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点到平面的距离公式

点到平面的距离公式是:

\[ d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}} \]

其中:

\( A, B, C \) 是平面的法向量的分量。

\( D \) 是平面方程的常数项。

\( (x_0, y_0, z_0) \) 是点 \( P \) 的坐标。

这个公式描述了点 \( P \) 到平面 \( Ax + By + Cz + D = 0 \) 的距离。具体来说,它通过计算点 \( P \) 到平面法向量 \( (A, B, C) \) 的投影长度来得到距离 \( d \)。

解释

法向量:平面的法向量是垂直于平面的向量,其分量分别为 \( A, B, C \)。

常数项:平面方程中的 \( D \) 是平面到原点的距离的负值。

坐标:点 \( P \) 的坐标为 \( (x_0, y_0, z_0) \)。

示例

假设平面方程为 \( x + 2y - z + 1 = 0 \),点 \( P \) 的坐标为 \( (1, 2, 3) \),则法向量为 \( (1, 2, -1) \)。

代入公式:

\[ d = \frac{|1 \cdot 1 + 2 \cdot 2 - 1 \cdot 3 + 1|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + (-1)^2}} = \frac{|1 + 4 - 3 + 1|}{\sqrt{1 + 4 + 1}} = \frac{3}{\sqrt{6}} = \frac{\sqrt{6}}{2} \]

因此,点 \( (1, 2, 3) \) 到平面 \( x + 2y - z + 1 = 0 \) 的距离为 \( \frac{\sqrt{6}}{2} \)。

这个公式适用于二维和三维空间中的任何点和平面计算距离,常用于计算几何和计算机图形学中。

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