جواب اینه که همواره چنین خطی وجود داره. در واقع حالت کلی تر اینه که اگر محور های دو سهمی موازی نباشن بدون توجه به متقاطع بودن یا نبودن میشه چنین خطی رسم کرد.
اثباتشم کاملا جبریه: فرض خلف: فرض کنید هر خطی حداقل یکی از دوتا سهمی رو قطع کنه.
محور های مختصات رو طوری انتخاب می کنیم که معادله ی سهمی اول به صورت
باشه (که a>0). حالا تمام خط هایی رو پیدا می کنیم که با این سهمی برخورد نمی کنن. اگه خطمون
باشه باید دلتای
کوچکتر از 0 باشه پس نمودارشون متقاطع نیست اگر و فقط اگر
.
حالا محور ها رو حول مبدا به اندازه
پادساعتگرد دوران میدیم تا محور سهمی دوم موازی محور y جدید باشه. معادله ی خط
رو که
در مختصات جدید به دست میاریم.
از این نکته استفاده می کنیم که اگر مختصات نقطه ی
با دوران محورها به
تبدیل بشه: (فکر کنم توی توماس هست)
اگه این ها رو توی معادله خط جاگذاری کنیم به دست میاد:
فرض کنید معادله ی سهمی (دوم) دوران یافته برابر
باشه(s>0). طبق فرض خلفمون و اینکه هیچ یک از خطوط (1) سهمی اول رو قطع نمی کنه پس هر یک از این خطوط با سهمی دوم برخورد داره. پس معادله ی زیر حداقل یک جواب حقیقی داره:
پس دلتاش نامنفیه:
m حقیقی دلخواه بود؛ پس اگر m ای وجود داشته باشه که مخرج کسرها یعنی
مثبت بشه، اونوقت چون d فقط از بالا کران داره میتونیم d رو بزرگ و منفی در نظر بگیریم و دلتا منفی میشه... تناقض!
پس چنین m ای وجود نداره و همواره
. خیلی راحت میتونید ببینید اگر
میشه m رو به قدری بزرگ (منفی یا مثبت) در نظر گرفت که عبارت برقرار نباشه. پس
و
پس دورانمون 180 درجه هست.
بنابراین میتونیم فرض کنیم معادله ی دو سهمی به صورت
است. این حالت هم خیلی ساده تره، میتونید مثل بالا خطوطی که با سهمی اول برخورد نمیکنن به دست بیارید و چون همه با دومی برخورد دارن، نتیجه بگیرید دو سهمی متقاطع اند.