ม.ปลาย · 35 นาที

ระยะห่างระหว่างจุดกับเส้นตรง

ลากจุด A และเส้นตรง l บนระนาบพิกัด แล้วดูระยะห่าง d เปลี่ยนไปพร้อมวิธีทำทีละขั้น เลือกใช้สูตรหรือหาจุดตั้งฉาก H ก่อนก็ได้ ดูค่าเป็นรูปราก เช่น 155 = 35 ทดลองเส้นขนาน วงกลมสัมผัส และโจทย์หาค่า k ฝึกโจทย์สี่ประเภทที่ตรวจคำตอบให้ และมีโหมดออกแบบโจทย์กับชุดข้อสอบสำหรับครูที่บันทึกรูป PNG ไม่มีเครื่องมือบังเพื่อใช้ทำข้อสอบ

ปกด้านในบทระยะห่างระหว่างจุดกับเส้นตรง ครูยืนด้านขวาชี้ไปที่เส้นตรงและแท่งวัดตั้งฉากจากจุด P ซึ่งมีเครื่องหมายมุมฉาก

ระยะห่างจากจุดถึงเส้นตรงคืออะไร

ระยะห่างจากจุด A ถึงเส้นตรง l คือความยาวของส่วนของเส้นตรงที่สั้นที่สุดจาก A ไปถึง l ซึ่งเกิดเมื่อส่วนของเส้นตรงนั้นตั้งฉากกับ l จุดที่เส้นตั้งฉากตัดกับ l เรียกว่าจุดตั้งฉาก H ดังนั้นระยะห่างคือความยาว AH ในห้องทดลองกดเลือก "เส้นตั้งฉาก AH" และ "มุมฉาก" เพื่อดูภาพนี้

ตัวอย่าง

ถ้าลากจุด A ให้อยู่บนเส้นตรง l เส้นตั้งฉากจะหดเหลือศูนย์ ระยะห่างจึงเท่ากับ 0

จุด A กับเส้นตรง l ที่ลากเส้นตั้งฉาก AH ถึงจุดตั้งฉาก H ซึ่งสั้นกว่าแนวเอียง ระยะห่าง d = AH ≥ 0 และถ้า A อยู่บน l จะได้ A = H และ d = 0
ระยะห่างจากจุดถึงเส้นตรงคือความยาวเส้นตั้งฉาก AH ซึ่งสั้นที่สุด

สูตรระยะห่างจากจุดถึงเส้นตรง

ให้เส้นตรง l เขียนในรูป Ax + By + C = 0 และจุด A(x₁, y₁) ระยะห่างจาก A ถึง l คือ d = |Ax₁ + By₁ + C|A² + B² ตัวเศษเป็นค่าสัมบูรณ์ จึงได้ระยะที่ไม่เป็นลบเสมอ ส่วนตัวส่วนคือความยาวของเวกเตอร์ (A, B) ซึ่งตั้งฉากกับเส้นตรง

ตัวอย่าง

เส้นตรง 2x − y + 3 = 0 และจุด A(5, −2) ตัวเศษ |2(5) + (−1)(−2) + 3| = |10 + 2 + 3| = 15 ตัวส่วน 2² + (−1)² = 5 ได้ d = 155 = 35 ≈ 6.71

สูตร d = |Ax₁ + By₁ + C|/√(A² + B²) สำหรับเส้นตรง Ax + By + C = 0 และจุด (x₁, y₁) พร้อมตัวอย่างเส้นตรง 2x − y + 3 = 0 กับจุด (5, −2) ได้ตัวเศษ 15 ตัวส่วน √5 และ d = 15/√5 = 3√5 ≈ 6.71 หน่วย
ตัวเศษเป็นค่าสัมบูรณ์จึงไม่ติดลบ ส่วนตัวส่วนคือความยาวเวกเตอร์ปกติ (A, B)

เขียนเส้นตรงให้อยู่ในรูป Ax + By + C = 0

ก่อนใช้สูตรต้องจัดสมการให้ด้านขวาเป็นศูนย์ ถ้าได้สมการเป็น y = mx + b ให้ย้ายข้างเป็น mx − y + b = 0 ถ้าให้จุดสองจุด (x₁, y₁) และ (x₂, y₂) หาความชันก่อน แล้วเขียนสมการเส้นตรง ในแท็บ "ผ่านสองจุด" และ "y = mx + b" ของห้องทดลองจะแปลงเป็นรูปทั่วไปให้ดูทันที

ตัวอย่าง

เส้นตรงผ่านจุด (1, 2) และ (4, 6) มีความชัน 43 สมการคือ 4x − 3y + 2 = 0 ตรวจโดยแทน (1, 2) ได้ 4 − 6 + 2 = 0 และแทน (4, 6) ได้ 16 − 18 + 2 = 0 ระยะจากจุดกำเนิดถึงเส้นนี้คือ 25 = 0.4

การจัดสมการเส้นตรงเป็น Ax + By + C = 0 จาก y = mx + b เป็น mx − y + b = 0 และจากจุดสองจุด พร้อมตัวอย่างเส้นตรงผ่าน (1, 2) และ (4, 6) ความชัน 4/3 ได้ 4x − 3y + 2 = 0 และระยะจากจุดกำเนิด |2|/√(4² + (−3)²) = 2/5 = 0.4 หน่วย
จัดสมการให้ด้านขวาเป็นศูนย์ก่อนใช้สูตร แล้วตรวจโดยแทนจุดทั้งสอง

หาจุดตั้งฉาก H

อีกวิธีหนึ่งคือหาจุดตั้งฉาก H ก่อน เส้นตั้งฉากกับ l ที่ผ่าน A มีทิศทางเดียวกับเวกเตอร์ (A, B) จึงเขียนจุดบนเส้นได้เป็น (x₁ + At, y₁ + Bt) แทนลงสมการของ l เพื่อหา t แล้วได้พิกัด H จากนั้นวัด AH ด้วยสูตรระยะระหว่างสองจุด ได้คำตอบเดียวกับสูตรสำเร็จ ห้องทดลองมีปุ่ม "หาจุดตั้งฉาก H ก่อน" ให้เทียบสองวิธี

ตัวอย่าง

เส้นตรง 2x − y + 3 = 0 และจุด A(5, −2) แทน (5 + 2t, −2 − t) ได้ 2(5 + 2t) − (−2 − t) + 3 = 0 จึง 5t + 15 = 0 และ t = −3 ได้ H(−1, 1) AH = 6² + 3² = 45 = 35 ตรงกับสูตร

วิธีหาจุดตั้งฉาก H โดยเขียนจุดบนเส้นตั้งฉากเป็น (x₁ + At, y₁ + Bt) แล้วแทนในสมการเส้นตรง ตัวอย่างเส้นตรง 2x − y + 3 = 0 กับจุด (5, −2) ได้ 5t + 15 = 0, t = −3, H(−1, 1) และระยะ √45 = 3√5 หน่วย
หาจุดตั้งฉาก H ก่อนแล้ววัดระยะด้วยสูตรระยะสองจุด ได้คำตอบตรงกับสูตรสำเร็จ

ระยะห่างระหว่างเส้นตรงที่ขนานกัน

เส้นตรงสองเส้นที่ขนานกันมีค่า A และ B เท่ากัน ถ้า l₁: Ax + By + C₁ = 0 และ l₂: Ax + By + C₂ = 0 ระยะห่างระหว่างสองเส้นคือ d = |C₁ − C₂|A² + B² เพราะเลือกจุดใดจุดหนึ่งบน l₁ แล้วหาระยะถึง l₂ ได้ค่าเท่ากันทุกจุด เปิดแท็บ "เส้นขนาน" ในห้องทดลองเพื่อลองปรับ C₂

ตัวอย่าง

เส้นตรง 3x + 4y − 5 = 0 และ 3x + 4y + 10 = 0 มี |−5 − 10| = 15 และ 3² + 4² = 5 ระยะห่างระหว่างเส้นคือ 155 = 3

สูตรระยะห่างระหว่างเส้นตรงขนาน d = |C₁ − C₂|/√(A² + B²) พร้อมภาพเส้น l₁ และ l₂ ที่มีระยะตั้งฉาก d และตัวอย่าง 3x + 4y − 5 = 0 กับ 3x + 4y + 10 = 0 ได้ d = |−5 − 10|/5 = 15/5 = 3 หน่วย
ต้องจัดสัมประสิทธิ์ A และ B ของสองเส้นให้ตรงกันก่อนใช้สูตร

วงกลมสัมผัสเส้นตรงและการหาค่า k

วงกลมที่มีจุดศูนย์กลางที่ A และสัมผัสเส้นตรง l มีรัศมีเท่ากับระยะห่างจาก A ถึง l ถ้าโจทย์ให้ระยะ r มาแล้วถามหาค่าคงตัว k ในสมการเส้นตรง ให้ตั้งสมการ |ตัวเศษ|/ตัวส่วน = r แล้วแยกค่าสัมบูรณ์เป็นสองกรณี จะได้ k สองค่า ซึ่งตรงกับเส้นตรงสองเส้นที่สัมผัสวงกลมเดียวกันคนละด้าน

ตัวอย่าง

จุด A(1, 2) ห่างจากเส้นตรง 3x + 4y + k = 0 เป็น 3 หน่วย จะได้ |3 + 8 + k|5 = 3 จึง |11 + k| = 15 ได้ k = 4 หรือ k = −26

วงกลมจุดศูนย์กลาง P สัมผัสเส้นตรงที่ H โดยรัศมี r = PH และตัวอย่างจุด (1, 2) ห่างจากเส้นตรง 3x + 4y + k = 0 เป็น 3 หน่วย ได้ |11 + k| = 15 จึง k = 4 หรือ k = −26
แยกค่าสัมบูรณ์เป็นสองกรณี จะได้ k สองค่าซึ่งเป็นเส้นสัมผัสสองเส้นคนละด้านของวงกลม

ฝึกโจทย์และบันทึกรูปไปทำข้อสอบ

โหมดฝึกโจทย์สุ่มโจทย์สี่ประเภท คือระยะจากจุดถึงเส้นตรง จุดตั้งฉาก เส้นตรงขนานกัน และหาค่า k ตอบเป็นทศนิยม เศษส่วน หรือรูปราก เช่น 92 ก็ได้ โหมดออกแบบโจทย์ให้ครูตั้งเส้นตรงและจุด เลือกซ่อนค่า d พิกัด H หรือสมการ แล้วกด "ซ่อนเครื่องมือ + บันทึก PNG" ได้ภาพกราฟสะอาดสำหรับวางในข้อสอบ โหมดชุดข้อสอบสุ่มหลายข้อพร้อมเฉลยให้คัดลอกเป็นข้อความ

ตัวอย่าง

ตั้งเส้นตรง x + 2y − 4 = 0 และจุด A(4, 4) ได้ d = |4 + 8 − 4|5 = 85 = 855 ≈ 3.58

ห้องทดลองระยะห่างจากจุดถึงเส้นตรง

ลาก คำนวณ ฝึก ออกข้อสอบ และบันทึกภาพกราฟ
−14−12−10−8−6−4−22468101214−8−6−4−22468OxyPQA(5, −2)H(−1, 1)d = 35 ≈ 6.71l: 2x − y + 3 = 0

ลากจุด A · ลากจุด P เลื่อนเส้นตรง · ลากจุด Q หมุนเส้นตรง · ล้อเมาส์ซูม · ลากพื้นหลังเพื่อเลื่อน

ลองคิดด้วยตัวเอง

เช็กความเข้าใจ

ระยะห่างจากจุด (3, 4) ถึงเส้นตรง x + y − 1 = 0 เท่ากับเท่าใด
← กลับไปเลือกบทเรียน