这个计算器能做什么
本工具用于求出与某条直线垂直、并且经过指定点的直线方程。你只需输入原直线的斜率 \(m\) 以及一个点的坐标 \((x_1, y_1)\),它就会以斜截式 \(y = mx + b\) 的形式给出这条垂线的方程。
使用方法
先填入你想要"被垂直"的那条直线的斜率,再填入新直线必须经过的点的 x、y 坐标。计算器会算出垂直斜率和 y 轴截距,并显示完整方程。如果原直线是水平线(\(m = 0\)),那么垂线就是一条竖直线,结果会以 \(x = x_1\) 的形式显示。
公式详解
当两条非竖直直线的斜率之积为 \(-1\) 时,它们互相垂直。因此垂线的斜率就是原斜率的负倒数:\(m_\perp = -\frac{1}{m}\)。再用点斜式 $$y - y_1 = m_\perp\left(x - x_1\right)$$ 整理后即可得到 \(y = m_\perp x + b\),其中截距 \(b = y_1 - m_\perp \cdot x_1\)。
实例演算
假设原直线的斜率 \(m = 2\),给定点为 \((3, 4)\)。那么垂直斜率为 \(-\frac{1}{2}\)。于是 $$b = 4 - \left(-\frac{1}{2}\right)(3) = 4 + 1.5 = 5.5$$ 所以垂线方程为 \(y = -0.5x + 5.5\)。
常见问题
如果给定斜率为 0 怎么办?水平线(斜率为 0)与竖直线垂直,而竖直线没有定义斜率。此时结果会显示为 \(x = x_1\)。
为什么是负倒数?互相垂直的直线相交成 90°。条件 \(m_1 \cdot m_2 = -1\) 正好刻画了这一关系,因此 \(m_2 = -\frac{1}{m_1}\)。
给定的点会影响斜率吗?不会——点只决定 y 轴截距(即直线的位置),斜率完全由原直线决定。