如何理解点到直线距离公式?
直线外一点 \(P(x_0,y_0)\) 到直线 \(Ax+By+C=0\) 的距离为 \[ d=\dfrac{\left|Ax_0+By_0+C\right|}{\sqrt{A^2+B^2}} \]
这个公式是不是看起来很特别?但又说不出为什么?
任意一点到直线的距离,本质是该点到直线上某一点的连线向量在法向量方向上的投影长度。
注:直线方程 \(Ax+By+C=0\) 的一个法向量是 \(\mathbf{n}=(A,B)\) 。可以参考这个
记该直线上一点为 \(Q(x,y)\) ,则 \(\overset{\longrightarrow}{QP}=(x_0-x,y_0-y)\) ,那么 \[ d=\frac{|\mathbf{n}\cdot\overset{\longrightarrow}{QP}|}{\|\mathbf{n}\|} = \frac{\left|A\left(x_0-x\right)+B\left(y_0-y\right)\right|}{\sqrt{A^2+B^2}} \] 由于 \(Q(x,y)\) 在直线上,满足 \(Ax+By+C=0\) ,即 \(C=-Ax-By\) ,代入可得 \[ d=\dfrac{\left|Ax_0+By_0+C\right|}{\sqrt{A^2+B^2}} \] 这里分子的含义是 \(\overset{\longrightarrow}{QP}\) 在法向量 \(\mathbf{n}\) 上投影的长度和 \(\| \mathbf{n} \|\) 的乘积。
而分母的含义是,消除式子里乘以法向量模长 \(\|\mathbf{n}\|\) 导致的距离偏差。
理解了这个点到直线公式,两平行直线的距离公式就是在这个基础上做一点代数操作而已
\[
d=\dfrac{\left|C_1-C_2\right|}{\sqrt{A^2+B^2}}
\]
我不知道是我上课没听还是压根没讲,反正这些公式之前是死记的。