点到直线距离公式的推导过程求点法过程
来源 :华课网校 2024-09-20 07:33:48
中点到直线距离公式是数学中的一个基础公式,它可以用于计算平面上任意一点到直线的距离。点到直线距离公式的推导过程比较简单,下面我们来一步步推导。
假设我们有一个平面直角坐标系,其中有一条直线L,其方程为y = kx + b,而另外有一个点P(x1,y1)在平面上。我们现在的任务是求点P到直线L的距离。
首先,我们可以通过点P和直线L的垂线来求出点P到直线L的距离。我们将垂线的长度记为h,它将点P分割成两个垂线段,分别记为d1和d2。根据勾股定理,我们可以得出以下关系式:
d1² + h² = (kx1 - y1 + b)²
d2² + h² = (y1 - kx1 - b)²
将这两个式子相减,可以得到:
d1² - d2² = (kx1 - y1 + b)² - (y1 - kx1 - b)²
化简后得:
d1² - d2² = 4kx1y1 - 4k²x1² - 4by1 + 4kby1 + 2b²
将h²的式子代入其中,我们可以得到:
d1² - d2² = (kx1 - y1 + b)² - (y1 - kx1 - b)²
= (kx1 - y1 + b + y1 - kx1 - b) * (kx1 - y1 + b - y1 + kx1 + b)
= 2kx1 - 2y1 + 2b * 2k
= -2(kx1 - y1 + b)k
因此,我们可以将d1² - d2²表示为-2(kx1 - y1 + b)k。同时,我们知道点到直线的距离h可以表示为d1或d2,因此:
h² = d1² = (kx1 - y1 + b)² / (1 + k²)
最终,我们可以将h²表示为:
h² = d1² = (kx1 - y1 + b)² / (1 + k²)
= (-kx1 + y1 - b)² / (1 + k²)
因此,点到直线的距离公式为:
h = |kx1 - y1 + b| / √(1 + k²)
这就是点到直线距离公式的推导过程,也称为点法过程。它可以用于计算平面上任意一点到直线的距离,是一个非常实用的公式。
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