Công thức tính khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng – ToanHoc.org

Trong hình học mặt phẳng Oxy lớp 10 và hình học không gian 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 giản, bạn chỉ cần nhớ chính xác công thức là làm tốt. Nếu bạn quên có thể xem lại lý thuyết bên dưới, đi kèm với nó là bài tập có lời giải chi tiết tương ứng

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

Đây là kiến thức toán thuộc hình học lớp 10 khối THPT

1. Cơ sở lý thuyết

Giả sử phương trình đường thẳng có dạng tổng quát là Δ: Ax + By + C = 0 và điểm N( x0; y0). 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

Khoảng cách từ điểm Q tới đường thẳng Δ được xác định 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 chi tiết

Ta đưa phương trình $frac{x}{3} – frac{y}{2} = 5$ <=> 2x – 3y = 30 <=> 2x – 3y – 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

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 kiến thức hình học không gian thuộc toán học lớp 12 khối THPT:

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 định khoảng cách từ N tới Δ?

Phương pháp

  • Bước 1. Tìm điểm M( x0; y0; z0) ∈ 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

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 chi tiết

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 áp 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 chi tiết

Từ phương trình đường thẳng Δ: $Delta :frac{x}{1} = frac{{y – 1}}{2} = frac{{z + 1}}{1}$ 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) = $frac{{left| {left[ {overrightarrow {MQ} ,vec u} right]} right|}}{{|vec u|}} = frac{{sqrt {14} }}{2}$

$ 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 cử. Đừng quên truy cập toanhoc.org để có thể cập nhật cho mình thật nhiều tin tức hữu ích nhé.

Related Posts

Mồi tôm câu cá gì – Tổng quan về mồi tôm trong câu cá

Tìm hiểu các loại mồi tôm câu cá gì phổ biến nhất và cách sử dụng chúng để thu hút thành công các loài cá khác nhau. Xem ngay!

Cách nấu cháo cho bé ăn dặm 8 tháng: Tìm hiểu về các loại nguyên liệu phù hợp cho bé

Hướng dẫn cách nấu cháo cho bé ăn dặm 8 tháng với các nguyên liệu dinh dưỡng và bí quyết để chuẩn bị một khẩu phần ăn đầy đủ cho bé yêu của bạn.

Cách làm sáng bóng đồ inox

Bạn đã từng phải vật lộn với việc làm cho các vật dụng inox trong nhà trở nên sáng bóng như mới? Đồ inox thường xuyên bị…

Chuyển đổi video TikTok sang MP3: Khái niệm và tầm quan trọng

Chuyển đổi video TikTok sang MP3 giúp bạn lưu trữ âm thanh yêu thích và tạo ra những bản remix theo phong cách riêng của mình. Tìm hiểu ngay trong bài viết này!

Cách đổi hình đại diện Zalo không ai biết

Giới thiệu về Zalo và hình đại diện Bạn đã từng tự hỏi tại sao nên có một bức ảnh đại diện trong ứng dụng Zalo chưa?…

Cách nấu bún riêu ốc: Món ăn đậm chất dân dã Việt Nam

Học cách nấu bún riêu ốc ngon tuyệt vời tại nhà với công thức và các lưu ý chi tiết để có được món ăn truyền thống đậm đà của Việt Nam.