解析(座標)幾何

兩直線的方程組(system of two lines)

把兩條直線方程式並排,問:它們有何共通之處?幾何上你問的是平面上兩條線如何排列,而只有三種可能——辨明是哪一種,等同於數出這兩條方程式共有多少個公共解。

兩條線可以相交於一點(一個公共解)、平行而永不相遇(無公共解)、或重合——同一條線的兩種寫法(無窮多個公共解,即線上每一點)。你可從斜率與截距判斷落在哪種情形:斜率不同代表兩線交於一點;斜率相同但 y 截距不同代表平行、無解;斜率與截距皆相同代表重合,是同一條線。代數上,用代入法或消去法解這方程組,要嘛釘出一個 (x, y),要嘛崩成像 0 = 5 的假命題(平行、無解),要嘛崩成像 0 = 0 的恆真命題(重合、無窮多解)。

這個三分——恰一個、零個或無窮多個——是線性方程組最簡單的面貌,也是通往解更大方程組與線性代數的門徑。一個實用的譯名:至少有一解的方程組稱為相容(intersecting 或 coincident),無解的稱為不相容(平行)。誠實的微妙之處在重合情形:兩條看似不同的方程式,如 x + y = 2 與 2x + 2y = 4,可能暗地裡是同一條線——在宣稱「兩條線」之前,務必檢查一條方程式是否只是另一條的倍數。

考慮 x + y = 5 與 x - y = 1。相加消去 y:2x = 6,x = 3,再得 y = 2,唯一交點 (3, 2)——兩線相交。但 x + y = 5 與 x + y = 9 斜率相同、常數不同;相減得 0 = 4,不可能,故兩線平行、無解。

一個解代表相交,得出不可能的等式代表平行,得出恆等式代表同一條線。

光是斜率相等並不代表平行且分開:若截距也相同,兩條方程式就是同一條線(重合),有無窮多解。要檢查截距,而不只是斜率。

又称
pair of linear equationstwo-line system聯立一次方程式兩線方程組