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三、距离计算

直线的倾斜角与斜率 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 空间中两平行直线之间,或一点到一条直线之间,最短线段的长度。

从哪来 建立在“二、平行直线”与“一、相交直线”的基础上,利用平行线间的垂直关系及相交线构成的直角三角形性质进行推导。

为什么 距离本质是“最短路径”。在平面几何中,垂线段最短是公理。在空间中,若两直线平行,它们确定一个平面,该平面内的垂线段即为两线间距离;若涉及点线距离,则是点到直线的垂线段。核心逻辑是将空间问题转化为平面内的垂直距离问题,利用勾股定理或向量投影计算。

直观演示法
用两根平行筷子模拟平行直线,用一根垂直的牙签连接它们,强调“垂直”和“最短”。
适合:形象思维强、空间想象力较弱、需要具象感知的学生。
向量投影法
引入方向向量 $\vec{u}$ 和连接向量 $\vec{v}$,距离 $d = |\vec{v} - \text{proj}_{\vec{u}}\vec{v}|$。
适合:代数基础好、喜欢公式推导、准备学习解析几何的学生。
几何构造法
通过作辅助线,构造直角三角形,利用勾股定理求解。强调“找垂足”和“定平面”。
适合:逻辑推理能力强、擅长综合几何解题、对纯代数计算有畏难情绪的学生。
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练一道
基础题
已知直线 $l_1: x=1, y=2, z=t$ 与 $l_2: x=3, y=2, z=t$,求两直线间的距离。
变式
已知直线 $l_1$ 过点 $A(1,0,0)$ 且方向向量为 $\vec{u}=(0,1,0)$,直线 $l_2$ 过点 $B(0,0,1)$ 且方向向量为 $\vec{v}=(1,0,0)$。求两直线间的距离。
试试手自己判
检测题
求直线 $L_1: \frac{x-1}{1} = \frac{y}{-1} = \frac{z}{2}$ 与直线 $L_2: \frac{x}{1} = \frac{y+1}{-1} = \frac{z-2}{2}$ 之间的距离。
看答案和判分标准
答案:$\frac{\sqrt{6}}{3}$
判对标准:
1. 正确识别两直线平行(方向向量相同)。
2. 正确选取点 $A(1,0,0)$ 和 $B(0,-1,2)$。
3. 正确计算 $\vec{AB}=(-1,-1,2)$。
4. 正确应用公式 $d = \frac{|\vec{AB} \times \vec{d}|}{|\vec{d}|}$ 或等价方法。
5. 最终数值准确为 $\frac{\sqrt{6}}{3}$。
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