
- 回答
在矩形坐标系中绘制每个点并确定该点所在的象限:
- (−4,1)
- (−2,3)
- (2, −5)
- (−2,5)
- \((-3, \frac{5}{2})\)
- 回答
这些标志如何影响点的位置? 在上一个示例中绘制点图时,您可能已经注意到了一些模式。
对于 Quadrant IV\(\PageIndex{4}\) 中的图,你注意到坐标符号了什么? 那么第三象限中各点的坐标符号呢? 第二个象限? 第一个象限?
只要看一下坐标就可以分辨出点 (−2,5) 位于哪个象限中吗? (2, −5) 位于哪个象限?
我们可以用这种方式总结象限的符号模式。
\[\begin{array}{ccc}{\text { Quadrant I }} & {\text { Quadrant II }} & {\text { Quadrant III }} & {\text { Quadrant IV }} \\ {(x, y)} & {(x, y)} & {(x, y)} & {(x, y)} \\ {(+,+)} & {(-,+)} & {(-,-)} & {(+,-)}\end{array}\]
如果一个坐标为零会怎样,如图所示\(\PageIndex{6}\)? 点 (0,4) 在哪里? 点 (−2,0) 在哪里?
点 (0,4) 在 y 轴上,点 (−2,0) 在 x 轴上。
y 坐标等于 0 的点位于 x 轴上,并具有坐标 (a,0)。
x 坐标等于 0 的点位于 y 轴上,并具有坐标 (0, b)。
绘制每个点:
- (0,5)
- (4,0)
- (−3,0)
- (0,0)
- (0, −1)
- 回答
-
- 由于 x=0,坐标为 (0,5) 的点位于 y 轴上。
- 由于 y=0,坐标为 (4,0) 的点位于 x 轴上。
- 由于 y=0,坐标为 (−3,0) 的点位于 x 轴上。
- 由于 x=0 和 y=0,坐标为 (0,0) 的点是原点。
- 由于 x=0,坐标为 (0, −1) 的点位于 y 轴上。
图\(\PageIndex{7}\)
绘制每个点:
- (4,0)
- (−2,0)
- (0,0)
- (0,2)
- (0, −3)。
- 回答
绘制每个点:
- (−5,0)
- (3,0)
- (0,0)
- (0, −1)
- (0,4)。
- 回答
在代数中,能够识别图表上显示的点的坐标与能够绘制点同样重要。 要识别图表上某点的 x 坐标,请读取该点正上方或下方的 x 轴上的数字。 要识别一个点的 y 坐标,请直接读取该点左侧或右侧的 y 轴上的数字。 请记住,当你写有序对时,请使用正确的顺序(x,y)。
命名矩形坐标系中显示的每个点的有序对。
- 回答
-
点 A 在 x 轴上高于 −3,因此该点的 x 坐标为 −3。
该点在 y 轴上 3 的左边,因此该点的 y 坐标为 3。 - 该点的坐标为 (−3,3)。
-
点 B 在 x 轴上低于 −1,因此该点的 x 坐标为 −1。
该点位于 y 轴上 −3 的左边,因此该点的 y 坐标为 −3。 - 该点的坐标为 (−1, −3)。
点 C 在 x 轴上高于 2,因此该点的 x 坐标为 2。
该点在 y 轴上 4 的右侧,因此该点的 y 坐标为 4。 - 该点的坐标为 (2,4)。
- 点 D 在 x 轴上低于 4,因此该点的 x 坐标为 4。
- 该点位于 y 轴上 −4 的右侧,因此该点的 y 坐标为 −4。
- 该点的坐标为 (4, −4)。
-
点 E 位于 y 轴上 y=−2 处。 点 E 的坐标为 (0, −2)。
点 F 位于 x 轴上 x=3 处。 点 F 的坐标为 (3,0)。
命名矩形坐标系中显示的每个点的有序对。
- 回答
-
A: (5,1) B: (−2,4) C: (−5, −1) D: (3, −2) E: (0, −5) F: (4,0)
命名矩形坐标系中显示的每个点的有序对。
- 回答
-
A: (4,2) B: (−2,3) C: (−4, −4) D: (3, −5) E: (−3,0) F: (0,2)
验证两个变量中方程的解
到目前为止,你求解的所有方程都是只有一个变量的方程。 在几乎所有情况下,当你求解方程时,你只得到了一个解。 求解方程的过程以像 x=4 这样的语句结束。 (然后,你用回方程来检查解。)
以下是一个变量中的方程及其一个解的示例。
\[\begin{aligned} 3 x+5 &=17 \\ 3 x &=12 \\ x &=4 \end{aligned}\]
但是方程可以有多个变量。 具有两个变量的方程可以采用 Ax+By=C 的形式。这种形式的方程在两个变量中称为线性方程。
Ax+By=C 形式的方程被称为两个变量的线性方程,其中 A 和 B 都不为零。
注意 line 这个词是线性的。 以下是两个变量 x 和 y 中的线性方程的示例。
方程 y=−3x+5 也是一个线性方程。 但它似乎不是 Ax+By=C 的形式。我们可以使用 Equality 的加法属性,然后以 Ax+By=C 的形式重写它。
\(\begin{array}{llll} {} &{y} &{=} &{-3x + 5} \\ {\text{Add to both sides.}} &{y + 3x } &{=} &{-3x + 5 + 3x} \\{\text{Simplify.}} &{y + 3x} &{=} &{5} \\{\text{Use the Commutative Property to put it in}} &{3x + y} &{=} &{5} \\{Ax+By = C\text{ form.}} &{} &{} &{} \end{array}\)
通过将 y=−3x+5 重写为 3x+y=5,我们可以很容易地看出它是由两个变量组成的线性方程,因为它的形式为 Ax+By=C。当方程的形式为 Ax+By=C 时,我们说它是标准形式。
线性方程在写成 Ax+By=C 时采用标准形式。
大多数人更喜欢将A、B和C作为整数,并且在以标准形式书写线性方程\(A\geq 0\)时,尽管这并不是绝对必要的。
线性方程有无限多的解。 对于每个替换 x 的数字,都有一个对应的 y 值。 这对值是线性方程的解,由有序对 (x, y) 表示。 当我们将这些 x 和 y 的值代入方程时,结果是真实的陈述,因为左边的值等于右边的值。
有序对 (x, y) 是线性方程 Ax+By=C 的解,前提是当有序对的 x 和 y 值被替换为方程时,该方程为真陈述。
确定哪些有序对是方程 x+4y=8 的解。
(a) (0,2)
(b) (2, −4)
(c) (−4,3)
- 回答
-
将每个有序对中的 x 和 y 值替换到方程中,然后确定结果是否为真陈述。
以下哪个有序对是 2x+3y=6 的解?
- (3,0)
- (2,0)
- (6, −2)
- 回答
-
1、3
以下哪个有序对是方程 4x−y=8 的解?
- (0,8)
- (2,0)
- (1, −4)
- 回答
-
2、3
以下哪个有序对是方程 y=5x−1 的解?
(a) (0, −1)
(b) (1,4)
(c) (−2, −7)
- 回答
-
将每个有序对中的 x 和 y 值替换到方程中,然后确定其结果是否为真。
以下哪个有序对是方程 y=4x−3 的解?
- (0,3)
- (1,1)
- (−1, −1)
- 回答
-
2
以下哪个有序对是方程 y=−2x+6 的解?
- (0,6)
- (1,4)
- (−2、−2)
- 回答
-
1、2
完成两个变量中线性方程的解表
在上面的示例中,我们替换了给定有序对的 x 和 y 值,以确定它是否是线性方程的解。 但是,如果没有给出订购的货币对,如何找到它们呢? 这比你想象的要容易——你可以为 xx 选择一个值,然后求解 yy 的方程。 或者,为 yy 选择一个值,然后求解 xx。
首先,我们来看看我们在练习中找到的方程 y = 5x−1 的解\(\PageIndex{13}\)。 我们可以在解决方案表中总结这些信息,如表所示\(\PageIndex{1}\)。
y=5x−1 | ||
x | y | (x, y) |
0 | −1 | (0, −1) |
1 | 4 | (1,4) |
要找到第三个解,我们让 x=2 求解 y。
有序对 (2,9) 是 y=5x−1 的解。 我们会将其添加到表中\(\PageIndex{2}\)。
y=5x−1 | ||
x | y | (x, y) |
0 | −1 | (0, −1) |
1 | 4 | (1,4) |
2 | 9 | (2,9) |
我们可以通过替换 x 的任意值或 y 的任意值,然后求解所得方程以得到另一个有序对即解,从而找到更多方程解。 这个方程有无限多的解。
完成表以找出方程 y=4x−2 的三个解。
y=4x−2 | ||
x | y | (x, y) |
0 | ||
−1 | ||
2 |
- 回答
-
将 x=0、x=−1 和 x=2 替换为 y=4x−2。
-
结果汇总在表中\(\PageIndex{4}\)。
y=4x−2 x y (x, y) 0 −2 (0, −2) −1 −6 (−1、−6) 2 6 (2,6) 桌子\(\PageIndex{4}\)
填写表格以找到该方程的三个解:y=3x−1。
y=3x−1 | ||
x | y | (x, y) |
0 | ||
−1 | ||
2 |
- 回答
-
y=3x−1 x y (x, y) 0 -1 (0, -1) −1 -4 (-1、-4) 2 5 (2、5) 桌子\(\PageIndex{6}\)
完成表格以找到该方程的三个解:y=6x+1。
y=6x+1 | ||
x | y | (x, y) |
-2 |
- 回答
-
y=6x+1 x y (x, y) 0 1 (0,1) 1 7 (1,7) −2 −11 (−2、−11) 桌子\(\PageIndex{8}\)
填写表格\(\PageIndex{9}\),找出方程 5x−4y=20 的三个解。
5x−4y=20 | ||
x | y | (x, y) |
0 | ||
5 |
- 回答
-
将给定值代入方程 5x−4y=20,然后求解另一个变量。 然后,填写表中的值。
-
结果汇总在表中\(\PageIndex{10}\)。
5x−4y=20 x y (x, y) 0 −5 (0, −5) 4 0 (4,0) 8 5 (8,5) 桌子\(\PageIndex{10}\)
填写表格以找到该方程的三个解:2x−5y=20。
2x−5y=20 | ||
x | y | (x, y) |
-5 |
- 回答
-
2x−5y=20 x y (x, y) 0 −4 (0, −4) 10 0 (10,0) −5 −6 (−5、−6) 桌子\(\PageIndex{12}\)
填写表格以找到该方程的三个解:3x−4y=12。
3x−4y=12 | ||
x | y | (x, y) |
-4 |
- 回答
-
3x−4y=12 x y (x, y) 0 −3 (0, −3) 4 0 (4,0) −4 −6 (−4、−6) 桌子\(\PageIndex{14}\)
找到线性方程的解
要找到线性方程的解,你真的可以选择任何你想在方程中替换 x 或 y。但是由于你需要使用这个数字来求解另一个变量,所以选择一个易于使用的数字是个好主意。
当方程为 y 形式时,y 本身位于方程的一侧,通常更容易选择 x 的值然后求解 y。
找到方程 y=−3x+2 的三个解。
- 回答
-
我们可以用任何我们想要的值代替 x 或用任何值替换 y。由于方程是 y 形式,所以用 x 的值替换会更容易。让我们选择 x=0、x=1 和 x=−1。
将该值替换到方程中。 简化。 简化。 写下有序对。 (0, 2) (1, -1) (-1、5) 查看。 y=−3x+2 y=−3x+2 y=−3x+2 \(2 \stackrel{?}{=} -3 \cdot 0 + 2\) \(-1 \stackrel{?}{=} -3 \cdot 1 + 2\) \(5 \stackrel{?}{=} -3 (-1) + 2\) \(2 \stackrel{?}{=} 0 + 2\) \(-1 \stackrel{?}{=} -3 + 2\) \(5 \stackrel{?}{=} -3 + 2\) \(2 = 2\checkmark\) \(-1 = -1\checkmark\) \(5 = 5\checkmark\) - 桌子\(\PageIndex{15}\)
-
因此,(0,2)、(1, −1) 和 (−1,5) 都是 y=−3x+2 的解。 我们在表中显示它们\(\PageIndex{16}\)。
y=−3x+2 x y (x, y) 0 2 (0,2) 1 −1 (1, −1) −1 5 (−1,5) 桌子\(\PageIndex{16}\)
找到这个方程的三个解:y=−2x+3。
- 回答
-
答案会有所不同。
找到这个方程的三个解:y=−4x+1。
- 回答
-
答案会有所不同。
我们已经看到,使用零作为 x 的一个值可以轻松找到 y 的值。 当方程为标准形式时,x 和 y 在方程的同一边,通常更容易的是,当 x=0 时先找到一个解,当 y=0 时找到第二个解,然后再找到第三个解。
找出方程 3x+2y=6 的三个解。
- 回答
-
我们可以用任何我们想要的值代替 x 或用任何值代替 y。由于方程是标准形式,所以我们先选择 x=0,然后选择 y=0,然后再找第三个点。
将该值替换到方程中。 简化。 解决。 写下有序对。 (0, 3) (2, 0) \((1,\frac{3}{2})\) 查看。 3x+2y=6 3x+2y=6 3x+2y=6 \(3\cdot 0 + 2\cdot 3 \stackrel{?}{=} 6\) \(3\cdot 2 + 2\cdot 0 \stackrel{?}{=} 6\) \(3\cdot 1 + 2\cdot \frac{3}{2} \stackrel{?}{=} 6\) \(0 + 6 \stackrel{?}{=} 6\) \(6 + 0 \stackrel{?}{=} 6\) \(3 + 3 \stackrel{?}{=} 6\) \(6 = 6\checkmark\) \(6 = 6\checkmark\) \(6 = 6\checkmark\) 桌子\(\PageIndex{17}\) 所以 (0,3)、(2,0) 和\((1,\frac{3}{2})\)都是方程 3x+2y=6 的解。 我们可以在表中列出这三种解决方案\(\PageIndex{18}\)。
3x+2y=63x+2y=6 x y (x, y) 0 3 (0,3) 2 0 (2,0) 1 \(\frac{3}{2}\) \((1, \frac{3}{2})\) 桌子\(\PageIndex{18}\)
找出方程 2x+3y=6 的三个解。
- 回答
-
答案会有所不同。
找出方程 4x+2y=8 的三个解。
- 回答
-
答案会有所不同。
关键概念
- 象限的符号图案
\(\begin{array}{ll}{\text { Quadrant I }} & {\text { Quadrant II }} & {\text { Quadrant III }} & {\text { Quadrant IV }} \\ {(x, y)} & {(x, y)} & {(x, y)} & {(x, y)} \\ {(+,+)} & {(-,+)} & {(-,-)} & {(+,-)}\end{array}\) - 坐标轴上的点
- 在 x 轴上,y=0。 y 坐标等于 0 的点位于 x 轴上,并具有坐标 (a,0)。
- 在 y 轴上,x=0。 x 坐标等于 0 的点位于 y 轴上,并具有坐标 (0, b)。
- 线性方程的解
- 有序对 (x, y) 是线性方程 Ax+By=C 的解,前提是当有序对的 x 和 y 值被替换为方程时,该方程是正确陈述。
词汇表
- 线性方程
- 线性方程的形式为 Ax+By=C,其中 A 和 B 不都为零,被称为两个变量中的线性方程。
- 已订购一对
- 有序对 (x, y) 给出了矩形坐标系中点的坐标。
- 起源
- 点 (0,0) (0,0) 被称为原点。 它是 x 轴和 y 轴相交的点。
- 象限
- x 轴和 y 轴将平面分成四个区域,称为象限。
- 矩形坐标系
- 代数中使用网格系统来显示两个变量之间的关系;也称为 xy 平面或 “坐标平面”。
- x 坐标
- 有序对中的第一个数字 (x, y)。
- y 坐标
- 有序对中的第二个数字 (x, y)。