這個計算器的功能
這個工具只需要兩條直線的斜率,就能算出它們相交時所形成的夾角。輸入直線 1 的斜率(m₁)與直線 2 的斜率(m₂),即可同時得到兩線之間的銳角夾角,並以角度與弧度兩種形式呈現。它適用於任何實數斜率,並會自動判別兩線是否互相垂直。
使用方法
1. 先求出每條直線的斜率。若直線寫成 \(y = mx + b\) 的形式,斜率就是 \(m\);若已知兩個點,斜率 \(= (y_2 - y_1)/(x_2 - x_1)\)。 2. 將 \(m_1\) 與 \(m_2\) 分別填入欄位。 3. 讀取結果。計算器一律回傳兩線之間的銳角(0° 至 90°)。
公式說明
兩直線之間的夾角 \(\theta\) 由
$$\theta = \arctan\left| \frac{m_1 - m_2}{1 + m_1 \cdot m_2} \right|$$求得。分子代表兩斜率的差異程度,分母則反映兩線的傾斜關係。當 \(1 + m_1 \cdot m_2 = 0\) 時,這個算式無定義,代表兩線恰好互相垂直——此時夾角為 90°。式中的絕對值可確保算出的是銳角,而非與它互補的鈍角。
範例演算
假設直線 1 的斜率 \(m_1 = 1\),直線 2 的斜率 \(m_2 = 0\)(為一條水平線)。則
$$\frac{m_1 - m_2}{1 + m_1 \cdot m_2} = \frac{1 - 0}{1 + 0} = 1$$因此 \(\theta = \arctan(1) = 45°\)。斜率為 1 的直線,與水平軸之間的夾角確實是 45°。
常見問題
如果兩線互相平行怎麼辦? 當 \(m_1 = m_2\) 時,分子為 0,所以 \(\theta = 0°\)。平行線之間並沒有夾角。
遇到垂直線(鉛直線)該如何處理? 垂直線的斜率無定義,因此這個以斜率為基礎的公式無法直接套用。此時可改用每條直線與 x 軸所成的角度來計算。
為什麼答案永遠是銳角? 兩條相交的直線會形成兩組相等的角,且總和為 180°。公式中的絕對值會挑出較小的那一組(即銳角),這也是一般所說兩線之間「夾角」的慣用定義。