点到直线的最短距离公式为:
d = |Ax₀ + By₀ + C| / √(A² + B²),其中直线方程为Ax + By + C = 0,点坐标为(x₀, y₀)。该公式通过向量投影原理推导,适用于任意直线和平面点,能快速计算几何中的最小距离问题。
1. 公式推导原理
- 向量投影法:将点到直线的距离转化为向量在法向量方向的投影长度。直线法向量为(A, B),点(x₀, y₀)到直线上任意点(x, y)的向量投影绝对值即距离。
- 几何意义:公式分子为直线方程代入点坐标的绝对值,分母为法向量的模,确保结果为非负最短距离。
2. 使用步骤
- 确认直线方程:整理为Ax + By + C = 0的标准形式,如2x - 3y + 6 = 0。
- 代入点坐标:若点为(1, -2),则分子为|2×1 + (-3)×(-2) + 6| = 14。
- 计算分母:√(2² + (-3)²) = √13。
- 求结果:d = 14 / √13 ≈ 3.88。
3. 实际应用场景
- 工程测量:如计算建筑点位到道路中线的合规距离。
- 计算机图形学:判定像素点到虚拟线段的最短路径,优化渲染效率。
- 机器人导航:避障算法中快速评估障碍物与行进路线的安全距离。
总结
掌握该公式可高效解决平面距离问题,注意直线方程必须化为标准形式,避免符号错误。对于三维或曲线距离,需扩展其他数学工具。