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定理已证明

平面欧几里得距离公式

命题陈述

对笛卡尔平面上的任意两点 A(x1,y1)A(x_1,y_1) 与 B(x2,y2)B(x_2,y_2),它们之间的距离为 AB=(x2−x1)2+(y2−y1)2AB=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}。

为什么成立?

过 AA 与 BB 作平行于坐标轴的直线,可围成直角边长分别为 ∣x2−x1∣|x_2-x_1| 与 ∣y2−y1∣|y_2-y_1| 的直角三角形,因此斜边 ABAB 直接由勾股定理给出。

证明思路

引入辅助点 C(x2,y1)C(x_2,y_1),它与 A(x1,y1)A(x_1,y_1) 具有相同的第二坐标 y1y_1,与 B(x2,y2)B(x_2,y_2) 具有相同的第一坐标 x2x_2。

线段 ACAC 平行于第一轴,长度为 AC=∣x2−x1∣AC=|x_2-x_1|;线段 CBCB 平行于第二轴,长度为 CB=∣y2−y1∣CB=|y_2-y_1|。由于两条坐标轴互相垂直,故 ∠ACB=90∘\angle ACB=90^\circ。

对直角三角形 △ACB\triangle ACB 应用勾股定理得 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。取非负平方根即得 AB=(x2−x1)2+(y2−y1)2AB=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}(当 x1=x2x_1=x_2 或 y1=y2y_1=y_2 时该式同样成立)。

用到此定理的主题

分步证明

该定理暂无分步证明。

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