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点到直线的距离公式:先化一般式再代入

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点到直线的距离公式是 d = |Ax₀ + By₀ + C| / √(A² + B²),前提是直线已经写成一般式 Ax + By + C = 0。题目给的是斜截式、点斜式或截距式时,先移项化成一般式,读出 A、B、C,再把点的坐标代进分子。两条平行线之间的距离 d = |C₁ − C₂| / √(A² + B²) 还多一个前提:两条直线的 A、B 要先化成相同的数。下面点到直线、两平行线各 2 道例题。

公式与使用前提

分子里的 Ax₀ + By₀ + C,就是把点的坐标代进直线方程左边得到的值;点在直线上时它等于 0,距离也是 0。分母只和直线的法向量 (A, B) 有关,与点的位置无关。分子一定要加绝对值,距离不会是负数。A、B 不能同时为 0,否则方程不表示直线;A = 0 或 B = 0 时直线平行于坐标轴,距离也可以直接看坐标差,比如点 (2, 5) 到直线 y = 1 的距离就是 5 − 1 = 4。

一般式怎么来,下面三种常见写法各举一例:

原来的形式 例子 化成一般式 A、B、C
斜截式 y = 2x + 3 2x − y + 3 = 0 2、−1、3
点斜式 y − 1 = −½(x − 4) x + 2y − 6 = 0 1、2、−6
截距式 x/3 + y/4 = 1 4x + 3y − 12 = 0 4、3、−12

化的时候把所有项移到等号左边,右边只留 0;有分数就两边同乘分母,把系数化成整数,算起来不容易错。

点到直线距离公式,分母里A、B不同时为零

两个公式放在一起,方便复制:

d=\frac{|Ax_0+By_0+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}\qquad d=\frac{|C_1-C_2|}{\sqrt{A^2+B^2}}

点到直线:两道

例 1 求点 P(2, −1) 到直线 3x + 4y − 7 = 0 的距离。直线已经是一般式,A = 3,B = 4,C = −7。分子 |3 × 2 + 4 × (−1) − 7| = |−5| = 5,分母 √(9 + 16) = 5,所以 d = 1。垂足是 H(2.6, −0.2),PH 的长度正好是 1。垂足可以这样求:过 P 作直线的垂线,方向向量就是 (3, 4),设 H = (2 + 3t, −1 + 4t),代入直线方程得 25t − 5 = 0,t = 0.2。有了垂足,用两点间距离公式再算一遍 PH,也是 1,可以当作核对。

直线3x加4y减7等于0、点P(2,−1)与垂足H,PH长为1

例 2 求点 P(1, 2) 到直线 y = 2x + 3 的距离。先化一般式:2x − y + 3 = 0,A = 2,B = −1,C = 3。分子 |2 × 1 − 2 + 3| = 3,分母 √(4 + 1) = √5,所以 d = 3/√5 = 3√5/5。B 是 −1 不是 1,平方后虽然一样,但代分子时符号错了结果就会变。

两平行线:两道

例 3 求直线 3x − 4y + 1 = 0 与 3x − 4y − 9 = 0 之间的距离。两条直线的 A、B 已经相同,C₁ = 1,C₂ = −9,d = |1 − (−9)| / √(9 + 16) = 10/5 = 2。

例 4 求直线 x + 2y − 3 = 0 与 2x + 4y + 1 = 0 之间的距离。两条直线平行,但系数没有统一:第一条两边乘 2,化成 2x + 4y − 6 = 0,这时 C₁ = −6,C₂ = 1,d = |−6 − 1| / √(4 + 16) = 7/√20 = 7√5/10。核对:在第一条直线上取点 (3, 0),它到第二条直线的距离是 |2 × 3 + 0 + 1| / √20 = 7/√20,一致。

平行线系数未统一:错在哪

两平行线系数未统一与先统一系数的算法对照

例 4 如果直接拿 −3 和 1 相减,再除以第一条直线的 √5,会得到 4/√5 = 4√5/5,比正确答案 7√5/10 大。原因是 x + 2y − 3 = 0 与 2x + 4y + 1 = 0 的 C 不在同一个「尺度」上:第二条的系数整体放大了 2 倍,常数项也跟着放大了。

另外两处常见错误:

  1. 直线没化成一般式就读 A、B、C。例 2 如果从 y = 2x + 3 里直接读出「C = 3,B = 1」,分子就错了。
  2. 分母漏开方。√(A² + B²) 写成 A² + B²,例 1 会算出 1/5。

在编辑器里写距离公式,绝对值竖线直接输入 |,根号用 \sqrt{},下标写成 x_0;分式模板在符号面板「常用」页签,写完分子按 ↓ 进分母。

编辑器里排好的例4两平行线距离,结果是十分之七倍根号5

动手前先看一眼两条直线的 x、y 系数是否相同,这一步只需要几秒;例 4 的错误几乎都出在跳过了它。

延伸阅读

常见问题

两平行线系数不一样怎么办?
先把其中一条直线的方程两边同乘一个数,让两条直线的 x 系数和 y 系数分别相同,再用常数项之差的绝对值除以根号下两系数平方和。也可以在一条直线上任取一个点,算这个点到另一条直线的距离,结果相同,适合用来核对。