00:00
00:00
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Ett uttryck för Räta linjens ekvation

En förstagradsfunktion kallas även för en linjär funktion och dess graf är en rak linje, en så kallad rät linje.

Räta linjens ekvation - begrepp

För en linjär funktion gäller att alla punkter som tillhör funktionen återfinns längs en rät/rak linje. I stort sätt alla räta linjer kan beskrivas med ett matematiskt samband, en formel, som kallas för den räta linjens ekvation. Det är detta samband vi ska presentera mer ingående i denna lektion.

Räta linjens ekvation i k-form

En rät linje kan beskrivas matematiskt med likheten y = kx + m där bokstäverna i formeln betyder följande.

  • k är en konstant som motsvarar linjens lutning. Konstanten k kallas även riktningskoefficienten.
  • m är en konstant som motsvarar y-värdet där linjen skär y-axeln.
  • x och y variablerna i funktionen som ger alla punkter (x,y) på grafen.

De två saker som styr hur en rät linje ser ut i ett koordinatsystem är alltså lutningen kkk och m m -värdet.

Undersök k och m själv

Grön linje
y = kx + m = 1·x+2

k = 1
m = 2

Röd linje
y = kx + m = 1·x+2

k = 1
m = 2

m-värdet

Värdet på mmm kan vi läsa av i skärningspunkten mellan yyy -axeln och grafen allternativ beräkna dess värde med hjälp av en punkt och linjens lutning.

Konstanten m m i den räta linjens ekvation motsvarar y y -värdet där linjen skär y y -axeln.
Räta linjens m-värde
I denna punkt är alltid x=0x=0x=0.

Exempel 1

Ange linjens mmm -värde genom att läsa av grafen.

Linjär funktion

Lösning

Vi ser att grafen skär yyy -axeln i punkten (0, 3)\left(0,\text{ }3\right)(0, 3).  yyy  -koordinaten ger oss m=3m=3m=3 för grafen.

Linjens lutning k

Man delar in linjers lutning i fyra olika grupper. Positiv, negativ, noll och saknad lutning.

En linjes lutning kan avläsas ur grafen genom att se hur många steg i yyy -led vi måste förflytta oss uppåt eller nedåt, om vi tar ett steg åt högerxxx -led. Förflyttar vi oss uppåt är lutningen positiv och nedåt är lutningen negativ. Förflyttas vi inget i höjdled är lutningen noll.

Positiv lutning –   yyy-värdet ökar när xxx-värde ökar. I räta linjens ekvation är k>0k>0k>0.

Negativ lutning –   yyy-värdet minskar när xxx-värde ökar. I räta linjens ekvation är k<0k<0k<0.

Lutning lika med noll –   yyy-värdet blir oförändrat när xxx-värde ökar. I räta linjens ekvation är k=0k=0k=0 .

Saknar lutning –  grafen motsvarar en lodrät linje och är ingen funktion.

Linjens lutning kan också beräknas med hjälp av koordinaterna från två punkter. Vi går igenom formeln för att räkna ut kk nedan.

Uppförsbacke eller nedförsbacke?

För vissa kan det hjälpa att tänka linjens lutning som lutningen på en backe.

Tänk att du ställer dig på grafen med näsan i samma riktning som xxx -axeln pekar. Om du då har en nedförsbacke när vi går åt det håll näsan pekar, då har linjen en negativ lutning och k<0k<0k<0.

Om vi istället har en uppförsbacke när vi går åt det håll näsan pekar, då har linjen en positiv lutning och k>0k>0k>0 .

Viktigt när du undersöker om det är en uppförs- eller nedförsbacke är att du måste tänka på att du rör dig åt höger i koordinatsystemet, det vill säga i positivt xxx-led. Alltid.

Undersök räta linjens ekvation

Undantaget bland räta linjer

I stort sätt alla räta linjer kan som sagt beskrivas med den räta linjens ekvation. Men det finns ett undan tag. Nämligen i det fall du har en lodrät linje. Man säger att lodrät linje saknar en lutning, vilket leder till att man inte kan beskriva den med den räta linjens ekvation.

Definitionen för en funktion är att för varje invärde associeras endast ett utvärde. Det innebär att för varje xxx-värde har funktionen endast ett tillhörande värde på yyy.

För en lodrät linjen gäller inte detta då den har oändligt många yyy -värden för samma xxx -värde. Därför är inte en lodrät linje en funktion och kan där med inte heller beskrivas med räta linjens ekvation.

I stället beskrivs en lodrät linje på formen  x=ax=ax=a

Formeln för k-värdet – så beräknar du linjens lutning

Linjens lutningen, den så kallade riktningskoefficienten, förkortas oftast med bokstaven k k . Denna kan bestämmas både grafiskt och algebraiskt. Den motsvarar kvoten mellan förändringen i yyy– och xxx -led mellan två punkter på linjen.

Formeln för k

k=k=k= yx\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}yx        där y\bigtriangleup yy motsvarar förändringen i yyy-led och x\bigtriangleup xx motsvarar förändringen i  xxx -led.

Symbolen  \bigtriangleup utläses ”delta”. Man beräknar  y\bigtriangleup yy och  x\bigtriangleup xx med hjälp av två valfria punkter på linjen. För att skilja på punkterna ger man koordinaterna ett index, en liten nersänkt numrering, så här (x1,y1) (x_1, y_1) och (x2,y2) (x_2, y_2) .
Räta linjens lutning
Man kan bestämma linjens lutning grafiskt och algebraiskt. Vi börjar med att titta på den grafiska lösningen.

Så bestämmer du k grafiskt

Genom att läsa av förändringen i grafen, kan vi få fram värden som gör det möjligt att beräkna linjens lutningen.


Delta y och delta x
k=k=k= yx\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}yx        där y\bigtriangleup yy motsvarar förändringen i yyy-led och x\bigtriangleup xx motsvarar förändringen i  xxx -led.

Om  yyy -värdet mellan de två punkterna har förändrats uppåt, motsvarar förändringen det positiva värde som motsvara antal steg du förflyttar dig mellan punkterna.
Om  yyy -värdet mellan de två punkterna har förändrats nedåt, motsvarar förändringen det negativa värde som motsvara antal steg du förflyttar dig mellan punkterna.

Om  xxx-värdet mellan de två punkterna har förändrats åt höger, motsvarar förändringen det positiva värde som motsvara antal steg du förflyttar dig mellan punkterna.
Om  xxx -värdet mellan de två punkterna har förändrats åt vänster, motsvarar förändringen det negativa värde som motsvara antal steg du förflyttar dig mellan punkterna.

Exempel 2

Bestäm, med hjälp av att läsa av i grafen, det värde som mellan punkterna motsvarar

a)  y\bigtriangleup yy            b)  x\bigtriangleup xx          c)  kkk

Två punkter på en rät linje

Lösning

a) Koordinatsystemet har graderingen 111 på båda axlarna. Vi läser av yyy -värdet på de två markerade punkterna.

Förändring i y led

Den nedre punkten har  yyy -värdet 111  och den övre  y=7y=7y=7. För att förflytta oss från den neder till den övre punkten går vi sex steg uppåt i yyy  -led. Det ger oss att  y=6\bigtriangleup y=6y=6

b) Vi läser av xxx -värdet på de två markerade punkterna.

Förändring i x-led

Den nedre punkten har xxx-värdet 000 och den övre  x=2x=2x=2. För att förflytta oss från den neder till den övre punkten går vi två steg åt höger i xxx -led. Det ger oss att  x=2\bigtriangleup x=2x=2.

c)  Vi beräknar lutningen  kkk  med formeln k=k=k= yx\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}yx 

Linjens lutning k

k=k=k= yx=62=\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}=\frac{6}{2}=yx =62 =333

Linjens lutning är därför k=3k=3k=3.

Observera att linjen lutning är konstant och vi kommer få samma kkk -värde oavsett vilka två punkter på linjen vi väljer.

Så bestämmer du k algebraiskt

Med hjälp av två punkter på linjen kan vi algebraiskt beräkna linjens lutning. Vilka spelar som sagt ingen roll, då linjens lutning är densamma för alla punkter på linjen.

Vi beräknar förändringen i yyy -led med hjälp av de två punkternas yyy -värden,  y=y2y1.\bigtriangleup y=y_2-y_1.y=y2y1. På liknade sätt beräknar vi delta xxx med x=x2x1.\bigtriangleup x=x_2-x_1.x=x2x1.

För att sedan beräkna linjens lutning beräknar vi kkk -värdet, som ges av kvoten

k=k=k=   Fo¨ra¨ndringen i y-ledFo¨ra¨ndringen i x−led=yx=y2y1x2x1\frac{\text{Förändringen i y-led}}{\text{Förändringen i x−led}}=\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}Förändringen i y-ledFörändringen i x−led =yx =y2y1x2x1 

Vilken punkt på linjen du kallar punkt ett och två spelar ingen roll. Det enda du måste vara noggrann med är att de koordinater som tillhör samma punkt måste placeras ovanför varandra i kvoten  kkk =yx=y2y1x2x1=\frac{\bigtriangleup y}{\bigtriangleup x}=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}=yx =y2y1x2x1 

Definition av räta linjens k-värdet

Exempel 3

Ange lutningen till den linjära funktion som går genom punkterna (2,4) (2, 4) och (3,8). (3, 8 ).

 Lösning

Vi bestämmer lutningen med formeln  k=k=k=  y2y1x2x1\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}y2y1x2x1  genom att sätt in punkterna (2,4) (2, 4) och  (3,8) (3, 8 ) . Vi ger punkten (2,4) (2, 4) index  111 och punkten (3,8) (3, 8 ) index 222.

k= k = y2y1x2x1=8432=41=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}=\frac{8-4}{3-2}=\frac{4}{1}=y2y1x2x1 =8432 =41 = 444

Linjens lutning är därför k=4k=4k=4.

Som du ser är punkten (2,4) (2, 4) :s koordinater ovan för varandra i kvoten. Samma gäller för koordinaterna i punkten  (3,8) (3, 8 ) .

Vi vill till sist kontrollera att det verkligen stämmer att det inte spelar någon roll vilken av punkterna vi indexerar som ett och två, för att får samma värde på riktningskoefficienten. Kontrollen görs genom att beräkna exemplet ovan med ombytt plats på punkterna.

k= k = y1y2x1x2=4823=41=\frac{y_1-y_2}{x_1-x_2}=\frac{4-8}{2-3}=\frac{-4}{-1}=y1y2x1x2 =4823 =41 = 444

Så bestämmer du räta linjens ekvation

Räta linjens ekvation

I nedanstående exempel tar vi fram räta linjens ekvation genom att läsa av kkk– och  mmm-värde utifrån grafen.

Exempel 4

Nedan hittar du exempel på fyra räta linjer med olika lutning och  mmm -värde. Ange kkk och mmm samt linjernas ekvation för samtliga linjer.

Räta linjens ekvation - fyra linjer

Lösning

Grön linje– Har en positiv lutning. För varje steg vi tar i xx-led kommer vi 2,52,5 steg uppåt i yy-led, dvs k=2,5k=2,5. Skär yy-axeln där y=1y=1.
Har ekvationen y=2,5x+1 y=2,5x+1 .

Röd linje- Har en negativ lutning. För varje steg vi tar i xx-led kommer vi ett steg nedåt i yy-led, dvs k=1k=-1. Skär yy-axeln där y=5y=5.
Har ekvationen y=x+5 y=-x+5 .

Blå linje –Har en positiv lutning. För varje steg vi tar i xx-led kommer vi ett steg uppåt i yy-led, dvs k=1k=1. Skär yy-axeln där y=0y=0.
Har ekvationen y=x y=x .

Gul linje – Har lutningen noll, dvs k=0k=0. Skär yy-axeln där y=2y=2.
Har ekvationen y=2 y=2 .

Nu bestämmer vi den räta linjen ekvation med hjälp av två punkter.

Exempel 5

Ange en ekvation i kkk -form som motsvarar den linjära funktion som går genom punkterna (2,4) (2, 4) och (3,8) (3, 8 ) .

 Lösning

Vi bestämmer lutningen med formeln  k=k=k=  y2y1x2x1\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}y2y1x2x1  genom att sätt in punkterna (2,4) (2, 4) och  (3,8) (3, 8 ) .

k= k = 8432=41=4\frac{8-4}{3-2}=\frac{4}{1}=48432 =41 =4

Linjens lutning är därför k=4k=4k=4.

Genom att sätta in xxx och yyy-värdet från en av punkterna, samt lutningen k=4k=4 i räta linjens ekvation y=kx+my=kx+m kan vi beräkna linjens  mmm -värde.

Vi sätter in x=2x=2, y=4y=4 och k=4 k=4 och får

 4=42+m  4=4·2+m
 4=8+m  4=8+m              Subtrahera båda leden med 88
m=4 m=-4

Vi får att den linjära funktion som går genom punkterna (2,4) (2, 4) och (3,8) (3, 8 ) är linjen y=4x4 y=4x-4 .

Att ta reda på om punkter ligger på en rät linje

Om du ska avgöra om punkter ligger på en rät linje eller inte så behöver du känna till punkternas koordinater. Dvs du behöver känna till punktens x-värde och dess y-värde. För att sedan avgöra om punkten ligger på linjen så sätts koordinaterna in i räta linjens ekvation. Om då vänsterledet är lika med högerledet så gäller att punkterna ligger på linjen.

Exempel 6

Avgör om om punkterna (3,4) (3,4) och (2,2)(-2,-2) ligger på linjen y=2x+2 y=2x+2.

Lösning

För att ta reda på om punkterna ligger på linjen så sätter vi in koordinaterna i linjens ekvation och ser om vänsterledet är lika med högerledet.

Kontrollerar med insättning punkten (3,4) (3,4)
4=23+24=2·3+2  Stämmer inte23+2=8 2·3+2=8
Punkten ligger inte på linjen.

Kontrollerar med insättning punkten(2,2) (-2,-2)
2=2(2)+2-2=2·(-2)+2  Stämmer2(2)+2=2 2·(-2)+2=-2
Punkten ligger på linjen.

Skriva om uttryck till räta linjens ekvation

Ibland behöver vi skriva om formeln för en linjär funktion för att till exempel kunna rita ut den med en grafritande räknare. Vi behöver då få yyy ensamt på ena sidan likhetstecknet för att se vilken formeln som funktionen har. Nedan visas ett sådant exempel där vi använder samma metod som används vid ekvationslösning för att ”lösa ut” yyy.

Exempel 7

Skriv 5y+10x=255y+10x=255y+10x=25 på räta linjens ekvation.

Lösning

 5y+10x=255y+10x=255y+10x=25            Dividera båda leden med 555.

 y+2x=5y+2x=5y+2x=5                  Subtrahera båda leden med 2x2x2x

y=2x+5y=-2x+5y=2x+5

Vi har nu skrivit formeln på räta linjens ekvation och vet att linjen har lutningen k=2k=-2k=2 och skär  yyy -axeln vid värdet y=5y=5y=5.

Räta linjer skrivna på allmän form och att omvandla till k-form

Räta linjens ekvation

Det sätt som vi har beskrivit linjer på här ovan kallas för kkk -form, där räta linjens ekvation är y=kx+my=kx+my=kx+m. Detta är det vanligaste sättet på högstadiet och gymnasiet att beskriva räta linjer på.

Linjär funktion på Allmän form

Det finns dock fler sätt än kkk -form att beskriva linjer på. Ett av dessa sätt kallas för allmän form där man beskriver linjen med hjälp av en annan ordning på termerna. För funktioner skrivna i allmän form gäller att lika högerledet är lika med noll.

Linjär funktion på Allmän form

ax+by+c=0ax+by+c=0ax+by+c=0

där  a, b och ca,\text{ }b\text{ och }ca, b och c  är konstanter och  b0b\ne0b0 .

Nedan visas ett exempel där vi har en linje skriven på k-form och där vi omvandlar denna till allmän form.

Exempel 8

Skriv  y=3x10y=3x-10y=3x10 på allmän form.

Lösning

Vår mål är att skriva om ekvationen så att HL är lika med noll. För att göra det så subtraherar och adderar vi båda leden med termerna i HL.

y=3x10y=3x-10y=3x10              Subtrahera med 3x3x3x

3x+y=10-3x+y=-103x+y=10          Addera med 101010

3x+y+10=0-3x+y+10=03x+y+10=0

Linjens ekvation är nu skriven på allmän form.