空间点到空间直线的距离求解
求解步骤
- 已知直线上两点,根据空间直线的点向式方程求解
空间点:假设经过直线两点A(x1,y1,z1)A(x1,y1,z1)A(x1,y1,z1), B(x2,y2,z2)B(x2,y2,z2)B(x2,y2,z2),s⃗(m,n,p)\vec{s}(m,n,p)s(m,n,p)为空间直线的方向向量,
则直线的方程可表示为:
x−x1m=y−y1n=z−z1p=t(1)\frac{x-x1}{m}=\frac{y-y1}{n}=\frac{z-z1}{p}=t \tag{1} mx−x1=ny−y1=pz−z1=t(1)
示意图如下所示:
2. 假设直线外存在一点C(xc,yc,zc)C(xc,yc,zc)C(xc,yc,zc),c点在直线上的垂足坐标为D(xd,yd,zd)D(xd,yd,zd)D(xd,yd,zd)
则 :
xd−x1m=yd−y1n=zd−z1p=t(2)\frac{xd-x1}{m}=\frac{yd-y1}{n}=\frac{zd-z1}{p}=t \tag{2} mxd−x1=nyd−y1=pzd−z1=t(2)
{xd=mt+x1yd=nt+y1zd=pt+z1(3)\left\{\begin{matrix} xd = mt+x1\\ yd = nt+y1\\ zd = pt+z1 \end{matrix}\right.\tag{3}⎩⎨⎧xd=mt+x1yd=nt+y1zd=pt+z1(3)
3 由垂线方向的方向向量(xc−xd,yc−yd,zc−zd)(xc-xd,yc-yd,zc-zd)(xc−xd,yc−yd,zc−zd)和直线方向的方向向量(m,n,p)(m,n,p)(m,n,p)的数量积为零,可得
m(xc−xd)+n(yc−yd)+p(zc−zd)=0(4)m(xc-xd)+n(yc-yd)+p(zc-zd)=0\tag{4}m(xc−xd)+n(yc−yd)+p(zc−zd)=0(4)
由(3),(4)(3),(4)(3),(4)可得:
t=(m∗(xc−x1)+n∗(yc−y1)+p∗(zc−z1))/(m2+n2+p2)(5)t = (m*(xc-x1)+n*(yc-y1)+p*(zc-z1))/(m^{2}+n^{2}+p^{2})\tag{5}t=(m∗(xc−x1)+n∗(yc−y1)+p∗(zc−z1))/(m2+n2+p2)(5)
4求点c到直线的距离
d=(xc−xd)2+(yc−yd)2+(zc−zd)2(6)d =\sqrt{(xc-xd)^{2}+(yc-yd)^{2}+(zc-zd)^{2}}\tag{6}d=(xc−xd)2+(yc−yd)2+(zc−zd)2(6)
将(3),(5)(3),(5)(3),(5)整合带入(6)(6)(6)中即可算出d
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