Công thức tính khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng – https://thevesta.vn

Trong hình học mặt phẳng Oxy lớp 10 và hình học khoảng trống Oxyz lớp 12 đều có dạng toán tìm khoảng cách từ điểm tới đường thẳng Δ cho trước. Đây là dạng toán tương đối đơn thuần, bạn chỉ cần nhớ đúng mực công thức là làm tốt. Nếu bạn quên hoàn toàn có thể xem lại kim chỉ nan bên dưới, đi kèm với nó là bài tập có giải thuật cụ thể tương ứng

A. Tính khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng trong mặt phẳng

Đây là kỹ năng và kiến thức toán thuộc hình học lớp 10 khối trung học phổ thông

1. Cơ sở lý thuyết

Giả sử phương trình đường thẳng có dạng tổng quát là Δ : Ax + By + C = 0 và điểm N ( x ; y ). Khi đó khoảng cách từ điểm N đến đường thẳng Δ là :
d ( N ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { A { x_0 } + b { y_0 } + c } \ right | } } { { \ sqrt { { a ^ 2 } + { b ^ 2 } } } } $ ( 1 )
Cho điểm M ( xM ; yN ) và điểm N ( xN ; yN ). Khoảng cách hai điểm này là :
MN = $ \ sqrt { { { \ left ( { { x_M } – { x_N } } \ right ) } ^ 2 } + { { \ left ( { { y_M } – { y_N } } \ right ) } ^ 2 } } $ ( 2 )

Chú ý: Trong trường hợp đường thẳng Δ chưa viết dưới dạng tổng quát thì đầu tiên ta cần đưa đường thẳng d về dạng tổng quát.

2. Bài tập có lời giải

Bài tập 1. Cho một đường thẳng có phương trình có dạng Δ: – x + 3y + 1 = 0. Hãy tính khoảng cách từ điểm Q (2; 1) tới đường thẳng Δ.

Lời giải chi tiết cụ thể
Khoảng cách từ điểm Q. tới đường thẳng Δ được xác lập theo công thức ( 1 ) :
d ( N ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { – 1.2 + 3.1 + 1 } \ right | } } { { \ sqrt { { { \ left ( { – 1 } \ right ) } ^ 2 } + { 3 ^ 2 } } } } = \ frac { { \ sqrt { 10 } } } { 5 } $

Bài tập 2. Khoảng cách từ điểm P(1; 1) đến đường thẳng Δ: $\frac{x}{3} – \frac{y}{2} = 5$

Lời giải cụ thể
Ta đưa phương trình $ \ frac { x } { 3 } – \ frac { y } { 2 } = 5 $ < => 2 x – 3 y = 30 < => 2 x – 3 y – 30 = 0 ( * )
Phương trình ( * ) là dạng tổng quát .
Khoảng cách từ điểm P. ( 1 ; 1 ) đến đường thẳng Δ dựa theo công thức ( 1 ). Thay số :
d ( P. ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { 2.1 + \ left ( { – 3 } \ right ). 1 – 30 } \ right | } } { { \ sqrt { { 2 ^ 2 } + { { \ left ( { – 3 } \ right ) } ^ 2 } } } } $ = 8,6

Bài tập 3. Khoảng cách từ điểm P(1; 3) đến đường thẳng Δ: $\left\{ \begin{array}{l} x = 2t + 3\\ y = 3t + 1 \end{array} \right.$

Lời giải chi tiết cụ thể
Xét phương trình đường thẳng Δ, thấy :

• Đường thẳng Δ đi qua điểm Q( 3; 1)
• Vecto chỉ phương là $\overrightarrow u $ = ( 2; 3 ) nên vecto pháp tuyến là $\overrightarrow n $ = ( 3; – 2 )

Phương trình Δ đưa về dạng tổng quát: 3(x – 3) – 2(y – 1) = 0 <=> 3x – 2y – 7 = 0

Khoảng cách từ điểm P. ( 1 ; 3 ) đến đường thẳng Δ : d ( P. ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { 3.1 + \ left ( { – 2 } \ right ). 3 – 7 } \ right | } } { { \ sqrt { { 3 ^ 2 } + { { \ left ( { – 2 } \ right ) } ^ 2 } } } } $ = 2,77

B. Tính khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng trong không gian Oxyz

Đây là kỹ năng và kiến thức hình học khoảng trống thuộc toán học lớp 12 khối trung học phổ thông :

1. Cơ sở lý thuyết

Giả sử đường thẳng Δ có phương trình dạng Ax + By + Cz + d = 0 và điểm N ( xN ; yN ; zN ). Hãy xác lập khoảng cách từ N tới Δ ?
Phương pháp

• Bước 1. Tìm điểm M( x; y; z) ∈ Δ
• Bước 2: Tìm vecto chỉ phương ${\overrightarrow u }$ của Δ
• Bước 3: Vận dụng công thức d(N; Δ) = $\frac{{\left| {\left[ {\overrightarrow {MN} ,\overrightarrow u } \right]} \right|}}{{\left| {\overrightarrow u } \right|}}$

2. Bài tập có lời giải

Bài tập 1. Một điểm A(1;1;1) không thuộc đường thẳng Δ: $\frac{x}{1} = \frac{{y – 1}}{2} = \frac{{z + 1}}{1}$. Hãy tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng.

Lời giải chi tiết cụ thể
Từ phương trình đường thẳng Δ ta suy ra vecto chỉ phương : $ { \ vec u_ \ Delta } $ = ( 1 ; 2 ; 1 )
Lấy điểm B ( 0 ; 1 ; – 1 ) ∈ Δ => $ \ overrightarrow { AB } $ = ( – 1 ; 0 ; – 2 ) => $ [ \ overrightarrow { AB }, \ vec u ] $ = ( 4 ; – 1 ; – 2 ) .
Khi này : d ( A ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { \ left [ { \ overrightarrow { AB }, \ vec u } \ right ] } \ right | } } { { | \ vec u | } } = \ frac { { \ sqrt { 14 } } } { 2 }. $

Bài tập 2. Xét một hệ trục tọa độ Oxyz có  đường thẳng Δ: $\frac{x}{1} = \frac{{y – 1}}{2} = \frac{{z + 1}}{1}$ và 1 điểm có toạn độ A(1; 1; 1). Gọi M là điểm sao cho M ∈ Δ. Tìm giá trị nhỏ nhất của AM?

Lời giải cụ thể
Khoảng cách AM nhỏ nhất khi AM ⊥ Δ => $ A { M_ { \ min } } = d ( A ; \ Delta ). $
Đường thẳng Δ : $ \ frac { x } { 1 } = \ frac { { y – 1 } } { 2 } = \ frac { { z + 1 } } { 1 } $ => vtcp $ { \ vec u_ \ Delta } $ = ( 1 ; 2 ; 1 ) .
Lấy điểm B ( 0 ; 1 ; – 1 ) ∈ Δ => $ \ overrightarrow { AB } $ = ( – 1 ; 0 ; – 2 ) => $ [ \ overrightarrow { AB }, \ vec u ] $ = ( 4 ; – 1 ; – 2 ) .
Khi này ta vận dụng công thức tính khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng : d ( A ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { \ left [ { \ overrightarrow { AB }, \ vec u } \ right ] } \ right | } } { { | \ vec u | } } = \ frac { { \ sqrt { 14 } } } { 2 } $ $ \ Rightarrow A { M_ { \ min } } = \ frac { { \ sqrt { 14 } } } { 2 }. $

Bài tập 3. Một đường thằng Δ: $\Delta :\frac{x}{1} = \frac{{y – 1}}{2} = \frac{{z + 1}}{1}$ và hai điểm M( 1; 1; 1), N( 0 ; 1;-1) nằm trong không gian Oxyz. Giả sử hình chiếu của M xuống đường thẳng Δ là P. Hãy tính diện tích của tam giác MPB

Lời giải cụ thể
Từ phương trình đường thẳng Δ : USD \ Delta : \ frac { x } { 1 } = \ frac { { y – 1 } } { 2 } = \ frac { { z + 1 } } { 1 } $ ta suy ra vecto chỉ phương của đường thẳng có dạng $ { \ vec u_ \ Delta } $ = ( 1 ; 2 ; 1 )
Chọn điểm Q. ( 2 ; 5 ; 1 ) ∈ Δ => $ \ overrightarrow { MQ } $ = ( 1 ; 4 ; 0 ) => $ \ left [ { \ overrightarrow { MQ }, \ overrightarrow u } \ right ] $ = ( 4 ; – 1 ; – 2 ) .
Lúc đó : d ( M ; Δ ) = $ \ frac { { \ left | { \ left [ { \ overrightarrow { MQ }, \ vec u } \ right ] } \ right | } } { { | \ vec u | } } = \ frac { { \ sqrt { 14 } } } { 2 } $
USD \ Rightarrow MP = \ frac { { \ sqrt { 14 } } } { 2 }. $

Ta lại thấy N ∈ Δ => ΔMNP vuông tại P => $\sqrt {M{N^2} – M{P^2}} = \frac{{\sqrt 6 }}{2}$

Vậy $ S = \ frac { 1 } { 2 } MP.PN = \ frac { { \ sqrt { 21 } } } { 4 }. $
Hy vọng rằng bài viết tìm khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng này sẽ giúp ích cho bạn trong học tập cũng như thi tuyển. Đừng quên truy vấn toanhoc.org để hoàn toàn có thể update cho mình thật nhiều tin tức hữu dụng nhé .

Source: https://thevesta.vn
Category: Bản Tin