Класс 10 → Координатная геометрия ↓
Формула расстояния
Формула расстояния в координатной геометрии помогает вычислить расстояние между двумя точками на плоскости. Происходя из теоремы Пифагора, она служит основным инструментом в математике, особенно в алгебре и геометрии.
Понимание основ
Сначала рассмотрим две точки на декартовой плоскости: точку A ((x1, y1)
) и точку B ((x2, y2)
). Формула расстояния позволяет нам вычислить длину отрезка, соединяющего эти две точки.
Формула
Математическое выражение для расстояния d
между точками A и B имеет вид:
D = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)²)
Эта формула выводится из теоремы Пифагора, которая утверждает, что в прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы (сторона, противоположная прямому углу) равен сумме квадратов других двух сторон.
Визуальное представление
Представьте две точки A и B на двумерной плоскости. Создайте прямоугольный треугольник, нарисовав горизонтальные и вертикальные линии через эти точки.
Пошаговый расчет
Давайте узнаем, как использовать формулу для нахождения расстояния между двумя точками с координатами.
Пример 1
Найдите расстояние между точкой A ((3, 4)
) и точкой B ((7, 1)
).
- Вычислите разницу в x-координатах:
x2 - x1 = 7 - 3 = 4
. - Вычислите разницу в y-координатах:
y2 - y1 = 1 - 4 = -3
. -
Примените формулу расстояния:
D = √((4)² + (-3)²) d = √(16 + 9) d = √25 d = 5
Расстояние между двумя точками равно 5 единицам.
Пример 2
Попробуем другой пример с точками C ((-2, 8)
) и D ((4, -3)
).
- Разница в x-координатах:
4 - (-2) = 4 + 2 = 6
. - Разница в y-координате:
-3 - 8 = -11
. -
Вычисление расстояния:
D = √((6)² + (-11)²) D = √(36 + 121) d = √157 d ≈ 12.53
Приблизительное расстояние между этими точками составляет 12.53 единицы.
Применение в реальном мире
Формула расстояния не ограничивается чистой математикой. Она широко используется в физике, навигации и других областях.
Физика
В физике эта формула необходима для работы с векторами, решения задач на движение и пространственных расчетов. Например, определение кратчайшего пути между двумя позициями.
Навигация
В навигации и GPS-технологиях формула расстояния помогает рассчитать расстояние по прямой ("как есть") между двумя географическими точками.
Практические задачи
Теперь ваша очередь. Попробуйте применить формулу расстояния для решения следующих задач:
Задача 1
Вычислите расстояние между точками E ((5, 9)
) и F ((-3, 6)
).
Задача 2
Найдите расстояние между точкой G ((0, 0)
) и точкой H ((-6, 8)
).
Решение
Решите эти задачи и проверьте свои ответы:
Решение 1
Для задачи 1:
D = √((-3 - 5)² + (6 - 9)²) D = √((-8)² + (-3)²) D = √(64 + 9) d = √73 d ≈ 8.54
Расстояние составляет приблизительно 8.54 единицы.
Решение 2
Для задачи 2:
D = √((-6 - 0)² + (8 - 0)²) D = √((6)² + (8)²) D = √(36 + 64) d = √100 d = 10
Расстояние точно равно 10 единицам.
Заключение
Формула расстояния - это важный математический инструмент, упрощающий вычисление расстояния между двумя точками на двумерной плоскости. Ее применение выходит за пределы математики, проникнув в различные научные и реальные контексты, поддерживая системы навигации, физические расчеты и многое другое. Освоение этой формулы не только обогащает математический арсенал, но и углубляет понимание пространственных отношений в повседневной жизни.