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直线交点与距离公式

计算两直线交点、平面两点距离、点到直线距离和两条平行直线间距离。

12 分钟直线与圆
本文章目录

01 · 出发点

把几何最短长度化为坐标公式

坐标几何不仅判断对象是否相交,还要定量描述它们相隔多远。两点距离来自勾股定理,点到直线距离是所有连线中的最短长度。

两直线交点由方程组确定。平行直线之间的距离可以转化为任取一点到另一条直线的距离,公式使用前应把两条一般式的 x,yx,y 系数化为相同。

02 · 概念

交点、点线距离与平行线距离

两点 P1(x1,y1),P2(x2,y2)P_1(x_1,y_1),P_2(x_2,y_2) 的距离为 (x2x1)2+(y2y1)2\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}。点 P(x0,y0)P(x_0,y_0)Ax+By+C=0Ax+By+C=0 的距离为 Ax0+By0+CA2+B2\dfrac{|Ax_0+By_0+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}

平行线 Ax+By+C1=0Ax+By+C_1=0Ax+By+C2=0Ax+By+C_2=0 的距离为 C1C2A2+B2\dfrac{|C_1-C_2|}{\sqrt{A^2+B^2}}。若系数尚未统一,不能直接相减常数项。

03 · 方法

标准化方程后计算距离

  1. 01

    求交点时联立两直线方程,消元后将坐标代回两式检查。

  2. 02

    求距离时先辨认对象类型,把直线整理成 A,BA,B 不同时为零的一般式。

  3. 03

    代入公式保留绝对值,化简根式,并用距离为非负数及量级直观复核。

04 · 例题

把方法落到具体问题

1计算点到直线的距离

求点 P(2,1)P(2,-1) 到直线 3x4y+5=03x-4y+5=0 的距离。

  1. 1

    直线系数 A=3,B=4,C=5A=3,B=-4,C=5,点坐标 x0=2,y0=1x_0=2,y_0=-1

  2. 2

    分子为 3×24×(1)+5=15=15|3\times2-4\times(-1)+5|=|15|=15,分母为 32+(4)2=5\sqrt{3^2+(-4)^2}=5

  3. 3

    相除得到 d=155=3d=\dfrac{15}{5}=3;结果为正,且直线系数按 3453-4-5 结构归一化正确。

05 · 辨析

容易忽略的条件与边界

回看

本节小结

  • 交点问题对应二元一次方程组,结果必须同时满足两式。
  • 点到直线距离公式含绝对值并除以法向量长度。
  • 平行线距离公式要求两方程的 x,yx,y 系数完全相同。