两点间距离公式是平面直角坐标系中计算两点之间距离的基本公式,其核心内容及应用如下:
一、公式表达式
设平面内两点 $A(x_1, y_1)$ 和 $B(x_2, y_2)$,则两点间的距离公式为:
$$
d = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2}
$$
其中,$d$ 表示点 $A$ 与点 $B$ 之间的直线距离。
二、公式推导与性质
勾股定理的应用
通过过 $A$ 点作 $x$ 轴平行线,过 $B$ 点作 $y$ 轴平行线,两线交点为 $C$,构成直角三角形 $ACB$。根据勾股定理:
$$
AB^2 = AC^2 + BC^2 \Rightarrow d = \sqrt{AC^2 + BC^2}
$$
其中 $AC = |x_1 - x_2|$,$BC = |y_1 - y_2|$。
坐标轴特殊情形
- 当 $x_1 = x_2$ 时,距离简化为 $|y_1 - y_2|$;
- 当 $y_1 = y_2$ 时,距离简化为 $|x_1 - x_2|$。
几何意义
公式反映了点与点之间直线距离的度量,是解析几何中距离度量的基础。
三、扩展应用
空间两点距离
在三维空间中,设点 $A(x_1, y_1, z_1)$ 和 $B(x_2, y_2, z_2)$,距离公式扩展为:
$$
d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}
$$
该公式通过两次勾股定理推导得出。
直线上的两点距离
若两点在直线 $y = kx + b$ 上,距离公式可表示为:
$$
d = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 \sec^2\alpha + (y_1 - y_2)^2}
$$
其中 $\alpha$ 为直线倾斜角,$k = \tan\alpha$。
四、公式应用示例
计算点 $A(1, 2)$ 与 $B(4, 6)$ 之间的距离:
$$
d = \sqrt{(4 - 1)^2 + (6 - 2)^2} = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = 5
$$
五、总结
两点间距离公式是解析几何的核心工具,通过勾股定理推导,可灵活应用于平面和空间距离计算,并衍生出直线距离、倾斜角等几何性质。