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定理証明済み

平面におけるユークリッド距離の公式

内容

デカルト平面上の任意の二点 A(x1,y1)A(x_1,y_1) と B(x2,y2)B(x_2,y_2) に対して、その間の距離は AB=(x2−x1)2+(y2−y1)2AB=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2} である。

なぜ正しいのか?

AA と BB から座標軸に平行な直線を引くと、二辺の長さが ∣x2−x1∣|x_2-x_1| と ∣y2−y1∣|y_2-y_1| の直角三角形ができるため、斜辺 ABAB はピタゴラスの定理からただちに導かれる。

証明の概略

A(x1,y1)A(x_1,y_1) と同じ第2座標 y1y_1 を持ち、B(x2,y2)B(x_2,y_2) と同じ第1座標 x2x_2 を持つ補助点 C(x2,y1)C(x_2,y_1) をとる。

線分 ACAC は第1軸に平行で長さは AC=∣x2−x1∣AC=|x_2-x_1| であり、線分 CBCB は第2軸に平行で長さは CB=∣y2−y1∣CB=|y_2-y_1| である。二つの座標軸は直交しているから ∠ACB=90∘\angle ACB=90^\circ となる。

直角三角形 △ACB\triangle ACB にピタゴラスの定理を適用すると AB2=AC2+CB2=∣x2−x1∣2+∣y2−y1∣2=(x2−x1)2+(y2−y1)2AB^2=AC^2+CB^2=|x_2-x_1|^2+|y_2-y_1|^2=(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2 が成り立つ。非負の平方根をとれば AB=(x2−x1)2+(y2−y1)2AB=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2} が得られる(この式は x1=x2x_1=x_2 または y1=y2y_1=y_2 の退化した場合にも成り立つ)。

この定理を使うトピック

ステップごとの証明

この定理のステップごとの証明はまだありません。

参考文献

  1. René Descartes (trans. David Eugene Smith, Marcia L. Latham) (1954). The Geometry of René Descartes
  2. H. S. M. Coxeter (1969). Introduction to Geometry