直線ax+by+c=0と点P(x0,y0)との距離dは、d=|ax0+by0+c|/√(a^2+b^2)で与えられることを証明せよ。とある参考書にはPから直線に下ろした垂線の足をHとする。垂線の法線ベクトルは(b,-a)、通る点はP(x0,y0)。よって、直線PHは、bx-ay=bx0-ay0従って、点Hは連立式ax+by+c=0…①bx-ay=bx0-ay0…②のxの解x=(x0b^2-y0ab-ac)/a^2+b^2PHのx座標の差=|x-x0|=|-a^2 x0-aby0-ac|/a^2+b^2=|a||ax0+by0+c|/a^2+b^2PHはこの√(a^2+b^2)/|a|倍PH=|ax0+by0+c|/√(a^2+b^2)という流れなのですが、質問が二つありまして、一つ目は、何故PHのx座標の差=|x-x0|を求めているのか?二つ目は、何故PHはこの√(a^2+b^2)/|a|倍といえるのか?ということです。数学に理解の深い方、どうぞ宜しくお願いします…。

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1121870

2026-04-13 09:00

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2点(A,B),(C,D)の距離は√{(A-C)²+(B-D)²}

|x-x₀|=|A-C|です。

また、2点を通る直線の傾きがkなら、|B-D|=k|A-C|なので

√{(A-C)²+(B-D)²}=√{(A-C)²+k²(A-C)²}

=|A-C|√(1+k²)

つまり、2点の距離は|A-C|の√(1+k²)倍

ax+by+c=0の傾きは-b/aなので、k=-b/aを代入すると

√(1+b²/a²)=√{(a²+b²)/a²}=√(a²+b²)/√(a²)

=√(a²+b²)/|a|

よって、PH=|x-x₀|の√(a²+b²)/|a|倍です。

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