Capitolo 19: Equazione della retta passante per due punti

Come definire una retta con solo due informazioni!

Introduzione: Due Punti Definiscono una Retta

Abbiamo esplorato le diverse forme dell'equazione di una retta (implicita ed esplicita) e il significato dei loro coefficienti. Ora, ci concentriamo su un problema fondamentale in geometria analitica: come determinare l'equazione di una retta quando conosciamo le coordinate di due punti distinti per i quali essa passa.

Il principio è semplice: per due punti distinti passa una e una sola retta. Questo significa che, una volta dati due punti, la retta è univocamente determinata, e quindi anche la sua equazione.

Formula per la retta passante per due punti

Dati due punti $A(x_1, y_1)$ e $B(x_2, y_2)$, l'equazione della retta che passa per essi può essere trovata utilizzando la seguente formula:

$$ \frac{y - y_1}{y_2 - y_1} = \frac{x - x_1}{x_2 - x_1} $$

Questa formula è valida a condizione che $x_1 \neq x_2$ e $y_1 \neq y_2$. Se una di queste condizioni non è vera, si ricade nei casi particolari di rette orizzontali o verticali, che vedremo subito dopo.

Come funziona la formula:

Questa formula si basa sull'idea che la pendenza della retta è costante tra qualsiasi coppia di punti su di essa. Possiamo pensare a $(x, y)$ come un punto generico sulla retta.

Il rapporto $\frac{y - y_1}{x - x_1}$ rappresenta la pendenza tra il punto generico $(x, y)$ e il punto $A(x_1, y_1)$.

Il rapporto $\frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$ rappresenta la pendenza tra i due punti dati $A(x_1, y_1)$ e $B(x_2, y_2)$.

Eguagliando queste due espressioni della pendenza, otteniamo la formula sopra. Una volta applicata, è possibile riscriverla in forma esplicita ($y = mx + q$) o implicita ($ax + by + c = 0$).

x y O A(x1,y1) B(x2,y2) P(x,y) x - x1 y - y1 x2 - x1 y2 - y1

Casi Particolari

Se i due punti hanno la stessa ascissa o la stessa ordinata, la formula generale non può essere usata direttamente (perché si avrebbe una divisione per zero). In questi casi, la retta è verticale o orizzontale:

Esempi Guidati

Esempio 1: Retta passante per due punti generici

Trova l'equazione della retta che passa per i punti $A(1, 2)$ e $B(3, 6)$.

Soluzione:

Usiamo la formula $\frac{y - y_1}{y_2 - y_1} = \frac{x - x_1}{x_2 - x_1}$.

Sostituiamo $x_1 = 1, y_1 = 2, x_2 = 3, y_2 = 6$:

$$ \frac{y - 2}{6 - 2} = \frac{x - 1}{3 - 1} $$

$$ \frac{y - 2}{4} = \frac{x - 1}{2} $$

Moltiplichiamo entrambi i membri per il minimo comune multiplo dei denominatori (4):

$$ 4 \cdot \frac{y - 2}{4} = 4 \cdot \frac{x - 1}{2} $$

$$ y - 2 = 2(x - 1) $$

$$ y - 2 = 2x - 2 $$

$$ y = 2x - 2 + 2 $$

$$ y = 2x $$

L'equazione della retta è $y = 2x$ (in forma esplicita).

In forma implicita: $2x - y = 0$.

Esempio 2: Retta con pendenza negativa

Trova l'equazione della retta che passa per i punti $P(-2, 5)$ e $Q(4, -1)$.

Soluzione:

Usiamo la formula $\frac{y - y_1}{y_2 - y_1} = \frac{x - x_1}{x_2 - x_1}$.

Sostituiamo $x_1 = -2, y_1 = 5, x_2 = 4, y_2 = -1$:

$$ \frac{y - 5}{-1 - 5} = \frac{x - (-2)}{4 - (-2)} $$

$$ \frac{y - 5}{-6} = \frac{x + 2}{6} $$

Moltiplichiamo entrambi i membri per 6 (o -6):

$$ 6 \cdot \frac{y - 5}{-6} = 6 \cdot \frac{x + 2}{6} $$

$$ -(y - 5) = x + 2 $$

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

Isoliamo $y$ per la forma esplicita:

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

$$ -y = x - 3 $$

$$ y = -x + 3 $$

L'equazione della retta è $y = -x + 3$.

Esempio 3: Caso di retta orizzontale

Trova l'equazione della retta che passa per $C(1, 4)$ e $D(5, 4)$.

Soluzione:

Notiamo che $y_1 = y_2 = 4$. Questo significa che la retta è orizzontale.

L'equazione è semplicemente $y = 4$.

(Se avessimo provato con la formula, avremmo avuto $y_2 - y_1 = 0$ al denominatore, il che non è definito).

Esempio 4: Caso di retta verticale

Trova l'equazione della retta che passa per $E(-3, 2)$ e $F(-3, -6)$.

Soluzione:

Notiamo che $x_1 = x_2 = -3$. Questo significa che la retta è verticale.

L'equazione è semplicemente $x = -3$.

(Se avessimo provato con la formula, avremmo avuto $x_2 - x_1 = 0$ al denominatore, il che non è definito).

Quesiti a Risposta Multipla

1. Quale dei seguenti è il primo passo per trovare l'equazione di una retta passante per due punti?

2. La retta che passa per $(1, 5)$ e $(1, 8)$ è:

3. L'equazione della retta che passa per $(0, 0)$ e $(4, 8)$ è:

4. Se $y_1 = y_2$ per due punti $A(x_1, y_1)$ e $B(x_2, y_2)$, la retta è:

5. La formula per la retta passante per due punti è applicabile direttamente se:

Esercizi con Calcoli

1. Trova l'equazione della retta che passa per $A(2, 1)$ e $B(4, 5)$.

2. Trova l'equazione della retta che passa per $P(-1, -3)$ e $Q(3, 5)$.

3. Scrivi l'equazione della retta passante per $E(4, 7)$ e $F(4, -2)$.

4. Scrivi l'equazione della retta passante per $G(-3, 1)$ e $H(5, 1)$.

5. Trova l'equazione della retta che passa per l'origine $(0,0)$ e il punto $(6, -3)$.