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立体几何求点到平面的距离

2025-09-20 05:24:10

问题描述:

立体几何求点到平面的距离,蹲一个热心人,求不嫌弃我笨!

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2025-09-20 05:24:10

立体几何求点到平面的距离】在立体几何中,点到平面的距离是一个常见的问题,尤其在空间解析几何中有着广泛的应用。掌握这一知识点有助于理解空间中点、线、面之间的位置关系,并为后续的三维几何计算打下基础。

一、基本概念

- 点:空间中的一个坐标(如 $ P(x_0, y_0, z_0) $)

- 平面:由一般式方程表示:$ Ax + By + Cz + D = 0 $,其中 $ A, B, C $ 是法向量的分量

- 点到平面的距离:从该点垂直投影到平面上的线段长度

二、公式推导与应用

点 $ P(x_0, y_0, z_0) $ 到平面 $ Ax + By + Cz + D = 0 $ 的距离公式为:

$$

d = \frac{Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}

$$

这个公式基于向量投影原理,利用点在平面上的投影方向与法向量一致的特点进行计算。

三、解题步骤总结

1. 确定点的坐标:明确点的三维坐标 $ (x_0, y_0, z_0) $

2. 写出平面的一般式方程:确认平面的系数 $ A, B, C, D $

3. 代入公式计算:将点坐标和系数代入公式求出距离

4. 注意符号:分子部分使用绝对值,确保结果为正数

四、典型例题与解答

题号 点 $ P(x_0, y_0, z_0) $ 平面方程 $ Ax + By + Cz + D = 0 $ 距离 $ d $
1 $ (1, 2, 3) $ $ x + y + z - 6 = 0 $ $ 0 $
2 $ (2, 1, 5) $ $ 2x - 3y + z + 4 = 0 $ $ \frac{9}{\sqrt{14}} $
3 $ (-1, 0, 2) $ $ 3x - 4y + 5z - 7 = 0 $ $ \frac{18}{\sqrt{50}} $
4 $ (0, 0, 0) $ $ 5x + 12y - 13z + 1 = 0 $ $ \frac{1}{\sqrt{314}} $

五、注意事项

- 公式适用于所有非平行于坐标轴的平面;

- 若点在平面上,则距离为 0;

- 计算时注意单位统一,避免因单位不同导致误差;

- 可通过向量法或几何法验证答案是否合理。

六、总结

点到平面的距离是立体几何中的重要知识点,其计算方法简洁且实用。掌握该公式的应用不仅能提高解题效率,还能加深对空间几何的理解。通过练习不同类型的题目,可以进一步巩固这一知识,并灵活运用于实际问题中。

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