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点与直线间距离公式

点到直线的距离公式如下:

一般式 :设直线方程为 $Ax + By + C = 0$,点 $P(x_0, y_0)$ 到该直线的距离 $d$ 为:

$$

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

$$

斜截式:

若直线方程为 $y = kx + b$,点 $P(x_0, y_0)$ 到该直线的距离 $d$ 为:

$$

d = \frac{|kx_0 - y_0 + b|}{\sqrt{k^2 + 1}}

$$

解释与推导

一般式

直线方程 $Ax + By + C = 0$ 的法向量为 $(A, B)$。

点 $P(x_0, y_0)$ 到直线的垂线段长度即为所求距离。

利用点到直线的垂线段长度公式,得到 $d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}$。

斜截式

直线方程 $y = kx + b$ 可改写为一般式 $kx - y + b = 0$。

此时,$A = k, B = -1, C = b$。

代入一般式距离公式,得到 $d = \frac{|kx_0 - y_0 + b|}{\sqrt{k^2 + 1}}$。

适用情况

一般式:适用于所有直线方程,无论是否垂直于坐标轴。

斜截式:适用于直线方程为 $y = kx + b$ 的情况,特别适用于直线垂直于坐标轴的情况。

示例

假设直线方程为 $2x + 3y - 6 = 0$,点 $P(1, 1)$,则:

代入一般式距离公式:

$$

d = \frac{|2 \cdot 1 + 3 \cdot 1 - 6|}{\sqrt{2^2 + 3^2}} = \frac{|2 + 3 - 6|}{\sqrt{4 + 9}} = \frac{|-1|}{\sqrt{13}} = \frac{1}{\sqrt{13}}

$$

代入斜截式距离公式(因为 $k = 2, b = -6$):

$$

d = \frac{|2 \cdot 1 - 1 - 6|}{\sqrt{2^2 + (-1)^2}} = \frac{|2 - 1 - 6|}{\sqrt{4 + 1}} = \frac{|-5|}{\sqrt{5}} = \sqrt{5}

$$

根据具体情况选择合适的公式即可。

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