负斜率

代数

fù xié lǜ

负斜率意味着直线在图上从左到右向下倾斜,表示 x 增大时 y 随之减小。

Formula

m < 0
Visualization

Definition

当一条直线从左到右向下倾斜时,即 $x$ 增大时 $y$ 减小,这条直线就具有负斜率;严格地说 $m < 0$,$m$ 越负,下降得越陡(斜率为 $-1$ 时形成 $45$ 度的向下夹角)。这意味着 $f(x) = mx + b$ 在 $\mathbb{R}$ 上严格递减,处处满足 $f'(x) = m < 0$,直线与 x 轴正方向所成的角为钝角,$90^\circ < \theta < 180^\circ$,其中 $\tan\theta = m < 0$。由于垂直直线的斜率分别为 $m$ 和 $-1/m$,负斜率直线的垂线斜率必为正。

Example

$y = -3x + 6$ 每向右 $1$ 就下降 $3$,从 $(0,6)$ 到 $(1,3)$。$y = -0.5x + 4$ 下降较为平缓(每向右 $2$ 下降 $1$),而 $y = -5x + 10$ 下降得很陡(每向右 $1$ 下降 $5$)。斜率 $m = -2$ 对应 $\theta = \arctan(-2) \approx 116.57^\circ$,它的垂线斜率为 $1/2$,$(-2)(1/2) = -1$ 确认了两者垂直。

Key Insight

负斜率看起来像一个反斜杠 \,就像你向右走的同时正在下坡,它意味着变量之间存在反比关系:气温下降时,取暖费用上升;在燃料有限的旅程中,速度增加时,续航里程减少。严格递减的线性函数同样是可逆的,其反函数的斜率为 $1/m$(也是负的);注意 $m \cdot (1/m) = 1$,而不是 $-1$,所以一条直线与它的反函数(关于 $y = x$ 对称)通常并不互相垂直。