2.3.3 点到直线的距离公式
人教 A 版 · 本节 4 页原书扫描(原文)+ 本站重写的讲解与习题详解考过 17 题 ↓
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本节的知识树
1 公式 · 最深 1 层。根是引本节作教材出处的实体,长链由 `prereqs` 构建期派生——源里只有最小一步。
考过本节的真题
共 17 道
- 浙江 2008 · q20求 使 为常数 · 先把含动点的那一块提干净,再逼它等于常数经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2009 · q07边与半径 的圆最多几个公共点 · 建系夹出圆心 / 面积绑住三条距离 / 先造一个再卡上界经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2011 · q21两条切线不是两个对象——它们的斜率是同一个二次方程的两根经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2012 · q16距离相等的真意思是「各贴住同一对平行线」——圆贴 ,抛物线贴 经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2012 · q21「被 平分」一句就定死 · 面积只剩一个 ,最大在 经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2013 · q21圆的弦当底、椭圆的弦当高 · 换个主元,「斜率不存在」这句话自己蒸发,经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2014 · q21「只有一个公共点」就是相切 · 距离最大值 ,等号在 经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2015 · q14恒正的那个绝对值先扔掉 · 剩下一个,要么分区平移,要么一步放缩再验等号经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2018 · q09 的最小值 · 的终点在圆周上, 的终点在两条射线上经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2019 · q12切于一点定圆心 · 沿法线走到 轴,或用「距离等于半径」联立逼出重根经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2020 · q15两个等半径圆的公切线 · 两个「距离 = 半径」硬解,或用对称性一步定中点经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2021 · q16椭圆切线条件求斜率与离心率 · 焦点三角形一路、坐标代数一路经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2022 · q16过左焦点的直线交双曲线与渐近线 · 先求 B 再回推 A,或用到渐近线的距离直接卡住 A经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2023 · q06圆外一点两切线夹角 · 半角直角三角形配二倍角,或解析求斜率经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2024 · q11丝带曲线四命题逐项判 · 解出 y²,或只用一条距离式经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2024 · q16椭圆上两点定形状,面积 9 反求直线 l · 平移底边找 B,或直接设 l 割补算面积经由 点到直线的距离公式
- 浙江 2025 · q07圆上到直线距离为 1 的点恰好 2 个 · 平移直线数交点,或把距离写成角的函数经由 点到直线的距离公式
讲解
本站对这一节的重写(不是原书转写):顺序可重组、推导可补全,目标是易读易学 + 与真题关联。原文以上方扫描图为准。
整个第 2 章只有这一条公式在高考里被反复调用:
它算的是点 到直线 的距离。公式本身两秒就能背下来, 考场上的差距不在背,在两件别的事:用之前要不要先改写方程,以及看到什么样的几何条件该想到它。 所以这一节先把公式和它的两条推导讲清楚(推导决定了你信不信它、也决定了你会不会记错分母), 再花大力气讲它在圆锥曲线题里的那几副面孔。
一、公式:一句话读懂它的形状
- 分子是把点的坐标代进直线方程左边得到的那个数,再取绝对值。点在直线上时它是 , 距离也就是 ——公式与”点在直线上 坐标满足方程”这件事是自洽的。
- 分母只与直线有关、与点无关,是系数向量 的模。它出现在这里的原因见第二节: 是直线的一个法向量,除以它的模就是把它变成单位向量。
由此立刻得到两条不必单独记的推论:
- 原点到直线的距离:把 代进去,。
- 两条平行直线 与 之间的距离:在其中一条上随便取一点代入另一条, 得 。用它的前提是两式的 、 已经写成完全相同的一对数, 否则要先同乘一个常数配平(这是下一小节 §2.3.4 的正题,这里先记着)。
二、两条推导,各自留下一件有用的东西
课本给了两条,都值得看一遍——不是为了背推导,是因为每条推导都留下一个可复用的观念。
推导一(坐标法):老实求垂足
思路最自然: 到 的距离就是垂线段 的长,那就把垂足 求出来,再用两点间距离公式。 设 、, 的斜率是 ,垂线 的斜率是 , 于是 的方程是 ;与 联立解出 的坐标,代进距离公式化简, 最后得到那条公式。
课本自己在旁边点了一句”思路自然但运算量较大”。它留下的东西是”坐标法”这套流程:
建系 → 用坐标表示几何量 → 代数运算 → 把结果翻译回几何。第 74 页(page-0079)那道
“用坐标法证明直角三角形斜边中点到三顶点等距”的练习考的正是这套流程,与公式本身无关。
推导二(向量投影):分母是怎么来的
设 是 上任意一点, 是与 的方向向量垂直的单位向量,那么 就是 在 上的投影向量,于是
关键一步是找出这个 :在 上取两点 、, 两式 与 相减得
这正是”向量 与方向向量 数量积为零”,即 垂直于直线。 把它单位化,取 ,算出
再用 在 上()代入,取绝对值就得到公式。
它留下的东西是 这个法向量。 这是本节最值钱的一句话: 一般式方程 的系数对 就是它的一个法向量。 记住它, 分母 就不再是一串要背的符号,而是”把法向量单位化”的必然结果—— 你再也不会把它错记成 或 。
关于 或
推导一里假设了 且 (要用斜率)。课本随后说”可以验证,当 ,或 时, 上述公式仍然成立”。这句话要自己验一遍,不然公式的适用范围就是含糊的:
- 时 ,即竖直线 ,点到它的距离是 ,而公式给出 ,一致;
- 时同理(水平线)。
所以公式对任何一般式方程都成立,只要 、 不同时为零(同时为零就不是直线了)。 推导二其实压根不需要分这两种情形——它没用斜率。
三、用它之前的那一步:先化成一般式
课本例 5 是专门为这件事出的:求点 到直线 的距离。
不是一般式。要先写成 ,读出 、、,才能代入:
三条最常见的”没化就代”:
- 等号右边不是 (、、)——移到左边去。
- 写成了斜截式或点斜式()——展开并移项成 。
- 漏掉了缺项的系数是 —— 里 ,分母是 ,不是 。
顺带一提,例 5 旁边的问号问”直线 有什么特性?由此你能给出简便解法吗”—— 是竖直线 ,点 的横坐标是 ,横向距离直接是 。 竖直线与水平线不必套公式,看横(纵)坐标差即可,这在填空题上省时间。
四、它在题目里的三副面孔
这条公式在高考里几乎不以”求点到直线的距离”这种原样出现。认出它的三种伪装比背公式重要得多。
面孔一:三角形的高(进而是面积)。 课本例 6 就是范本——求 的面积, 先用两点间距离公式量出底 ,再把” 边上的高”翻译成”点 到直线 的距离”, 一乘一半就是面积。“高”这个词是触发器:一旦题目里出现三角形面积、平行四边形面积、 点到某条边的距离,就该往这条公式上想。
面孔二:圆与直线的位置关系。 判断直线与圆相交/相切/相离, 只看圆心到直线的距离 与半径 的大小;求弦长用 ; 求切线就是让 列方程。整个 §2.5 都建立在这条公式上。
面孔三:把”距离等于某个值”变成一个方程。 第 77 页(page-0082)练习第 3 题就是最小的样板:
已知点到 的距离为 ,求 。把公式写出来、去分母、解绝对值方程,两个解。
“距离已知、直线里带参数”这种题一定要留意绝对值带来的两解——直线可以在点的两侧各摆一条。
五、易错清单
按失分频率排:
- 没化成一般式就代系数(见第三节)。
- 分母写错:是 ,不是 ,也不带 。用第二节那句” 是法向量、 要单位化”来记,就不会错。
- 分子忘了绝对值,算出负距离。距离恒非负。
- 解含参方程时漏掉一个解。 给出 与 两支。
- 两平行线间距离没先配平系数。 与 不能直接用 , 要先把第二条化成 ,再算 。
- 点在直线上时不敢写 。 代进去分子就是 ,距离就是 ,这是正确答案,不是”算错了”。
六、这一节考过的真题(怎么用它们)
页面下方「考过本节的真题」那一段是构建期从知识图谱派生出来的完整清单,都经由公式
点到直线的距离公式 连过来。这里给一个读的顺序,它同时也是这条公式的难度阶梯:
- 先做 2025 年第 7 题(圆上到直线距离为 的点恰好 个)。它是第四节”面孔二”的正面考法: 把”圆上有几个点到 的距离为 “翻译成”圆心到 的距离 落在哪个区间”,一条不等式就完事。 这道题练的是把点数问题换成一个 的取值范围。
- 接着看 2015 年第 14 题(圆盘上 的最小值)。它把这条公式当符号探测器用: 圆心到 的距离是 ,整个圆盘落在这条直线同一侧, 于是 不变号,那个绝对值是假的、直接脱掉;而圆心到 的距离 ,这条线割进圆盘,两侧符号相反,那个绝对值就非分区不可。 同一条公式,这里回答的不是”距离多少”,而是”变不变号”—— 与 比一次大小, 就决定了后面是写一个式子还是写两个式子。
- 再做 2019 年第 12 题(直线与圆相切于给定点,求圆心与半径)与 2020 年第 15 题 (一条直线同时与两个等半径的圆相切)。这两道用的是反过来的读法: 是已知条件, 未知的是圆心或直线本身,于是距离公式变成一个待解的方程(15 题要联立两个)。
- 然后是 2023 年第 6 题(圆外一点的两条切线的夹角)。切线的条件仍是 , 但要的不是参数而是角,得先由 与 算出半角的正弦。
- 2018 年第 9 题( 的最小值)是一次伪装: 的终点在一个圆上、 的终点在两条射线上, 两个点集的最短距离等于圆心到射线的距离减去半径,那个”圆心到射线的距离”正是本节的公式。 认出圆来,是这道题唯一的坎。
- 最后是 2024 年第 11 题(丝带曲线四命题逐项判)、2024 年第 16 题(椭圆上两点、面积为 反求直线 )与 2021 年第 16 题、2022 年第 16 题(圆锥曲线里的切线条件与到渐近线的距离)。 前两道是第四节的”面孔一”:面积 底 高 ,而高就是点到直线的距离; 16 题还要反过来由面积定出 的截距,正是第五节第 4 条说的两解情形。 后两道是这一节的上限:公式本身仍是那一条,难在你得先意识到”到切线的距离""到渐近线的距离” 是可以直接卡住参数的一个量。
习题详解(本站解答,无官方答案可核)
人教 A 版学生用书不含答案,教师用书与全解不在本站语料里——因此本节习题的解答无官方答案可核,它们是本站写的。每一道都过了独立 verifier 的 refute 优先复核(默认它有问题,找不出问题才放行),但那不等于官方标准答案:拿它对思路,别拿它对分。
本节目录下这四页上共印着两组「练习」,合计 6 道,逐题全做。第 74 页(page-0079)那一组 3 道印在
「2.3.3 点到直线的距离公式」这个标题之前,练的是上一小节的两点间距离公式与坐标法;它与本节同页同目录,
而两点间距离公式又正是本节公式的推导起点(课本推导一就是先求垂足再量 ),所以一并收在这里。
第 77 页(page-0082)那一组 3 道是本节自己的练习。这四页上没有「习题 2.3」——那一组印在 §2.3.4 的页上,
归它自己那一节。每道题先逐字引课本的题面(引用块),再写解答。
练习(第 74 页)第 1 题
- 求下列两点间的距离: (1) , ; (2) , ; (3) , ; (4) , .
四小问都用两点间的距离公式
前两问的两点分别在同一条坐标轴上,可以直接看坐标差;这里两种算法各写一遍,互相印证。
(1) 与 的纵坐标都是 ,两点都在 轴上,
直接看横坐标差也是 ,一致。
(2) 与 的横坐标都是 ,两点都在 轴上,
纵坐标差 ,一致。注意 是正的,别把两个负号约丢一个。
(3) ,,
,根号要化到最简。
(4) ,,
无平方因数, 已是最简。
公式里两个差谁减谁都行,横、纵两处也不必用同一个方向——平方之后符号被彻底吃掉, 与 是同一个数。真正要盯住的只有两条: 每一项都必须平方(漏了平方就成了坐标差之和,那是另一回事),以及同一个差里的两个坐标要取自同一对点 (别把 的横坐标和 的横坐标凑一块)。
练习(第 74 页)第 2 题
- 已知 与 两点间的距离是 17,求 的值.
把距离公式列成关于 的方程:
因为等号两边都非负,平方是同解变形:
两个值都要取。 的横坐标是 还是 ,对应的两个点关于 轴对称,到 的距离相同, 题目没有别的条件把其中一个排掉。所以 或 。
回代核一遍: 时 ; 时 。两个都对。
只写 是这道题唯一的错法: 的解不是 ,是 。
练习(第 74 页)第 3 题
- 用坐标法证明:直角三角形斜边的中点到三个顶点的距离相等.
证明。 坐标法的第一步是建系,而建系是可以挑的:距离在平移、旋转下都不改变, 所以把这个直角三角形先摆到一个方便的位置,不损失一般性。
设 中 。以直角顶点 为原点、两条直角边所在直线为坐标轴 建立平面直角坐标系(这总办得到:两条直角边本来就互相垂直)。于是可设
(、 是两条直角边的长度带上方向的记法;、 是”三角形不退化”这个前提, 下面用不到它们的符号,所以不必再分正负讨论。)
斜边是 ,它的中点
三段距离逐个算:
(每一步都用了 ,这里 , 不需要绝对值。)
三者都等于 ,即
也就是斜边中点到三个顶点的距离相等。证毕。
顺带读出一条结论:这个公共值 恰好是斜边 的一半 ()。所以这道题证的其实是初中那条”直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”, 而 就是它外接圆的圆心、 是直径。
这道题的关键动作:建系时把直角顶点放到原点、直角边放到坐标轴上。这样两个顶点各有一个坐标为 , 后面三次开方里的式子完全相同,一眼就能看出相等;若随手把三角形斜着摆,同样能证出来,但要多算十几步。
练习(第 77 页)第 1 题
- 求原点到下列直线的距离:
(1) (2) l: x = y.
原点到直线的距离,就是把 代进点到直线的距离公式:
(1) 已是一般式,,,,
(分母有理化:。)
(2) 不是一般式,先移项写成
于是 ,,,
是正确答案,不是算错: 这条直线过原点(把 代进方程, 成立), 点在直线上时距离当然是 。这一小问的意义正在这里——公式对”点在直线上”这种情形照样成立。
练习(第 77 页)第 2 题
- 求下列点到直线的距离:
(1) , ;
(2) , ;
(3) , .
三小问的直线都已经是一般式(等号右边是 ),直接代
这里刻意把系数写成小写的 、、:这三小问的点分别叫 、、,再用大写就分不清 ""说的是点还是 的系数了。
(1) 点 ,直线 的系数 、、:
(2) 点 ,直线 的系数 、、 。分母 (根号系数照样先平方, ):
分子为 说明点正好落在这条直线上(把 代回方程:, 成立)。点在直线上时距离就是 ,这是正确答案,不是算错。
(3) 点 ,直线 的系数 、, 常数项缺省即 (缺常数项不影响公式可用):
分子里的 ——别把负号带出绝对值,距离恒非负。
练习(第 77 页)第 3 题
- 已知点 到直线 的距离为 1,求 的值.
这一次距离是已知的、直线里带一个参数,所以把公式当方程列出来解。
中 、(常数项就叫 ,与公式里的记号同名,代的时候看清位置), 分母 ,它是一个与 无关的正数,可以直接乘过去。 由题设
(分子里 。)
绝对值方程 有两支:
两个值都要留: 与 是两条平行直线,分别在 的两侧, 到 的距离都是 。而且无论 取哪个值,、 都不同时为零, 始终是一条直线, 没有需要排除的取值。
回代核一遍:
- : ✓
- : ✓
顺带核一条几何事实:这两条平行线之间的距离是 ,正好等于 , 与” 夹在两条线正中间”相符。
这道题的关键动作:距离已知 + 直线含参 去分母得绝对值方程 拆两支。 只解出一个 是最常见的失分。
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机器转写,如有出入以上方扫描图为准。它是原文可搜索、可复制公式、读屏器读得出的形态, 也是教材原文引文的逐字比对靶。
思考
在“平面向量及其应用”的学习中,我们用“向量法”证明过这个命题。你能回忆一下证明过程吗?比较“坐标法”和“向量法”,你有什么体会?
上述利用“坐标法”解决平面几何问题的基本步骤可以概括为
第一步:建立坐标系,用坐标表示有关的量第二步:进行有关代数运算
第三步:把代数运算的结果“翻译”成几何结论
思考
根据例 4 的条件,你是否还有其他建立坐标系的方法?你能说说建立适当坐标系对证明的重要性吗?
练习
-
求下列两点间的距离: (1) , ; (2) , ; (3) , ; (4) , .
-
已知 与 两点间的距离是 17,求 的值.
-
用坐标法证明:直角三角形斜边的中点到三个顶点的距离相等.
2.3.3 点到直线的距离公式
探究
如图2.3-5,已知点 ,直线 ,如何求点 到直线 的距离?

点 到直线 的距离,就是从点 到直线 的垂线段 的长度,其中 是垂足(图2.3-5)。因此,求出垂足 的坐标,利用两点间的距离公式求出 ,就可以得到
点 P 到直线 l 的距离.
设 . 由 , 以及直线 的斜率为 , 可得 的垂线 的斜率为 , 因此, 垂线 的方程为 , 即 .
解方程组
得直线 与 的交点坐标,即垂足 的坐标为
于是
因此,点 到直线 的距离
可以验证,当 ,或 时,上述公式仍然成立.
思考
上述方法中,我们根据点到直线距离的定义,将点到直线的距离转化为两点之间的距离,思路自然但运算量较大。反思求解过程,你发现引起复杂运算的原因了吗?由此能否给出简化运算的方法?
在上述方法中,若设垂足 的坐标为 ,则
对于②式,你能给出它的几何意义吗?结合方程组①,能否直接求出 ,进而求出 呢?请你试一试!
探究
我们知道,向量是解决距离、角度问题的有力工具。能否用向量方法求点到直线的距离?
如图 2.3-6,点 P 到直线 l 的距离,就是向量 的模.
设 是直线 上的任意一点, 是与直线 的方向向量垂直的单位向量,则 是 在 上的投影向量,.

思考
如何利用直线 的方程得到与 的方向向量垂直的单位向量 ?
设 是直线 上的任意两点,则 是直线 的方向向量。把 两式相减,得 。由平面向量的数量积运算可知,向量 与向量 垂直。向量 就是与直线 的方向向量垂直的一个单位向量。我们取 ,从而
因为点 在直线 上,所以 。所以 。代入上式,得
因此
思考
比较上述两种方法,第一种方法从定义出发,把问题转化为求两点间的距离,通过代数运算得到结果,思路自然;第二种方法利用向量投影,通过向量运算求出结果,简化了运算。除了上述两种方法,你还有其他推导方法吗?
例 5 求点 到直线 l: 3x=2 的距离.
分析:将直线 l 的方程写成 3x-2=0,再用点到直线的距离公式求解.
解:点 到直线 的距离
直线 有什么特性?由此你能给出简便解法吗?
例 6 已知 的三个顶点分别是 , , , 求 的面积.
分析:由三角形面积公式可知,只要利用距离公式求出边 AB 的长和边 AB 上的高即可.
解:如图2.3-7,设边 上的高为 ,则

边 AB 上的高 h 就是点 C 到直线 AB 的距离.
边 所在直线 的方程为
即
点 到直线 的距离
你还有其他解法吗?
因此,
练习
- 求原点到下列直线的距离:
(1) (2) l: x = y.
- 求下列点到直线的距离:
(1) , ;
(2) , ;
(3) , .
- 已知点 到直线 的距离为 1,求 的值.