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点到直线的距离公式的推导

发布时间：2025-10-06 | 来源：互联网转载和整理

回答这个问题并不只是告诉题主这是什么东西，而是觉得高中教材的推导太暴力，想从另外的角度说一说这个问题。

首先告诉题主，这个公式是平面直角坐标系中点到直线距离的公式，也就是点到直线上所有点的最短距离。这个公式可以通过勾股定理来推导（ @Horikitamino 的答案中有高中教材的证明过程），但我要说的是，这个公式有更好的理解方式。我们这样考虑：现在希望求点到直线的距离，实际上就是要求这个点到它在直线上投影点的距离。直接求解这条垂线段的长度固然不容易，但是我们可以换一种思路：这条垂线段只给我们一个“方向”，我们只需要考虑这个点到直线上任意一点连线在这个方向上有多长即可。考虑这个问题用向量非常方便：平面上垂直这条直线的向量方向是唯一的（叫作这条直线的法向量），再任找一个以这一点为起点、直线上任意一点为终点的向量，求出这个向量在法向量方向上的投影即可。而一个向量在另一个向量上的投影，就是这个向量与另一个向量方向上单位向量的点积。这样问题就解决了：在直线上任取两点，它们满足直线的方程。所以这条直线指向的方向是，则其一条法向量为，其单位法向量。设直线外一点到的向量为，它们做点积的绝对值就是要求的答案。而是直线上的点，满足直线的方程，所以这样证明不一定比勾股定理简单，但是它用向量投影来求解距离，这种思想很有意义，而且具有可扩展性。作业：利用向量方法，推导三维空间中一点到平面的距离公式。