第三節 兩直線的交點數目

上一節,我們學會了以解聯立二元一次方程來求直線的交點坐標,但我們在初中時已學過,聯立二元一次方程不一定只有一個解。同樣道理,兩條直線也不一定相交於一點。

活動 —— 探究兩直線的交點數目

在附設的模擬模型中,藍色直線是\(\;L_1:~A_1x+B_1y+C_1=0\;\)的圖像,而綠色直線是\(\;L_2:~A_2x+B_2y+C_2=0\;\)的圖像。你可以移動數值滑桿改變\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\;\)的方程,這兩條直線的交點坐標(如有的話)將會自動顯示出來。

  1. 考慮兩條直線

    \begin{cases} L_1:~ x-2y+6=0 \\ L_2:~ 2x+y+7=0 \end{cases}
    這兩條直線的交點數目是
    • 0
    • 1
    • 2
  2. 現在請把\(\;L_2\;\)改變為\(\;L_2:~x-2y-1=0\),即

    \begin{cases} L_1:~ x-2y+6=0 \\ L_2:~ x-2y-1=0 \end{cases}
    這兩條直線的交點數目是
    • 0
    • 1
    • 2
     
    你認為\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\;\)之間有甚麼關係?
    • 它們互相平行
    • 它們互相垂直
     
  3. 移動數值滑桿改變\(\;C_2\;\)的值,而其它係數保持不變。你會發現多數時間交點的數目保持一致,但當\(\;C_2=6\;\)時,兩條直線的交點數目是
    • 0
    • 1
    • 無窮多
     
    你認為這兩條直線有甚麼關係?
    • 它們互相垂直
    • 它們互相重合
     
  4. 現在請輸入以下兩條直線:

    \begin{cases} L_1:~ 2x-4y+5=0 \\ L_2:~ x-2y-1=0 \end{cases}
    這兩條直線的交點數目是
    • 0
    • 1
    • 無窮多
     

    移動數值滑桿改變\(\;C_1\;\)的值,而其它係數保持不變。若要令兩直線會有無窮多個交點,\(C_1\;\)應取甚麼值?

試根據以上的活動,猜猜兩直線何時會沒有交點,而何時會有無窮多個交點。

兩直線的相交
兩直線的交點數目

總結以上活動所得,給定兩條直線\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\),他們的相交情況有以下三種可能:

  1. 若兩直線斜率不同,則它們只有一個交點

\(L_1\;\)和\(\;L_2\;\)有一個交點
  1. 若兩直線斜率相同,但\(\;y\;\)截距(或\(\;x\;\)截距)不同,則它們沒有交點

\(L_1\;\)和\(\;L_2\;\)沒有交點
  1. 若兩直線斜率相同,而且\(\;y\;\)截距(或\(\;x\;\)截距)也相同,則它們有無窮多個交點

\(L_1\;\)和\(\;L_2\;\)有無窮多個交點

注意

  1. 若\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\;\)中只有其中一條是鉛垂線,則它們必定只有一個交點;若\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\;\)均為鉛垂線,則比較它們的\(\;x\;\)軸截距。如果\(\;x\;\)軸截距相同,則它們有無窮多個交點,如果\(\;x\;\)軸截距不同,則它們沒有交點。
  2. 以上結論的逆命題也成立,例如若\(\;L_1\;\)和\(\;L_2\;\)只有一個交點,則它們的斜率不同。

 
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