Công thức khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng
Phát biểu
Khoảng cách vuông góc từ điểm M0(x0,y0) đến đường thẳng Δ:ax+by+c=0 (với a2+b2>0) là d(M0,Δ)=a2+b2∣ax0+by0+c∣.
Vì sao đúng?
Đoạn ngắn nhất từ M0 đến Δ nằm dọc theo phương pháp tuyến n=(a,b), nên chiếu vectơ nối một điểm trên Δ tới M0 lên vectơ pháp tuyến đơn vị ∣n∣n sẽ đo chính xác khoảng cách vuông góc.
Phác thảo chứng minh
Gọi H(xH,yH) là hình chiếu vuông góc của M0(x0,y0) lên Δ. Vì HM0 cùng phương với vectơ pháp tuyến n=(a,b) nên tồn tại số thực t∈R sao cho HM0=tn=(ta,tb), suy ra xH=x0−ta và yH=y0−tb.
Do H nằm trên Δ nên tọa độ của nó thỏa mãn axH+byH+c=0. Thay xH và yH vào ta được a(x0−ta)+b(y0−tb)+c=0, hay ax0+by0+c−t(a2+b2)=0.
Giải tìm t cho ta t=a2+b2ax0+by0+c. Vậy khoảng cách cần tìm là d(M0,Δ)=∣HM0∣=∣t∣∣n∣=a2+b2∣ax0+by0+c∣a2+b2=a2+b2∣ax0+by0+c∣.