点到直线的距离教案
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3.3.3点到直线的距离
教学目标:
(一)知识目标:点到直线的距离公式.
(二)能力目标:理解点到直线距离公式的推导;点到直线距离公式的简单应用.
(三)德育目标:认识事物之间在一定条件下的转化;用联系的观点看问题.
教学重点:
点到直线的距离公式.
教学难点:
理解点到直线距离公式的推导.
教学方法:
探究讨论式
在引入本节的研究问题:点到直线的距离公式之后,引导学生探究讨论点到直线距离的
求解思路,一起分析探讨解决问题的各种途径,培养学生的发散性思维,进而逐一推导,培
养学生研究问题、分析问题、解决问题的能力.
教学过程:
(课前教师板书标题“点到直线的距离”)
课题导入:
前面两节课,我们一起研究学习了两直线平行和垂直的充要条件,两直线的夹角公式,
两直线的交点问题,逐步熟悉了利用代数手段研究几何问题的思想方法.这一节课,我们将研
究怎样由点的坐标和直线的方程直接求点到直线的距离问题.
思考题:(引导学生探究、讨论;每一种方法都要总结方法)
求点(2,1)P到直线:210Lxy的距离(
答案:45
5).
师:首先申明现成的公式暂时不能用,请大家想想看利用
我们学过的知识可以怎样解决这个问题? 做做看„
(教师板书(2,1)P,:210Lxy)
„师:点到直线的距离是怎么定义的?做好的举手示意
„(等到学生基本做好)师:答案是多少?„叫一个学生站
起详细回答„师:还有没有其它方法?„好好想想,打开你的
想象之门,看看还有没有其它的方法可以解决„同桌可以相互
启发„
师: 请大家总结一下的解题方法,他是用什么方法解
决这个问题的?是从哪个层面?
师:好了!大家的方法层出不穷,这个题就先到这儿 x
L:2x+y-1=0y
OP(2,1)解法一:两点间距离法
解:过点P作直线:210Lxy的垂线
1:20Lxy,再求L与
1L的交点21
(,)
55Q,则点(2,1)P到直
线:210Lxy的距离即为:
222145
(2)(1)
555PQ
.
解法二:最小值法
解:设(,)Mxy是直线:210Lxy上的任意
一点, 则12yx,得:
22
(2)(1)PMxy22
(2)(2)xx
2
544xx2216
5()
55x
当2
5x时,即21
(,)
55M时,
min45
5PM,这个值就是点P到直线L的距离.
解法三:三角形法
解:设直线L倾斜角为
,过点P作PQL于点Q,
过点P作
1//Ly轴交L于点(2,3)A,4AP
,在RtPQA
中,coscosPQAPAPQAP
21145
44
1tan145
.
解法四:三角形法
解:设直线L倾斜角为
,过点P作PQL
于点Q,
过点P作
1//Lx轴交L
于点(0,1)B
,2BP
,在RtPQB
中,
cossinPQBPBPQBP
21145
22
1
1cot5
1
4
. x
L:2x+y-1=0L
1y
OP(2,1)
Q
x
L:2x+y-1=0y
OP(2,1)
M(x,y)
xL:2x+y-1=0y
OP(2,1)
AQ
x
L:2x+y-1=0y
OP(2,1)
QB解法五:三角形法
解:设直线L倾斜角为
,过点P作直线
1//LL,有
1:250Lxy,L与
1L距离即为所求.设
1L、L与y轴分
别交于点
21,PQ,则
21(0,5),(0,1)PQ,
214PQ,过点
1Q作
11//PQPQ交L于
1P,则
1121211cosPQPQPQPQP
21
21
cos4
1tnPQ
a
145
4
145
.
解法六:面积法
解:过点P作
1//Lx轴交L于点(0,1)B,2BP,过
点P作
2//Ly轴交L于点(2,3)A,4AP
,在RtABP中,
25AB,由三角形面积公式可知
dABBPAP45
5d.
解法七:向量法
解:由方向向量的知识得与直线L垂直的向量(2,1)n
.
在直线L上任取一点(1,1)Q,向量QP
在向量n
上的投影的
绝对值就是点P到直线L的距离,有cosdQP
,
cosnQPnQP
,
22(2,1)(1,2)
21nQP
d
n
22
5
45
5.
进入主题:
师:对照思考题,我们一起来看一个更具一般性的问题.
在平面直角坐标系中,如果已知某点P的坐标为
00(,)xy,直线l的方程是
0AxByC,求点P到直线l的距离.
师:点和直线都以字母形式给出,象刚才一样,有这么多方法,我们是能够解决,如果x
L:2x+y-1=0y
L
1OP(2,1)P
2
Q
1
QP
1
xL:2x+y-1=0
dy
OP(2,1)
AB
x
L:2x+y-1=0y
n
OP(2,1)
Q每一次都这样求,会不会太麻烦?其中是否有一般性的结论?可以直接当公式来用.我们一起
来推推看.师:首先大家说说解决这个问题有哪些思路?学生:刚才用到的两点间距离法、最
小值法、三角形法、面积法、向量法应该都可以解决这个问题.师:很好!能够看清问题的本
质,那我们就挑一种书本上没有详细解释的方法来试试„
„还有其它方法请同学们课后再思考一下.
解决方案:
方案一:
根据定义,点P到直线l的距离d是点P到直线l的垂线段的长.
解题思路:一求垂线PQ的方程,二求Q点坐标,三求PQ长度.
详细过程:设点P到直线l的垂线段为PQ,垂足为Q.先考虑0A
由PQl
00:()
PQB
lyyxx
A即
00BxAyBxAy,
解方程组
000AxByC
BxAyBxAy
2
00
22BxAByAC
x
AB
即点Q
的横坐标,222
0000
0
22BxAByACAxBx
xx
AB
00
22()AAxByC
AB
00
00
22()
()BAxByCB
yyxx
AAB
22
00()()dxxyy2
00
22()AxByC
AB
00
22AxByC
AB;0A要验证过才行.
方案二:直接用两点间距离公式推导.
解题思路:设出Q坐标,列出满足条件,由距离公式求出距离.
详细过程:设点
11(,)Qxy,则11
10
100
(0)AxByC
yyB
A
xxA
101000
1010()()()
()()0AxxByyAxByC
BxxAyy
(1)
(2)
(1)(2)平方相加2222222
101000()()()()()ABxxBAyyAxByC
2
22
00
1010
22()
()()AxByC
xxyy
AB
0022
1010
22()()AxByC
dxxyy
AB
;0A
也满足.
方案三:过点P分别作x、y轴的平行线,交已知直线于R,S两点,从而构成一个直角
三角形,用勾股定理求出RS,再利用三角形等积求d. lxdy
P
OQ