点到直线的距离公式推导
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摘自 点到直线距离公式的几种推导 - 三横先生的文章 - 知乎 的三角形面积法,稍做修改并更正书写错误。web
原由
今天在 PPT 里看到一个点到超平面的距离公式
d=∥w∥1∣w⋅x0+b∣,看了半天没看懂为何这样算,遂去问学霸,答曰“平面状况下就是点到直线的距离公式”。app
万分惭愧,我连初中数学都忘了。ide
三角形面积法
直线
l 方程为
Ax+By+C=0,
A、
B 均不为
0,点
P(x0,y0),设点
P 到
l 的距离为
d。svg
设点
R(xR,y0),点
S(x0,yS)。函数
由
R,S 在直线
l 上,获得spa
AxR+By0+C=0
Ax0+ByS+C=0orm
因此xml
xR=A−By0−C
yS=B−Ax0−Chtm
即
∣PR∣=∣x0−xR∣=∣x0−A−By0−C∣=∣AAx0+By0+C∣
∣PS∣=∣y0−yS∣=∣y0−B−Ax0−C∣=∣BAx0+By0+C∣
因而
∣RS∣=PR2+PS2
=ABA2+B2
⋅∣Ax0+By0+C∣
由
ΔPSR 得
d⋅∣RS∣=∣PR∣⋅∣PS∣
即
d=∣RS∣∣PR∣⋅∣PS∣=ABA2+B2
⋅∣Ax0+By0+C∣∣AAx0+By0+C∣⋅∣BAx0+By0+C∣=A2+B2
∣Ax0+By0+C∣
另外一种形式
设函数
f(x,y)=Ax+By+C,直线
l:Ax+By+C=0 的法向量为
v(A,B)。
则点
P(x0,y0) 到直线
l 的距离
d 为
d=A2+B2
∣Ax0+By0+C∣=∥v∥f(x0,y0)
注:
∥v∥ 为向量
v 的 2-范数