Math Labs
Định lýĐã chứng minh

Công thức khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng

Phát biểu

Khoảng cách vuông góc từ điểm M0(x0,y0)M_0(x_0,y_0) đến đường thẳng Δ:ax+by+c=0\Delta: ax+by+c=0 (với a2+b2>0a^2+b^2>0) là d(M0,Δ)=∣ax0+by0+c∣a2+b2d(M_0,\Delta)=\dfrac{|ax_0+by_0+c|}{\sqrt{a^2+b^2}}.

Vì sao đúng?

Đoạn ngắn nhất từ M0M_0 đến Δ\Delta nằm dọc theo phương pháp tuyến n⃗=(a,b)\vec{n}=(a,b), nên chiếu vectơ nối một điểm trên Δ\Delta tới M0M_0 lên vectơ pháp tuyến đơn vị n⃗∣n⃗∣\dfrac{\vec{n}}{|\vec{n}|} sẽ đo chính xác khoảng cách vuông góc.

Phác thảo chứng minh

Gọi H(xH,yH)H(x_H,y_H) là hình chiếu vuông góc của M0(x0,y0)M_0(x_0,y_0) lên Δ\Delta. Vì HM0→\overrightarrow{HM_0} cùng phương với vectơ pháp tuyến n⃗=(a,b)\vec{n}=(a,b) nên tồn tại số thực t∈Rt\in\mathbb{R} sao cho HM0→=tn⃗=(ta,tb)\overrightarrow{HM_0}=t\vec{n}=(ta,tb), suy ra xH=x0−tax_H=x_0-ta và yH=y0−tby_H=y_0-tb.

Do HH nằm trên Δ\Delta nên tọa độ của nó thỏa mãn axH+byH+c=0ax_H+by_H+c=0. Thay xHx_H và yHy_H vào ta được a(x0−ta)+b(y0−tb)+c=0a(x_0-ta)+b(y_0-tb)+c=0, hay ax0+by0+c−t(a2+b2)=0ax_0+by_0+c-t(a^2+b^2)=0.

Giải tìm tt cho ta t=ax0+by0+ca2+b2t=\dfrac{ax_0+by_0+c}{a^2+b^2}. Vậy khoảng cách cần tìm là d(M0,Δ)=∣HM0→∣=∣t∣ ∣n⃗∣=∣ax0+by0+c∣a2+b2a2+b2=∣ax0+by0+c∣a2+b2d(M_0,\Delta)=|\overrightarrow{HM_0}|=|t|\,|\vec{n}|=\dfrac{|ax_0+by_0+c|}{a^2+b^2}\sqrt{a^2+b^2}=\dfrac{|ax_0+by_0+c|}{\sqrt{a^2+b^2}}.

Chủ đề chứa định lý này

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  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