《解析几何》中高频使用的4个“距离公式”

解析几何中经常会计算距离:点到点、点到直线、平行的直线之间、点到平面等等。为了高效的解决这类问题,自然需要几个公式!

点到点的距离

两点间的距离为

分析:把两点放到平面直角坐标系中,连接两点作为对角线,分别过两点作平行于坐标轴的直线...,相信已经很明显了:出现了直角三角形,由勾股定理得出结论。

点到直线的距离

到直线的距离为

证明一:假设点在直线上,且与直线垂直,那么点的距离即为所求。

又因为与直线垂直,所以直线的法向量与平行,所以

解方程得

利用两点的距离公式,可得

证明二:因为点关于直线的对称点

易知与直线垂直,且交点为线段的中点,所以中点坐标为

同样使用两点的距离公式,求得距离。当然也可直接求点的距离,再除以2。

证明三:设为直线上的一点,那么

根据柯西不等式,可知:

因为在直线上,所以,代入上式可得

到直线上所有点的距离中,当然是垂线段最短。

直线到直线的距离

两条平行直线

间的距离为

证明:分别取两条直线上的点,那么

利用柯西不等式,可得

所以

点到平面的距离

是平面外一点,则该点到该平面的距离为

证明:设是平面上一点,构造向量

可得

由于平面上任意一点与定点之间的最短距离就是点到平面的距离,因而所求距离为

注意:证明中不等式是通过柯西不等式获得。该方法同样适用于点到直线的情况,可作为证明三;而同样的点到平面的距离,也可用点关于平面的对称点公式来计算距离。

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