24点到直线的距离

24 点到直线的距离 教材分析点到直线的距离是解析几何的重要内容之一，它的应用十分广泛点到直线的距离是指由点向直线引垂线的垂线段的长我们知道，求点到点的距离，有“工具”两点间的距离公式可用，同样有必要创造出一套“工具”来方便地解决点到直线的距离问题，也就是说：已知点P（x1，y1）和直线l：AxByC0，（A，B不全为0），目标是设法用已知的量x1，y1，A，B，C把点P到l的距离表示出来，当作公式用教材上公式的推导运用了两点间的距离公式，具体做法是作直线m过点P与l垂直，设垂足为Po（xo，yo），Po满足直线m的方程，也满足直线l的方程，将Po的坐标分别代入直线m和直线l的方程，通过恒等变形利用两点间的距离公式，推出点到直线的距离公式这种方法思路清晰，学生易于接受，但恒等变形较抽象，学生难于掌握，故教学中应注意启发学生怎样想到这样变形这样既可以活跃学生的思维，又可以锻炼其发现问题、研究问题、解决问题的能力公式的推导方法还有很多，对学有余力的同学可加以启发，展开讨论，以培养其数学思维能力这节课的重点是理解和掌握点到直线的距离公式，并能熟练地应用公式求点到直线的距离，难点是点到直线的距离公式的推导教学目标1. 通过探索点到直线距离公式的思维过程，培养学生探索与研究问题能力2. 理解和掌握点到直线的距离公式，体会知识发生、发展、运用的过程，数形结合、化归和转化的数学思维，培养学生科学的思维方法和发现问题、解决问题的能力任务分析这节课是在学习了“两点间的距离公式”、“两条直线的位置关系”的基础上引入的，通过复习两直线垂直、两直线相交及两点间的距离公式，学生容易想到把点到直线的距离问题转化为两点间的距离问题为了利用两点间的距离公式，须要求垂足的坐标若利用垂线与已知直线相交解出垂足的坐标，想法自然，但求解较繁，为了简化解题过程，自然要想其他方法，教材采用了设而不求，整体代换来解决问题，简单明了，但恒等变形较难，因此，通过分析两点间的距离公式与点到直线距离的联系和区别，找到恒等变形的思路是解决问题的关键本课通过观察、分析掌握两点间距离公式的特点，总结应用两点间距离公式的步骤；通过例题和练习使学生掌握并能应用两点间距离公式解决有关问题；通过探索和研究有关问题培养学生的数学思维能力教学设计一、问题情境1. 某供电局计划年底解决本地区一个村庄的用电问题，经过测量，若按部门内部设计好的坐标图（以供电局为原点，正东方向为x轴的正半轴，正北方向为轴的正半轴，长度单位为km），则这个村庄的坐标是（15，20），它附近只有一条线路通过，其方程为3x4y100问：要完成任务，至少需要多长的电线？这实际上是一个求点到直线的距离问题，那么什么是点到直线的距离，如何求村庄到线路的距离呢？2. 在学生思考讨论的基础上，教师收集学生各种的求法，得常见求法如下：（1）设过点P（15，20）与l：3x4y100垂直的直线为m，易求m的方程为4x3y1200由解得即m与l的交点由两点间的距离公式，得故要完成任务，至少需要9km长的电线（2）设直线l：3x4y100与x轴的交点为Q，则Q（，0）在直线l上任取一点M（0，），易让向量（，）与向量n（3，4）垂直设向量与向量n的夹角为，点P到直线l的距离为d，由向量的数量积的定义易知（3）设过点P（15，20）与l：3x4y100垂直的直线为，易求的方程为4（x15）3（y20）0设垂足为Po（xo，yo），则4（xo15）3（yo20）0，又因为点Po在l上，所以3xo4yo100，即3xo4yo10，而315420103154203xo4yo3（xo15）4（yo20），即3（xo15）4（yo20）45 把等式和等式两边相加，得25（xo15）2（yo20）2452，（xo15）2（yo20）2，3. 教师展现学生们的求法，师生共同点评各种求法，得出：求垂线与直线的交点坐标，再用两点间的距离公式使问题得解，想法虽自然，但计算量较大；不求垂足的坐标，设出垂足的坐标代入直线方程，进而通过等式变形，利用两点间的距离公式求得结果，想法既巧妙，又简单明了二、建立模型设坐标平面上（如图24-1），有点P（x1，y1）和直线l：AxByC0（A，B不全为0）我们来寻求点到直线l距离的算法作直线m通过点P（x1，y1），并且与直线l垂直，设垂足为P0（x0，y0）容易求得直线m的方程为B（xx1）A（yy1）0由此得B（x0x1）A（y0y1）0由点P0在直线l上，可知Ax0By0C0，即CAx0By0所以Ax1By1CAx1By1Ax0By0，即A（x1x0）B（y1y0）Ax1By1C把等式和两边平方后相加，整理可得（A2B2）（x1x0）2（y1y0）2（Ax1By1C）2，即（x1x0）2（y1y0）2容易看出，等式左边即为点P（x1，y1）到直线l距离的平方由此我们可以得到点P（x1，y1）到直线l的距离d的计算公式：归纳求点P（x1，y1）到直线l：AxByC0的距离的计算步骤如下：（1）给出点的坐标x1和y1赋值（2）给A，B，C赋值（3）计算注意：（1）在求点到直线的距离时，直线方程要化为一般式（2）当直线与x轴或y轴平行时，公式也成立，但此时求距离一般不用公式三、解释应用例题1. 求点P（1，2）到下列直线的距离：l1：2xy5，l2：3x2注意：规范解题格式2. 求两平行直线l1：AxByC10，l2：AxByC2，（C1C2）之间的距离分析：求两条平行线间的距离，就是在其中一条直线上任取一点，求该点到另一条直线的距离解：在l1上任取一点P（x1，y1），则Ax1ByC1，点P到l2的距离d3. 建立适当的直角坐标系，证明：等腰三角形底边上任一点到两腰的距离之和等于一腰上的高解：以等腰三角形底边所在的直线为x轴，底边上的高所在的直线为轴，建立直角坐标系（如图24-2）不妨设底边AB2a，高OCb，则直线AC：即bxayab0；直线BC：，即bxayab0，点B（a，0）在线段AB上任取一点D（m，0），则amad1d2，即等腰三角形底边上任一点到两腰的距离之和等于一腰上的高练习1. 求下列点到直线的距离（1）0（0，0），l1：3x4y50（2）A（1，0），l2：xy0（3）B（1，2），l3：3xy0（4）C（2，3），l4：y702. 求两条平行直线2x3y80和2x3y180之间的距离3. （1）求过点A（1，2），且与原点的距离为的直线方程（2）若点P（x，y）在直线xy40上，O为原点，求OP的最小值（3）若ABC的三顶点分别为A（7，8），B（0，4），C（2，4），求ABC的面积（4）求点P（0，1）关于直线x2y10的对称点的坐标（5）求直线2x11y160关于点P（0，1）对称的直线方程四、拓展延伸1. 点到直线的距离公式应用非常广泛，你能举例说明它在解决实际问题中的应用吗？2. 点到直线的距离公式的推导方法有很多，对学有余力的同学可探索其他推导方法，下面介绍两种常见的推导方法（1）如图，已知点P0（x0，y0），直线l：AxByC0，求点P0到直线l的距离不妨设A0，B0，这时l和x轴、y轴都相交过点P0作直线l的垂线，交l于Q令P0Qd，过P0作x轴的平行线交l于R（x1，y0），作y轴的平行线交l于S（x0，y2）由Ax1By0C0，Ax0By2C0得易证A0或B0，公式也成立（2）点到直线的距离公式也可用向量的知识求得，此法更能体现出代数与几何的联系，比其他方法更简单，直观，易懂求法如下：如图24-4，证明向量n（A，B）与直线l垂直不妨设A0，直线l与x轴的交点是Q（，0）如果P1（x1，y1）是直线l上不同于Q的点，则Ax1By1C0A（x1）B（y10）0，即（A，B）（x1，y10）0，向量n（A，B），与向量（x1，y10）垂直，即向量n与直线l垂直求点P0到直线l的距离d由数量积的定义，如果向量与向量n的夹角为，那么易证当A0或B0时，公式也成立点评这节课首先通过实例阐述了点到直线距离的产生背景，并通过学生思