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05

坐標幾何

Coordinate Geometry
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CHAPTER 5

坐標幾何

Coordinate Geometry

🎯 學習目標

5.1
基本公式
坐標幾何四大公式
名稱公式
距離公式$d = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}$
中點公式$M = \left(\dfrac{x_1+x_2}{2}, \dfrac{y_1+y_2}{2}\right)$
斜率公式$m = \dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$
分點公式$P = \left(\dfrac{mx_2+nx_1}{m+n}, \dfrac{my_2+ny_1}{m+n}\right)$

🧠 斜率記憶提示

🧠 斜率記憶提示

t">「y 減 y,x 減 x」
(分子是 y 坐標差,分母是 x 坐標差)

距離公式圖解

x y (x₁,y₁) (x₂,y₂) x₂-x₁ y₂-y₁ d

斜率圖解

m > 0 m < 0 m = 0

距離公式圖解

x y (x₁,y₁) (x₂,y₂) x₂-x₁ y₂-y₁ d

斜率圖解

m > 0 m < 0 m = 0

⚡ DSE 常考:斜率與角度

斜率 $m = \tan\theta$($\theta$ 是直線與 x 軸正向的夾角)

• 斜率為正 → 線向右上升

• 斜率為負 → 線向右下降

• 斜率為 0 → 水平線

• 斜率不存在 → 垂直線

5.2
直線方程
直線方程三種形式
形式公式特點
斜截式$y = mx + c$斜率 = $m$,y-截距 = $c$
點斜式$y - y_1 = m(x - x_1)$過點 $(x_1, y_1)$,斜率 = $m$
一般式$ax + by + c = 0$斜率 = $-\dfrac{a}{b}$

⚡ 平行與垂直條件

關係斜率條件
平行$m_1 = m_2$
垂直$m_1 \times m_2 = -1$
例題 1

求過點 $(2, 3)$ 且與直線 $2x - y + 1 = 0$ 平行的直線方程。

📝 解答

Step 1:求原直線斜率

$2x - y + 1 = 0$ → $y = 2x + 1$ → 斜率 $m = 2$

Step 2:用點斜式

$y - 3 = 2(x - 2)$

$y = 2x - 1$

或一般式:$2x - y - 1 = 0$

x y A(1,2) B(5,8) M(3,5)

題目:A(1, 2) 和 B(5, 8) 是直線上的兩點。求 AB 的中點及長度。

📝 解答

中點 $= \left(\dfrac{1+5}{2}, \dfrac{2+8}{2}\right) = \mathbf{(3, 5)}$

長度 $= \sqrt{(5-1)^2 + (8-2)^2} = \sqrt{16 + 36} = \mathbf{2\sqrt{13}}$

5.3
點到直線距離
點 $(x_0, y_0)$ 到直線 $ax + by + c = 0$ 的距離
$d = \dfrac{|ax_0 + by_0 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}$
x y (2,-3) r=5

題目:圓 $x^2 + y^2 - 4x + 6y - 12 = 0$ 的圓心和半徑是?

📝 秒殺

圓心 $= \left(-\dfrac{-4}{2}, -\dfrac{6}{2}\right) = \mathbf{(2, -3)}$

$r = \sqrt{2^2 + 3^2 + 12} = \sqrt{25} = \mathbf{5}$

5.4
圓方程
3x+4y=10 (3,4) d=?

題目:點 $(3, 4)$ 到直線 $3x + 4y - 10 = 0$ 的距離是?

A. 1   B. 3   C. 5   D. 15

📝 秒殺公式

$d = \dfrac{|3(3) + 4(4) - 10|}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \dfrac{|15|}{5} = \mathbf{3}$

答案:B

r$ 一般式$x^2 + y^2 + Dx + Ey + F = 0$圓心 $(-\frac{D}{2}, -\frac{E}{2})$

⚡ 由一般式求圓心和半徑

圓心:$\left(-\dfrac{D}{2}, -\dfrac{E}{2}\right)$

半徑:$r = \sqrt{\dfrac{D^2}{4} + \dfrac{E^2}{4} - F}$

📋 DSE 歷屆真題

DSE 2022 Q8

A(1, 2) 和 B(5, 8) 是直線上的兩點。求 AB 的中點及長度。

📝 解答

中點 $= \left(\dfrac{1+5}{2}, \dfrac{2+8}{2}\right) = (3, 5)$

長度 $= \sqrt{(5-1)^2 + (8-2)^2} = \sqrt{16 + 36} = \sqrt{52} = 2\sqrt{13}$

DSE 2021 Q19 alert('請使用瀏覽器嘅「列印」功能,然後選擇「儲存為 PDF」\n\nPlease use browser Print function and select "Save as PDF"'); window.print();

$r = \sqrt{4 + 9 + 12} = \sqrt{25} = 5$

點 $(3, 4)$ 到直線 $3x + 4y - 10 = 0$ 的距離是?

A. 1   B. 3   C. 5   D. 15

📝 秒殺

$d = \dfrac{|3(3) + 4(4) - 10|}{\sqrt{9 + 16}} = \dfrac{|9 + 16 - 10|}{5} = \dfrac{15}{5} = 3$

答案:B

📝 練習題

1. 求 A(1, 3) 和 B(7, 11) 之間的距離。
2. 求過點 (3, -1) 且斜率為 2 的直線方程。
3. 求與 $y = 3x + 2$ 垂直且過原點的直線方程。
4. 圓 $x^2 + y^2 + 2x - 8y - 8 = 0$ 的圓心和半徑。
5. 點 $(1, 2)$ 到直線 $x + y - 5 = 0$ 的距離。

📋 答案

1. 10   2. $y = 2x - 7$   3. $y = -\frac{1}{3}x$   4. 圓心 $(-1, 4)$,$r = 5$   5. $\sqrt{2}$

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第五章:坐標幾何 | Chapter 5: Coordinate Geometry

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點 $(3, 4)$ 到直線 $3x + 4y - 10 = 0$ 的距離是?

A. 1   B. 3   C. 5   D. 15

📝 秒殺

$d = \dfrac{|3(3) + 4(4) - 10|}{\sqrt{9 + 16}} = \dfrac{|9 + 16 - 10|}{5} = \dfrac{15}{5} = 3$

答案:B

📝 練習題

1. 求 A(1, 3) 和 B(7, 11) 之間的距離。
2. 求過點 (3, -1) 且斜率為 2 的直線方程。
3. 求與 $y = 3x + 2$ 垂直且過原點的直線方程。
4. 圓 $x^2 + y^2 + 2x - 8y - 8 = 0$ 的圓心和半徑。
5. 點 $(1, 2)$ 到直線 $x + y - 5 = 0$ 的距離。

📋 答案

1. 10   2. $y = 2x - 7$   3. $y = -\frac{1}{3}x$   4. 圓心 $(-1, 4)$,$r = 5$   5. $\sqrt{2}$

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第五章:坐標幾何 | Chapter 5: Coordinate Geometry

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