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3.2 两平行直线间的距离

直线与圆的方程 · 高二
讲清楚它是什么

定义 两平行直线间的距离,是指从其中一条直线上任意一点向另一条直线作垂线,该垂线段的长度。

从哪来 本知识点建立在“点到直线的距离”这一已有知识之上。虽然图谱未记录前置,但逻辑上必须依赖“点到直线距离公式”或“点到直线距离的几何定义”作为推导基础。

为什么 因为平行线间的距离处处相等。若从直线 $l_1$ 上取任意一点 $P$,点 $P$ 到直线 $l_2$ 的垂线段长度即为两线距离。由于 $l_1 \parallel l_2$,无论 $P$ 在 $l_1$ 上如何移动,点 $P$ 到 $l_2$ 的垂直距离保持不变。因此,求两平行线距离的问题,本质上转化为求“直线上某一点到另一条直线的距离”的问题。

代数转化法(适合逻辑严密、擅长公式推导的学生)** 1. 设两平行直线方程为 $l_1: Ax + By + C_1 = 0$ 和 $l_2: Ax + By + C_2 = 0$(强调 $A, B$ 系数必须一致)。 2. 在 $l_1$ 上取特殊点 $P$(如令 $x=0$ 求 $y$,或令 $y=0$ 求 $x$,取计算最简的点)。 3. 利用点到直线距离公式 $d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}$ 计算 $P$ 到 $l_2$ 的距离。 4. 推导通用公式:$d = \frac{|C_1 - C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}$。 * **核心逻辑
将“线线距离”降维为“点线距离”。
几何直观法(适合空间感强、偏好图形理解的学生)** 1. 画出两条平行线 $l_1, l_2$。 2. 在 $l_1$ 上标出任意两点 $A, B$,分别向 $l_2$ 作垂线 $AC, BD$。 3. 引导学生观察四边形 $ABDC$。因为 $AC \perp l_2, BD \perp l_2$,所以 $AC \parallel BD$;又因为 $l_1 \parallel l_2$,所以 $AB \parallel CD$。 4. 结论:$ABDC$ 是矩形,故 $AC = BD$。 5. **核心逻辑
通过几何证明“距离处处相等”,从而只需计算其中一条垂线段长度即可。
向量投影法(适合已学习向量、喜欢统一视角的学生)** 1. 设 $l_1$ 上一点 $P_1$,$l_2$ 上一点 $P_2$。 2. 两直线的法向量 $\vec{n} = (A, B)$ 是相同的(因为平行)。 3. 两直线间的距离等于向量 $\vec{P_1P_2}$ 在法向量 $\vec{n}$ 方向上的投影长度。 4. 公式:$d = \frac{|\vec{P_1P_2} \cdot \vec{n}|}{|\vec{n}|}$。 5. 代入坐标可化简为 $\frac{|C_1 - C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}$。 * **核心逻辑
距离即“法向分量”,体现向量在解析几何中的统一性。
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练一道
基础题
求直线 $l_1: 3x + 4y - 5 = 0$ 与 $l_2: 3x + 4y + 10 = 0$ 之间的距离。
变式
求直线 $l_1: 2x - y + 1 = 0$ 与 $l_2: 4x - 2y - 3 = 0$ 之间的距离。
试试手自己判
检测题
已知直线 $l_1: x + y - 2 = 0$ 与 $l_2: x + y + 8 = 0$ 平行,求它们之间的距离。
看答案和判分标准
答案:$\frac{10}{\sqrt{2}} = 5\sqrt{2}$。
判对标准:
1. 学生是否正确识别出 $A=1, B=1, C_1=-2, C_2=8$。
2. 是否正确使用公式 $d = \frac{|-2 - 8|}{\sqrt{1^2 + 1^2}}$。
3. 最终结果是否化简为 $5\sqrt{2}$(或 $\frac{10\sqrt{2}}{2}$ 等等价形式)。若结果为 10 或 5,则判错。
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