點到直線的距離公式的七種推導方法

2021-03-04 01:28:39 字數 1078 閱讀 4650

湖南省黃愛民趙長春

已知點直線求點p到直線的距離。(因為特殊直線很容易求距離,這裡只討論一般直線)

一、 定義法

證:根據定義,點p到直線的距離是點p到直線的垂線段的長,如圖1,

設點p到直線的垂線為 ,垂足為q,由可知的斜率為

的方程:與聯立方程組

解得交點

二、 函式法

證:點p到直線上任意一點的距離的最小值就是點p到直線的距離。在上取任意點用兩點的距離公式有,為了利用條件上式變形一下,配湊係數處理得:

當且僅當時取等號所以最小值就是

三、不等式法

證:點p到直線上任意一點q的距離的最小值就是點p到直線的距離。由柯西不等式:

當且僅當時取等號所以最小值就是

四、轉化法

證:設直線的傾斜角為過點p作pm∥ 軸交於m 顯然所以

易得∠mpq= (圖2)或∠mpq=(圖3)

在兩種情況下都有所以

五、三角形法

證:p作pm∥ 軸交於m,過點p作pn∥ 軸交於n(圖4)

由解法三知;同理得

在rt△mpn中,pq是斜邊上的高

六、引數方程法

證:過點作直線交直線於點q。(如圖1)

由直線引數方程的幾何意義知,將代入得

整理後得

當時,我們討論與的傾斜角的關係:

當為銳角時 ()有(圖2)

當為鈍角時 ()有(圖3)

得到的結果和上述形式相同,將此結果代入①得

七、向量法

證:如圖五,設直線的乙個法向量,q直線上任意一點,則。從而點p到直線的距離為:

附:方案一:

設點p到直線的垂線段為pq,垂足為q,由pq⊥可知,直線pq的斜率為(a≠0),根據點斜式寫出直線pq的方程,並由與pq的方程求出點q的座標;由此根據兩點距離公式求出|pq|,得到點p到直線的距離為d

方案二:設a≠0,b≠0,這時與軸、軸都相交,過點p作軸的平行線,交於點;作軸的平行線,交於點,

由得.所以,|pr|=||=

|ps|=||=

|rs|=×||由三角形面積公式可知:·|rs|=|pr|·|ps|

所以可證明,當a=0時仍適用

點到直線的距離公式的七種推導方法

已知點直線求點p到直線的距離。因為特殊直線很容易求距離,這裡只討論一般直線 一 定義法 證 根據定義,點p到直線的距離是點p到直線的垂線段的長,如圖1,設點p到直線的垂線為,垂足為q,由可知的斜率為 的方程 與聯立方程組 解得交點 二 函式法 證 點p到直線上任意一點的距離的最小值就是點p到直線的距...

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