直線的法線式方程

2021-02-19 數學佬

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高中介紹了直線的幾種形式。

點斜式:已知直線經過的一點及直線斜率

斜截式:已知直線在y軸的斜率及直線的斜率

兩點式:已知直線經過的兩個定點

截距式:已知直線在x,y上的截距

一般式:所有直線都可以寫成Ax+By+C=0

我們發現,前四種直線形式都依賴於直線的某種幾何性質,而一般式提供了大家都能接受的形式。

其他形式既很容易轉換成一般式,一般式也很容易轉換成其他形式。

當然,我們知道,直線的幾何性質遠不止上面提到的四個。於是給出一個幾何性質,我們就可以推導出一種新的直線性質。

比如,過原點作直線l的垂線,垂足為D,如果|OD|=p,垂線OD的傾斜角為α,我們也可以確定一條直線。

咱們試試求出直線的方程。

OK,我們可以寫結論了。

過原點作直線l的垂線,垂足為D,如果|OD|=p,垂線OD的傾斜角為α,則直線l的方程為xcosα+ysinα−p=0

這個直線方程我們就稱之為法線式。

因為OD垂直於直線l,其實就是法線。

在法線式中,常數項−p是有幾何含義的,它表示原點到直線的距離的相反數,因此p≥0

於是我們就可以得到一般式轉化成法線式的方法。

注意,法線式要求常數項為負或者零,所以如果C>0,需要兩邊先同時乘以−1

我們發現,法線式與計算點到直線的距離有著顯然的聯繫

顯然,這個距離公式要漂亮一點。(瘦身了嘛……)

拿幾個平常做的題來玩玩。

(當然不用法線式一點問題都沒有)

例、三角形的三個頂點為A(1,2),B(8,−5),C(3,5),求∠BAC的內角平分線與外角平分線的方程。

注意,這兩個個方程一個是內角平分線,一個是外角平分線。親愛的,你能想到辦法來判別哪條是內角平分線,哪條是外角平分線嗎?

很容易的,數學佬不想寫了,請你試一試。

答案:前者是外角平分線,後者是內角平分線

之所以說這些題只是玩玩,因為即使沒有法線式,我的朋友們也很容易做出來的,而且數學佬也不希望你在高考試卷上用法線式,萬一閱卷的考官看不懂怎麼辦?咱得防著對手太渣啊。

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