Лінійна функція: кутовий коефіцієнт і графік
~10 хв · 8 розділів · 9 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + українська література.
Визначай напрям і розташування графіка лінійної функції за формулою y = kx + b. Знаходь кутовий коефіцієнт k і вільний член b за графіком або двома точками, обчислюй точки перетину прямої з осями та з іншою прямою.
Лінійна функція — це функція, яку можна задати формулою y = kx + b, де k* і *b — будь-які дійсні числа. Це найпростіший вид функцій, графіком якого є пряма лінія. Саме тому її й називають лінійною.
Область визначення лінійної функції — усі дійсні числа: D = (−∞; +∞). Це означає, що підставити у формулу можна будь-яке значення x — від мінус до плюс нескінченності.
Як побудувати графік лінійної функції
Оскільки графік — пряма, для його побудови достатньо знати всього дві точки, через які вона проходить. Далі через ці точки проводять пряму лінію. Розгляньмо приклад: y = 2x − 1.
Візьми
x = 0: тодіy = 2·0 − 1 = −1. Перша точка: (0; −1).Візьми
x = 2: тодіy = 2·2 − 1 = 3. Друга точка: (2; 3).Познач ці точки на координатній площині та проведи через них пряму. Готово!
Завжди зручно брати x = 0 — тоді одразу знаходиш точку перетину з віссю Oy. Другу точку обирай так, щоб обчислення були простими, найчастіше x = 1 або x = 2.
Окремі випадки лінійної функції
Коли один із параметрів дорівнює нулю, отримуємо особливі форми:
Умова | Формула | Назва | Особливість графіка |
|---|---|---|---|
b = 0, k ≠ 0 | y = kx | пряма пропорційність | проходить через початок координат (0; 0) |
k = 0 | y = b | стала функція | пряма, паралельна осі Ox |
k = 0 і b = 0 | y = 0 | нуль-функція | збігається з віссю Ox |
Важливо: вертикальна пряма
x = 3НЕ є графіком лінійної функції. Чому? Таке рівняння не можна записати у виглядіy = kx + b, оскільки одному значенню x (x = 3) відповідає безліч значень y, а функція вимагає однозначної відповідності.
Область значень
Область значень лінійної функції залежить від кутового коефіцієнта:
якщо
k ≠ 0, то функція набуває всіх дійсних значень:E = (−∞; +∞)якщо
k = 0(стала функціяy = b), то область значень — усього одне число:E = {b}
Перевірка належності точки графіку
Точка належить графіку лінійної функції тоді й лише тоді, коли її координати задовольняють формулу. Просто підстав x і y у рівняння y = kx + b та перевір, чи виконується рівність.
Приклад. Нехай функція задана формулою y = 3x − 5. Перевіримо дві точки:
A(2; 1):
3·2 − 5 = 6 − 5 = 1— рівність виконується, отже, точка A належить графіку.B(−1; 2):
3·(−1) − 5 = −3 − 5 = −8 ≠ 2— рівність не виконується, отже, точка B не належить графіку.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Два числа в формулі y = kx + b — k і b — несуть ключову інформацію про розташування прямої на координатній площині. Розберімося з кожним окремо.
Число b — перетин з віссю Oy
Число b — це ордината точки, у якій графік перетинає вісь Oy. Іншими словами, пряма y = kx + b завжди проходить через точку (0; b). Щоб переконатися, підстав x = 0: отримаєш y = k·0 + b = b.
Приклад: для y = −3x + 5 число b = 5, тому графік перетинає вісь Oy у точці (0; 5). Для y = 2x − 7 маємо b = −7, точка перетину — (0; −7).
Кутовий коефіцієнт k — нахил прямої
Кутовий коефіцієнт k* показує, на скільки змінюється *y, коли x* збільшується на 1. Його ще називають «кутовим», бо він визначає кут нахилу прямої до додатного напряму осі *Ox.
Якщо відомі дві точки прямої (x₁; y₁) і (x₂; y₂), то кутовий коефіцієнт обчислюють за формулою:
$$k = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$$
Приклад. Пряма проходить через точки (1; 2) і (3; 8). Обчислимо:
$$k = \frac{8 - 2}{3 - 1} = \frac{6}{2} = 3$$
Отже, коли x збільшується на 1, y збільшується на 3.
Як знак k впливає на графік
Знак k | Поведінка функції | Напрям прямої | Приклад |
|---|---|---|---|
k > 0 | зростає | пряма йде вгору зліва направо | y = 2x + 1 |
k < 0 | спадає | пряма йде вниз зліва направо | y = −3x + 4 |
k = 0 | стала | горизонтальна пряма | y = 5 |
Що більший модуль |k|, то крутіше йде пряма. Наприклад, y = 5x крутіша за y = 0,5x.
Знаки k і b за рисунком
Уяви пряму, яка спадає (йде вниз зліва направо) і перетинає вісь Oy нижче від нуля. Це означає, що k < 0 і b < 0. Така пряма проходить через II, III і IV координатні чверті.
Загальна логіка:
b > 0 — пряма перетинає додатну піввісь Oy (вище від нуля, на межі між I і II чвертями).
b < 0 — пряма перетинає від'ємну піввісь Oy (нижче від нуля, на межі між III і IV чвертями).
k > 0 — пряма «піднімається».
k < 0 — пряма «опускається».
Взаємне розташування двох прямих
Нехай маємо дві лінійні функції: y = k₁x + b₁ і y = k₂x + b₂. Їхні графіки можуть розташовуватися трьома способами:
Умова | Взаємне розташування | Приклад |
|---|---|---|
k₁ = k₂, b₁ ≠ b₂ | прямі паралельні | y = 2x + 1 і y = 2x − 4 |
k₁ = k₂, b₁ = b₂ | прямі збігаються (одна й та сама) | y = 3x + 2 і y = 3x + 2 |
k₁ ≠ k₂ | прямі перетинаються в одній точці | y = x + 1 і y = −2x + 4 |
Запам'ятай: паралельні прямі мають однаковий кутовий коефіцієнт k, але різне b. Якщо й k, і b збігаються, то це одна й та сама пряма.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тепер навчимося розв'язувати обернену задачу: маючи графік або дві точки, скласти формулу функції. Також знайдемо точки перетину прямої з осями координат і з іншою прямою.
Формула за графіком
Щоб записати рівняння прямої за її графіком, дій так:
Прочитай на осі Oy число b — це ордината точки перетину прямої з віссю.
Знайди ще одну точку з цілими координатами, через яку проходить пряма.
Обчисли k за формулою
k = (y₂ − b) / x₂(або скористайся формулою за двома точками).Запиши рівняння:
y = kx + b
Приклад. Пряма проходить через точки (0; 3) і (2; −1).
Точка (0; 3) дає
b = 3.Обчислюємо k:
k = (−1 − 3) / (2 − 0) = −4 / 2 = −2Рівняння:
y = −2x + 3
Формула за двома точками (без точки на Oy)
Якщо жодна з відомих точок не лежить на осі Oy, склади й розв'яжи систему рівнянь. Кожна точка дає одне рівняння y = kx + b з невідомими k та b.
Приклад. Пряма проходить через точки (1; 1) і (3; 7). Складаємо систему:
$$\begin{cases} k \cdot 1 + b = 1 \\ k \cdot 3 + b = 7 \end{cases}$$
Спростимо:
$$\begin{cases} k + b = 1 \\ 3k + b = 7 \end{cases}$$
Віднімаємо перше рівняння від другого: 3k + b − (k + b) = 7 − 1, тобто 2k = 6, звідки k = 3. Підставляємо k = 3 у перше рівняння: 3 + b = 1, отже b = −2.
Точки перетину з осями координат
З віссю Oy: підстав
x = 0— отримаєш точку(0; b)З віссю Ox: підстав
y = 0. Тодіkx + b = 0, звідкиx = −b/k(за умовиk ≠ 0). Точка:(−b/k; 0)
Приклад. Для функції y = −4x + 6:
Перетин з Oy: (0; 6).
Перетин з Ox:
−4x + 6 = 0 → x = 6/4 = 1,5. Точка: (1,5; 0).
Перетин двох прямих
Щоб знайти точку перетину графіків двох лінійних функцій, прирівняй їхні праві частини (оскільки в точці перетину y однакове).
Приклад. Знайти точку перетину y = 3x − 2 і y = −x + 6
$$3x - 2 = -x + 6$$
$$3x + x = 6 + 2$$
$$4x = 8$$
$$x = 2$$
Підстав x = 2 в будь-яке рівняння: y = 3·2 − 2 = 4. Точка перетину: (2; 4).
Пам'ятай: паралельні прямі не перетинаються — спільних точок у них немає. Якщо в процесі розв'язування отримаєш суперечливу рівність (наприклад 0 = 5), це означає, що прямі паралельні.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розгляньмо чотири типові завдання НМТ на тему лінійної функції. Кожне розв'яжемо крок за кроком.
Приклад 1. Формула прямої за двома точками
Умова. Пряма проходить через точки (0; 3) і (2; −1). Яка формула задає цю функцію?
Покроковий розв'язок:
Точка (0; 3) лежить на осі Oy, тому b = 3.
Обчислюємо k: k = (−1 − 3) / (2 − 0) = −4 / 2 = −2.
Отже, y = −2x + 3.
Відповідь: y = −2x + 3.
Чому інші варіанти неправильні:
y = 2x + 3 — переплутано знак k (пряма спадає, тому k < 0).
y = −2x − 3 — неправильно взято b (b = 3, а не −3).
y = −0,5x + 3 — обчислено k як Δx/Δy замість Δy/Δx.
y = 3x − 2 — переплутано k і b.
Приклад 2. Логічні пари: функція ↔ властивість
Умова. Установіть відповідність між функціями (1–3) та властивостями їхніх графіків (А–Д).
Функції: 1) y = 2x − 3; 2) y = −x + 4; 3) y = 5. Властивості: А) паралельний осі Ox; Б) перетинає вісь Oy у точці (0; 4); В) проходить через точку (1; −1); Г) проходить через початок координат; Д) має кутовий коефіцієнт 4.
Розв'язок:
1) y = 2x − 3. Перевіримо точку (1; −1): 2·1 − 3 = −1. Отже, графік проходить через точку (1; −1). Це властивість В.
2) y = −x + 4. Перетин з Oy: x = 0 → y = 4, точка (0; 4). Це властивість Б.
3) y = 5 — стала функція, її графік паралельний осі Ox. Це властивість А.
Відповідь: 1–В, 2–Б, 3–А.
Властивість Г (проходить через початок координат) не підходить жодній функції, властивість Д (k = 4) також зайва — це дистрактори.
Приклад 3. Точка перетину двох прямих
Умова. Знайди координати точки перетину графіків y = 3x − 2 і y = −x + 6.
Покроковий розв'язок:
Прирівнюємо праві частини: 3x − 2 = −x + 6.
3x + x = 6 + 2 → 4x = 8 → x = 2.
y = 3·2 − 2 = 4. Точка перетину: (2; 4).
Відповідь: (2; 4).
Аналіз дистракторів:
(4; 2) — переплутано порядок координат (x і y).
(1; 1) — точка лежить лише на першій прямій, але не на другій.
(2; −4) — y обчислено з неправильним знаком.
(−2; −8) — помилка в розв'язуванні рівняння.
Приклад 4. Знаки k і b за ескізом
Умова. На рисунку зображено пряму, яка спадає (йде вниз зліва направо) і перетинає вісь Oy вище від нуля. Визнач знаки k і b.
Розв'язок: пряма спадає → k < 0. Перетинає Oy вище від нуля → b > 0.
Відповідь: k < 0, b > 0.
Чому інші варіанти неправильні:
k > 0, b > 0 — пряма зростала б, а вона спадає.
k < 0, b < 0 — b < 0 означає перетин Oy нижче від нуля.
k > 0, b < 0 — і знак k, і знак b неправильні.
k = 0, b > 0 — пряма була б горизонтальною, а вона спадає.
Підказка: якщо важко уявити, намалюй схематично — пряма, що йде з верхнього лівого кута в нижній правий, завжди має k < 0.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Навіть добре знаючи теорію, на НМТ легко припуститися помилки через неуважність. Ось типові пастки.
Вважати b точкою перетину з віссю Ox.
Пам'ятай: b — це ордината точки перетину з Oy, тобто точки (0; b). Перетин з Ox знаходять через рівняння kx + b = 0.
Обчислювати k як Δx/Δy або віднімати координати точок у різному порядку.
Формула k = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁). Порядок має бути однаковим для x і y: якщо від y₂ віднімаєш y₁, то від x₂ віднімай x₁.
Для перетину з віссю Ox підставляти x = 0.
Навпаки: щоб знайти перетин з Ox, поклади y = 0 і розв'яжи рівняння.
Вважати паралельними прямі з однаковим b, а не з однаковим k.
Паралельність визначає k: однаковий k — паралельні, різний k — перетинаються.
Записувати точку перетину як (y; x).
Увага: спочатку записують x, потім y — (x; y). Переплутавши порядок, отримаєш іншу точку.
Визначати знак k за крутизною, а не за напрямом прямої.
Крутизна визначає модуль |k|, а знак k — напрям: вгору (k > 0) чи вниз (k < 0) зліва направо.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Лінійна функція належить до розділу «Функції» програми НМТ; серед вимог програми — «будувати графіки лінійних … функцій» та «установлювати властивості числових функцій, заданих формулою або графіком».
У тесті НМТ завдання на лінійну функцію можуть з'явитися в таких формах:
Завдання 1–15 (вибір однієї з п'яти відповідей, 0 або 1 бал). Типові сюжети: визначити формулу прямої за графіком, знайти точку перетину двох прямих, визначити знаки k і b за ескізом.
Логічні пари № 16 (1–3 ліворуч → А–Д праворуч, по 1 балу за кожну правильну пару). Тут можуть попросити зіставити функцію з її графіком або властивістю.
Важливо: рівняння прямої y = kx + b у довідкових матеріалах НМТ відсутнє. Ти мусиш знати напам'ять, що означають k і b та як їх визначати.
Стратегія для виконання:
Якщо дано графік і треба знайти формулу, підстав дві точки графіка з цілими координатами в кожен варіант відповіді. Ті варіанти, для яких рівність не виконується, відпадають одразу.
Для визначення знаків k і b за ескізом спочатку подивись, де пряма перетинає вісь Oy (це b), а потім — чи зростає вона чи спадає (це знак k).
Завдання «формула прямої за графіком» вважається простим — воно може бути одним із тих, що дають порогові 5 балів з 32.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тут зібрано відповіді на запитання, які найчастіше виникають під час вивчення лінійної функції.
Як за графіком швидко знайти k?
Візьми дві точки на прямій з цілими координатами. Порахуй, на скільки клітинок змінилося y (вгору чи вниз), поділи на зміну x (вправо). Якщо пряма опускається — k від'ємний. Наприклад, пряма через (0; 1) і (3; 7): y зріс на 6, x — на 3, отже k = 6/3 = 2.
Чи є пряма x = 3 графіком лінійної функції?
Ні. Рівняння x = 3 не можна записати у вигляді y = kx + b, бо одному x відповідає безліч y. Це не функція, а вертикальна пряма. Вона є графіком рівняння, але не графіком функції.
Чому паралельні прямі мають однакові k?
Кутовий коефіцієнт k визначає нахил прямої. Якщо k однаковий, то прямі нахилені під однаковим кутом — вони паралельні. Якщо й b збігаються, то прямі збігаються повністю (це одна й та сама пряма).
Як перевірити, що точка лежить на прямій?
Підстав її координати у формулу y = kx + b. Якщо отримаєш правильну числову рівність — точка належить графіку. Інакше — ні.
Що означає від'ємне b?
Від'ємне b означає, що пряма перетинає вісь Oy нижче від нуля (у від'ємній частині осі y). Наприклад, y = 2x − 5 перетинає Oy у точці (0; −5).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Основні формули й факти, які потрібно пам'ятати:
Лінійна функція: y = kx + b. b — ордината точки перетину з віссю Oy, тобто графік проходить через точку (0; b); k — зміна y при збільшенні x на 1.
k > 0 — функція зростає (пряма йде вгору), k < 0 — спадає (пряма йде вниз), k = 0 — стала функція.
Паралельні прямі мають однакові k і різні b. Прямі з однаковими k і b збігаються.
Перетин з віссю Ox: прирівняти y = 0 → kx + b = 0 → x = −b/k (якщо k ≠ 0).
Перетин двох прямих: прирівняти праві частини й знайти x, потім підставити в будь-яке рівняння.
Щоб перевірити формулу прямої за графіком, підстав у неї координати двох точок — обидві мають задовольняти рівняння.
Для обчислення k за двома точками: k = (y₂ − y₁) / (x₂ − x₁).
b = 0, k ≠ 0 → пряма пропорційність (проходить через початок координат).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Лінійна функція проходить через точки A(−2; 5) і B(4; −7). Яка формула задає цю функцію?
2. Знайди координати точки перетину графіків функцій y = 2x + 5 і y = −3x.
3. Графік лінійної функції спадає та перетинає вісь Oy у точці з додатною ординатою. Які знаки мають коефіцієнти k і b?
4. Лінійну функцію задано формулою y = −2x + 6. У якій точці її графік перетинає вісь Ox?
5. Лінійну функцію задано формулою y = 3x + 1. Яка з указаних точок належить її графіку?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 9 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест