Math Problem Statement

設a和b為非零常數。已知直線3x+ay+36=0与ax+by-8b=0相交於x軸,且互相垂直。求a和b

Solution

首先,我们有两条直线的方程:

  1. 3x+ay+36=03x + ay + 36 = 0
  2. ax+by8b=0ax + by - 8b = 0

已知这两条直线互相垂直,并且它们相交于 xx 轴。我们将一步步解决这个问题。

1. 直线在 xx 轴上的交点

直线在 xx 轴上相交意味着 y=0y = 0。因此,我们可以求出每条直线在 xx 轴上的交点:

  • 对于第一条直线 3x+ay+36=03x + ay + 36 = 0,令 y=0y = 03x+36=0    x=123x + 36 = 0 \implies x = -12

  • 对于第二条直线 ax+by8b=0ax + by - 8b = 0,令 y=0y = 0ax8b=0    x=8baax - 8b = 0 \implies x = \frac{8b}{a}

因为它们在 xx 轴上相交,所以两个 xx 坐标相等: 12=8ba-12 = \frac{8b}{a}

2. 直线互相垂直的条件

两条直线互相垂直的条件是它们的斜率乘积为 -1。

  • 对于直线 3x+ay+36=03x + ay + 36 = 0,整理为斜率截距式: y=3ax36ay = -\frac{3}{a}x - \frac{36}{a} 斜率为 3a-\frac{3}{a}

  • 对于直线 ax+by8b=0ax + by - 8b = 0,整理为斜率截距式: y=abx+8bby = -\frac{a}{b}x + \frac{8b}{b} 斜率为 ab-\frac{a}{b}

根据垂直条件: 3a×ab=1-\frac{3}{a} \times -\frac{a}{b} = 1 3b=1    b=3\frac{3}{b} = 1 \implies b = 3

3. 求解 aabb

知道 b=3b = 3,代入之前的方程: 12=8ba-12 = \frac{8b}{a} 12=8×3a-12 = \frac{8 \times 3}{a} 12=24a-12 = \frac{24}{a} a=2a = -2

最终答案

a=2,b=3a = -2, \quad b = 3

这些是满足条件的 aabb 的值。

有其他问题吗?是否需要更详细的解释?

这里有5个相关的问题供你探索:

  1. 如果两条直线平行,它们的斜率会有什么关系?
  2. 如果一条直线的斜率未知,该如何确定两条直线是否垂直?
  3. 如何使用行列式判断两条直线是否平行或垂直?
  4. 什么情况下两条直线不会相交于 xx 轴?
  5. 在空间中,如何判断两条直线是否垂直?

提示: 在平面几何中,直线的斜率是判断直线相互关系(如平行、垂直)的一个重要工具。

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