点
( x 0
, y 0
) から直線
ax+by+c=0
への垂線の長さは,
(言い換えると 点
( x 0
, y 0
) と直線
ax+by+c=0
との距離は,)
| a
x 0 +b
y 0 +c
|
a 2 + b
2
【導出計算】
点
( x 0
, y 0
) をP点とする。このP点から直線
ax+by+c=0へ下ろした垂線の足を点Qとし,その座標を
( x 1
, y 1
) をとする。垂線の長さPQは
PQ=|
PQ ⟶
|=
( x
1 − x 0
) 2
+ (
y 1 − y
0 ) 2
( ∵
PQ ⟶
=( x
1 − x 0
, y 1
− y 0
) ) ・・・・・・(1)
次に,直線の方向ベクトル
m →
を求める。
y=− a
b x−
c b より
m →
=( 1,−
a b )
m →
と
PQ ⟶
のなす角は90°より
PQ ⟶
· m
→ =(
x 1 −
x 0 )·1+(
y 1 −
y 0 )·(
− a b
)=0
よって,
x 1 −
x 0 =(
y 1 −
y 0 )·(
a b
) ・・・・・・(2)
(1)に(2)を代入すると,
PQ
=
{ (
y 1 −
y 0 )·(
a b
) } 2
+ (
y 1 −
y 0 )
2
=
( y
1 − y 0
) 2
a 2 +
b 2 b
2
・・・・・・(3)
次に,
y 1 の消去を図る。点Qが直線上にあることより,
a x 1 +b
y 1 +c=0
よって,
x 1 =−
b a y 1
− c a
・・・・・・(4)
(4)を(2)に代入すると,
− b a
y 1 −
c a −
x 0 =(
y 1 −
y 0 )·(
a b
)
( − b
a − a
b ) y
1 = x 0
− a b
y 0 +
c a
− a 2
+ b 2
ab
y 1 = x
0 − a
b y 0
+ c a
y 1 =
−1
a 2 + b
2 (
ab x 0
− a 2
y 0 +bc
)
よって,
y
1 − y 0
=
−1
a 2 + b
2 (
ab x 0
− a 2
y 0 +bc
)− y
0
= −1
a 2 +
b 2 (
ab x 0
+ b 2
y 0 +bc
)
=
−b
a 2 + b
2 (
a x 0 +b
y 0 +c
)
・・・・・・(5)
(5)を(3)代入して
PQ= |
a x 0
+b y 0
+c |
a 2
+ b 2
が得られる。
|