2.两条直线的斜率都存在时,两直线的平行与垂直.
设直线l1和l2的斜率分别为k1和k2.我们知道,两条直线的平行或垂直是由两条直线的方向决定的,而两条直线的方向又是由直线的倾斜角或斜率决定的,所以我们下面要研究的问题是:两条互相平行或垂直的直线,它们的斜率有什么关系?
首先研究两条直线互相平行(不重合)的情形.如果l1∥l2(图),那么它们的倾斜角相等;a1 = a2.(借助计算机,让学生通过度量,感知a1,a2的关系)
∴tga1 = tga2.
即k1 = k2.
反过来,如果两条直线的斜率相等:即k1 = k2,那么tga1 = tga2.
由于0°≤a1<180°,0°≤a<180°,
∴a1 = a2
又∵两条直线不重合,
∴l1∥l2.
结论:两条直线都有斜率而且不重合,如果它们平行,那么它们的斜率相等;反之,如果它们的斜率相等,那么它们平行,即l1∥l2k1 = k2.
注意:上面的等价是在两条直线不重合且斜率存在的前提下才成立的,缺少这个前提,结论并不成立.即如果k1 = k2那么一定有l1∥l2;反之则不一定. 下面我们研究两条直线垂直的情形.
如果l1⊥l2,这时,否则两直线平行.
设(图)甲图的特征是l1与l2的交点在x轴上方;乙图的特征是l1与l2的交点在x轴下方;丙图的特征是l1与l2的交点在x轴上,无论哪种情况下都有
.
因为l1、l2的斜率分别是k1、k2,即,所以.
∴.
即或k1k2 = -1,
反过来,如果即k1·k2 = -1不失一般性,设k1<0.
k2>0,
那么.
可以推出a1 = 90°+.
l1⊥l2.
结论:两条直线都有斜率,如果它们互相垂直,那么它们的斜率互为负倒数;反之,如果它们的斜率互为负倒数,那么它们互相垂直,即
注意:结论成立的条件,即如果k1·k2 = -1,那么一定有l1⊥l2;反之则不一定.