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平行线间距离公式

导读 平行线间的距离是一个在解析几何中常见的问题,尤其是在研究直线和平行线的性质时。为了更好地理解平行线间的距离公式,我们首先需要回顾一...

平行线间的距离是一个在解析几何中常见的问题,尤其是在研究直线和平行线的性质时。为了更好地理解平行线间的距离公式,我们首先需要回顾一下直线的一般形式和点到直线的距离公式。

直线的一般形式

一条直线可以表示为一般形式:\[Ax + By + C = 0\],其中\(A\)、\(B\)、\(C\)是常数,且\(A^2 + B^2 \neq 0\)。这条方程描述了平面上所有满足该条件的点的集合。

点到直线的距离公式

给定一个点\(P(x_1, y_1)\)和一条直线\(L: Ax + By + C = 0\),点到直线的距离\(d\)可以通过以下公式计算:

\[d = \frac{|Ax_1 + By_1 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}\]

这个公式基于向量投影的概念,它衡量的是从点到直线的最短距离,也就是垂直于直线的线段长度。

平行线间的距离公式

既然我们知道了点到直线的距离公式,那么平行线间的距离就变得相对简单。假设我们有两条平行直线\(L_1: Ax + By + C_1 = 0\)和\(L_2: Ax + By + C_2 = 0\),它们之间的距离\(D\)可以通过下面的公式来计算:

\[D = \frac{|C_1 - C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}\]

这是因为两平行线之间的距离实际上就是任一直线上任意一点到另一条直线的距离。由于两直线平行,我们可以选择任一直线上的任意一点应用点到直线的距离公式,并利用上述公式简化计算过程。

应用示例

例如,考虑两条平行直线\(L_1: 3x + 4y - 5 = 0\)和\(L_2: 3x + 4y + 7 = 0\),要计算这两条直线之间的距离,我们可以直接使用上面的公式:

\[D = \frac{|-5 - 7|}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \frac{12}{5} = 2.4\]

因此,这两条直线之间的距离是2.4个单位。

通过理解和掌握这些概念和公式,我们可以有效地解决与平行线相关的问题,这对于学习更高级的数学知识也是非常有用的。