在高中数学的学习中,第三章“直线与方程”是一个重要的部分,主要涵盖了直线的性质、方程以及相关的几何概念。3.3.3部分主要讲解了“点到直线的距离”,而3.3.4部分则涉及“两条平行直线间的距离”。
点到直线的距离公式是高中数学中的基本工具之一,它表述了一个点$(x_0, y_0)$到直线$Ax + By + C = 0$的距离$d$计算方法,即:
\[ d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \]
要注意的是,如果直线的方程是斜截式$y = kx + b$,在计算距离时需要将其转化为一般式$Ax + By + C = 0$,因为距离公式只适用于一般式方程。
对于两条平行直线$l_1: Ax + By + C_1 = 0$和$l_2: Ax + By + C_2 = 0$,它们之间的距离可以通过下面的公式计算:
\[ \text{距离} = \frac{|C_2 - C_1|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \]
这里的条件是,两条直线的一次项系数$A$和$B$必须相同,这样它们才是平行的。
在素养小测中,第一题指出:
1. 点到直线的距离并不总是可以直接通过斜截式求得,必须将直线方程转换为一般式。
2. 直线外一点到直线的最短距离是该点到直线的垂线段长度,即点到直线的距离。
3. 计算平行线$x + y - 1 = 0$和$2x + 2y + 5 = 0$之间的距离时,由于系数不满足比例关系,所以不能直接应用公式。
第二题,直线$3x + 4y + 5 = 0$与$3x + 4y - 5 = 0$之间的距离可以通过公式计算,两直线的一次项系数相同,直接代入公式得到距离为2,选择A。
第三题,点$M(-3,4)$到直线$l: x - y + 3 = 0$的距离,同样应用距离公式,可以计算出距离为2。
类型一的典例题中,第一题要求求点到直线$l: x + 3y + m = 0$($m > 0$)的距离,利用距离公式可以建立关于$m$的方程求解。第二题问的是原点$O$到直线$x + y - 1 = 0$的距离,这是原点到直线的最短距离,直接应用距离公式。第三题涉及距离最大情况,当直线经过一个特定点并且与固定直线垂直时,点到直线的距离达到最大。
在解决与点到直线距离的最值问题时,要考虑到直线的位置关系和几何意义,例如直线是否过定点,以及直线的方向与垂直关系。
总结这些知识点,我们可以得出:
1. 点到直线的距离公式适用于直线的一般式方程,斜截式需转换。
2. 平行直线间的距离公式只适用于一次项系数相同的直线。
3. 距离最值问题通常涉及到直线的垂直关系和几何意义。
4. 应用距离公式时,要保证直线方程的一般形式正确,以及注意系数的比例关系。
通过这些习题和解析,学生可以加深对点到直线距离及平行线间距离的理解,掌握求解此类问题的方法。在实际练习中,应注重理解和应用这些公式,灵活解决问题。