Мы должны предположить, что данные прямые не перпендикулярны друг другу, так как иначе
не существовал бы. Пусть прямая
образует с осью абсцисс угол а прямая
— угол
Проведя через точку М, в которой пересекаются прямые
прямую, параллельную оси
увидим, что
или
Следовательно,
Но
, поэтому
Таким образом, если две пересекающиеся прямые
не перпендикулярны, то тангенс угла
между ними находится по формуле (12). При этом угол
отсчитывается в направлении от прямой к прямой
Рис. 41
Если прямые параллельны, или совпадают, то
и, следовательно,
т. е.
Обратно, если
, то
и, следовательно, прямые
параллельны или совпадают. Условившись совпадающие прямые считать параллельными, мы приходим с следующему признаку параллельности прямых.
Необходимым и достаточным условием параллельности двух прямых является равенство их угловых коэффициентов.
Если прямые
перпендикулярны, то формула (12) теряет смысл. Однако в этом случае можно рассматривать котангенс угла между прямыми:
В случае перпендикулярности прямых
. Следовательно,
откуда
или
Можно показать, что и обратно, если выполняется равенство (14), то прямые
перпендикулярны.
Таким образом, формула (14) выражает необходимое и достаточное условие перпендикулярности двух прямых.
Пример. Определить, какие углы образуют с прямой
прямые
.
Решение. Приведем уравнения данных прямых к форме уравнений с угловым коэффициентом. Для этого разрешим каждое из них относительно у:
Мы видим, что угловые коэффициенты этих прямых соответственно равны
Найдем по формуле (12) тангенс угла
между первой и второй прямыми:
Следовательно,
.
Третья прямая параллельна первой, так как угловые коэффициенты этих прямых равны:
. Угол между двумя параллельными прямыми равен нулю.
Четвертая прямая перпендикулярна первой угол между ними равен у, так как угловые коэффициенты этих прямых удовлетворяют условию перпендикулярности прямых (14):
.